Linux 问题故障定位，看这一篇就够了 _Linux

作者：Lucien_168来源：https://www.jianshu.com/p/0bbac570fa4c1. 背景
有时候会遇到一些疑难杂症，并且监控插件并不能一眼立马发现问题的根源。这时候就需要登录服务器进一步深入分析问题的根源。那么分析问题需要有一定的技术经验积累，并且有些问题涉及到的领域非常广，才能定位到问题。所以，分析问题和踩坑是非常锻炼一个人的成长和提升自我能力。如果我们有一套好的分析工具，那将是事半功倍，能够帮助大家快速定位问题，节省大家很多时间做更深入的事情。
2. 说明
本篇文章主要介绍各种问题定位的工具以及会结合案例分析问题。
3. 分析问题的方法论
套用5W2H方法，可以提出性能分析的几个问题

What-现象是什么样的
When-什么时候发生
Why-为什么会发生
Where-哪个地方发生的问题
How much-耗费了多少资源
How to do-怎么解决问题

4. cpu
4.1 说明
针对应用程序，我们通常关注的是内核CPU调度器功能和性能。
线程的状态分析主要是分析线程的时间用在什么地方，而线程状态的分类一般分为：
a. on-CPU：执行中，执行中的时间通常又分为用户态时间user和系统态时间sys 。
b. off-CPU：等待下一轮上CPU ，或者等待I/O、锁、换页等等，其状态可以细分为可执行、匿名换页、睡眠、锁、空闲等状态。
如果大量时间花在CPU上，对CPU的剖析能够迅速解释原因；如果系统时间大量处于off-cpu状态，定位问题就会费时很多。但是仍然需要清楚一些概念：

处理器
核
硬件线程
CPU内存缓存
时钟频率
每指令周期数CPI和每周期指令数IPC
CPU指令
使用率
用户时间／内核时间
调度器
运行队列
抢占
多进程
多线程
字长

4.2 分析工具

文章插图

说明:

uptime,vmstat,mpstat,top,pidstat只能查询到cpu及负载的的使用情况。
perf可以跟着到进程内部具体函数耗时情况，并且可以指定内核函数进行统计，指哪打哪。

4.3 使用方式
//查看系统cpu使用情况top//查看所有cpu核信息mpstat -P ALL 1//查看cpu使用情况以及平均负载vmstat 1//进程cpu的统计信息pidstat -u 1 -p pid//跟踪进程内部函数级cpu使用情况perf top -p pid -e cpu-clock5. 内存
5.1 说明
内存是为提高效率而生，实际分析问题的时候，内存出现问题可能不只是影响性能，而是影响服务或者引起其他问题。同样对于内存有些概念需要清楚：

主存
虚拟内存
常驻内存
地址空间
OOM
页缓存
缺页
换页
交换空间
交换
用户分配器libc、glibc、libmalloc和mtmalloc
linux内核级SLUB分配器

5.2 分析工具

文章插图

说明：

free,vmstat,top,pidstat,pmap只能统计内存信息以及进程的内存使用情况。
valgrind可以分析内存泄漏问题。
dtrace动态跟踪。需要对内核函数有很深入的了解，通过D语言编写脚本完成跟踪。

5.3 使用方式
//查看系统内存使用情况free -m//虚拟内存统计信息vmstat 1//查看系统内存情况top//1s采集周期，获取内存的统计信息pidstat -p pid -r 1//查看进程的内存映像信息pmap -d pid//检测程序内存问题valgrind --tool=memcheck --leak-check=full --log-file=./log.txt ./程序名6. 磁盘IO
6.1 说明
磁盘通常是计算机最慢的子系统，也是最容易出现性能瓶颈的地方，因为磁盘离 CPU 距离最远而且 CPU 访问磁盘要涉及到机械操作，比如转轴、寻轨等。访问硬盘和访问内存之间的速度差别是以数量级来计算的，就像1天和1分钟的差别一样。要监测 IO 性能，有必要了解一下基本原理和 Linux 是如何处理硬盘和内存之间的 IO 的。
在理解磁盘IO之前，同样我们需要理解一些概念，例如：