CPU使用情况检测

改编自：https://blog.csdn.net/Yan_Chou/article/details/80456995

检测命令整理：

dd
iotop
df
top
ps
iostat
vmstat
netstat
ss
iftop

问题

宿主机cpu占用率非常高。

显示cpu的使用情况是超过80%的cpu占用在wa(IO等待占用CPU的百分比)上,
用户空间(us)和内核空间(sy)占用不到20%.
id显示的剩余量几近为0.
load average也显示较高

# top
op - 17:29:08 up 10 days, 19:20,  1 user,  load average: 14.31, 9.34, 9.08
Tasks: 351 total,   1 running, 350 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  6.9 us,  7.7 sy,  0.3 ni,  2.9 id, 81.7 wa,  0.0 hi,  0.5 si,  0.0 st
KiB Mem :  8010196 total,   735612 free,  5450964 used,  1823620 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.  1636516 avail Mem

排查问题

这个问题在前一段时间也出现过,但最终两次产生的原因不同,上次出现此问题的原因是因为pv挂载的阿里云nfs,刚好宿主机上被调度了es（elasticsearch）,然后es交换nfs数据量太大,导致了连接nfs的网络io太大.而这一次的问题是由于磁盘IO引起的.

使用iotop命令查看机器io情况

    Total DISK READ :       9.79 M/s | Total DISK WRITE :      24.66 K/s
    Actual DISK READ:       8.21 M/s | Actual DISK WRITE:       0.00 B/s
      TID  PRIO  USER     DISK READ  DISK WRITE  SWAPIN     IO>    COMMAND
     5762 be/7 root     1743.49 K/s    0.00 B/s  0.00 % 95.26 % du -s /var/lib/docker/overlay/e~61f203cd85d130b629268078be9c07f4
     5721 be/7 root      750.23 K/s    0.00 B/s  0.00 % 94.64 % du -s /var/lib/docker/overlay/c~dd81ce0684eed62e983301a2bd67e694
       41 be/4 root        0.00 B/s    0.00 B/s  0.00 % 52.87 % [kswapd0]
     5758 be/7 root      200.77 K/s    0.00 B/s  0.00 % 34.72 % du -s /var/lib/docker/overlay/1~803fd9bf781dede9aad4c952530ff38c
     5761 be/7 root      718.53 K/s    0.00 B/s  0.00 % 24.93 % du -s /var/lib/docker/overlay/3~bdb22e8d3cdf465e4a205b1ef72cbd49
     5759 be/7 root      109.19 K/s    0.00 B/s  0.00 % 17.49 % du -s /var/lib/docker/overlay/3~be3fe72d2

　　发现有好几个进程在执行du命令占用了大量的磁盘io.

2、查看进程相关信息

ps -ef | grep 10699

root     10699  1675  1 17:44 ?        00:00:00 du -s /var/lib/docker/overlay/e790af60afdf2439c201d6aa2884673ca707e0de2438a6da5009d0717f079de3

　查看父进程 ps -ef | grep 1675

root      1675     1  9 5月14 ?       1-00:38:15 /usr/k8s/bin/kubelet --fail-swap-on=false --cgroup-driver=cgroupfs --address=192.168.1.140 --hostname-override=192.168.1.140 --experimental-bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap.kubeconfig --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig --require-kubeconfig --cert-dir=/etc/kubernetes/ssl --cluster-dns=10.254.0.2 --cluster-domain=cluster.local. --hairpin-mode promiscuous-bridge --allow-privileged=true --serialize-image-pulls=false --logtostderr=true --v=2

发现是kubelet在调用,kubelet在统计系统磁盘空间信息,由于此前线上环境因为磁盘压力,空间不足的情况出现过大量Pod被驱逐的情形,导致节点上的Pod出现大量被驱逐状态,查看k8s官方说明https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/out-of-resource/#evicting-end-user-pods:
k8s默认在磁盘小于10%的时候,就会evict pod,导致线上pod不能正常启动了,dashboard上变成红色感叹号.

3. 查看磁盘空间

df -h

/dev/vda1 40G  32G  5.5G  86%  /
devtmpfs 3.9G  0  3.9G  0%  /dev
tmpfs  3.9G  0  3.9G  0%  /dev/shm
tmpfs  3.9G  4.7M  3.9G  1%  /run
tmpfs  3.9G  0  3.9G  0%  /sys/fs/cgroup
tmpfs  783M  0  783M  0%  /run/user/1001

另外查看github issue,原来其他人也出现过类似问题https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/23255
https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/47928
官方说对于此种情况,目前正在优化(kubelet需要搜集系统必要的磁盘空间信息).对于目前此节点出现这个情况,应该是kubelet在磁盘占用较大的时候,会更加频繁地发起du命令计算docker可用的磁盘空间,大量的du命令以及大量的零散文件造成了大量的io,以及cpu的io等待.

附

这里同时顺带记录下之前因为es操作nfs上的数据的时候出现的这个问题所运用到的工具.因为时间有点久远了,这里仅做一些重要的记录,供参考.

1、测试磁盘的IO写速度

time dd if=/dev/zero of=test.dbf bs=8k count=300000   如果要测试实际速度 还要在末尾加上 oflag=direct测到的才是真实的IO速度

2、测试磁盘的IO读速度

dd if=test.dbf bs=8k count=300000 of=/dev/null

3、iostat命令

sudo iostat -x 1 10

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
7.14 0.26 14.03 67.86 0.00 10.71

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 44.00 1231.00 14.00 20444.00 232.00 33.21 77.17 61.89 62.57 2.57 0.80 99.90
vdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
6.67 0.26 8.72 80.00 0.00 4.36

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 14.00 1240.00 6.00 5480.00 172.00 9.07 47.39 38.05 38.23 1.00 0.80 100.00

对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。

4. vmstat命令(类似于top命令)

[zdz@node5 log]$ sudo vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
13 11      0 522460 119404 1896244    0    0   198    70    6    5  9  6 80  5  0
 2 10      0 504968 123668 1905832    0    0  8960    88 10582 17425  6  5  0 89  0
13  9      0 532004 115180 1888332    0    0  4556     0 10627 17406  7 23  8 61  0
 2 11      0 520568 120080 1897008    0    0  9164     0 10516 18847  7  5  2 87  0
 0 11      0 505616 124320 1906012    0    0  4960     4 9814 14932  6  8  3 83  0
 4 12      0 476292 128952 1924268    0    0  5748    56 11428 18584  5  7  0 87  0

5. iotop (查看io的类top命令)

可理解对应iotop与iostat;top与vmstat

6. 监控docker的容器资源占用,

docker stats –format “table {{.Name}}\t{{.CPUPerc}}\t{{.MemUsage}}”  #如果不想持续的监控容器使用资源的情况，可以通过 –no-stream 选项只输出当前的状态,如:docker stats –no-stream

7. 查看TCP连接状态：

netstat

netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
netstat -n|grep  ^tcp|awk '{print $NF}'|sort -nr|uniq -c
#或者：
netstat -n | awk '/^tcp/ {++state[$NF]} END {for(key in state) print key,"t",state[key]}'
#返回结果一般如下：
LAST_ACK 5  #正在等待处理的请求数）
SYN_RECV 30
ESTABLISHED 1597  #正常数据传输状态）
FIN_WAIT1 51
FIN_WAIT2 504
TIME_WAIT 1057   #处理完毕，等待超时结束的请求数）

#其他参数说明：
CLOSED    #无连接是活动的或正在进行
LISTEN    #服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV    #一个连接请求已经到达，等待确认
SYN_SENT    #应用已经开始，打开一个连接
ESTABLISHED    #正常数据传输状态
FIN_WAIT1    #应用说它已经完成
FIN_WAIT2    #另一边已同意释放
ITMED_WAIT    #等待所有分组死掉
CLOSING    #两边同时尝试关闭
TIME_WAIT    #另一边已初始化一个释放
LAST_ACK    #等待所有分组死掉

9、iftop命令

类似于top的实时流量监控工具