キャパシティプランニング 201 重要度:6

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http://wiki.lpi.org/wiki/LPIC-2#Topic_200:_Capacity_Planning

ハードウェアリソースとネットワーク帯域の計測方法とリソースに関するトラブルシューティング


知っておくべき項目

  • CPU使用率の計測
  • メモリ使用量の計測
  • I/Oディスクの計測
  • ネットワークI/Oの計測
  • ファイアーウォールとルーターのスループット計測
  • クライアントに帯域を割り当て
  • それらに関連したシステムの症状
  • ネットワークにおけるボトルネックとスループットを概算する

重要なコマンドや用語、ユーティリティ

  1. iostat, vmstat
  2. netstat
  3. pstree,ps
  4. w
  5. lsof
  6. top
  7. uptime
  8. sar
  9. swap
  10. processes blocked on I/O
  11. blocks in
  12. blocks out

5段階かと思われた重要度ですが、キャパシティプランニングだけは何故か6なのでこれは完璧にマスターしておきたいところです。


1. ディスクのリソース計測 iostat, vmstat


iostat


CPUとI/O(Input/Output)デバイスの負荷状態を報告するコマンドです。
iostatのコマンドの出力結果は今後のシステムの設定やハードウェア構成などで参考になります。

構文: iostat [options] [<interval> [<count> ] ]


オプション:

  • -c CPU統計のみ表示
  • -d I/Oディスク統計のみ表示
  • -k KB表示
  • -m MB表示
  • -j { ID | LABEL | PATH | UUID } デバイスを指定（例: -j UUID fc94056d-c0b9-4947-ac10-f9baac30a065）


# iostat
avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.06    0.03    0.05    0.02    0.00   99.85

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               0.24         6.75         3.43     754958     383628
sdb               0.00         0.01         0.00       1380          0

iostatの見方

CPU:
  • %user ユーザーレベル（アプリケーション）のCPU使用率
  • %nice ユーザーレベルのプロセス優先度
  • %system カーネルレベルのCPU使用率
  • %iowait CPUのアイドル中に未処理のディスク入出力要求があった時間の割合
  • %idle CPUもI/Oもアイドルの割合

CPU使用率は%idle以外の数値の合計または、100(%)から%idleを引いた数字になります。
CPU使用率 = %user + %nice + %system + %iowait + %steal = 100 - %idle


I/O:
  • tps 毎秒のI/Oリクエスト数
  • kB_read/s 毎秒の読み込み量(kB)
  • kB_wrtn/s 毎秒の書き込み量

例: CPUと/dev/sdaと/dev/sdbの状態を1秒毎に3回表示 (/devは省略可能)

# iostat -p sda,sdb 1 3
avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           4.53    0.06    5.01    1.55    0.00   88.85

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda              21.71       922.39        15.14     153974       2528
sda1             18.95       909.32        15.07     151793       2516
sda2              1.67         8.80         0.07       1469         12
sdb               2.07         8.27         0.00       1380          0
sdb1              1.16         4.65         0.00        776          0

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           5.03    0.00   94.97    0.00    0.00    0.00

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               0.00         0.00         0.00          0          0
sda1              0.00         0.00         0.00          0          0
sda2              0.00         0.00         0.00          0          0
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sdb1              0.00         0.00         0.00          0          0

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           2.49    0.00   97.51    0.00    0.00    0.00

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               0.00         0.00         0.00          0          0
sda1              0.00         0.00         0.00          0          0
sda2              0.00         0.00         0.00          0          0
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sdb1              0.00         0.00         0.00          0          0

I/Oディスクの統計だけをMB単位で1秒間隔で表示し続ける

# iostat -d -m 1
Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sda              57.00         0.00        24.03          0         24

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sda              30.00         0.05         8.43          0          8

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sda             241.00         3.00        16.00          3         16

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sda             193.00         0.33        54.37          0         54

Device:            tps    MB_read/s    MB_wrtn/s    MB_read    MB_wrtn
sdb               0.00         0.00         0.00          0          0
sda               2.00         0.00         0.05          0          0
:

vmstat


プロセス、メモリ、ページング（仮想メモリ）、block IO、ディスクとCPUの状態を表示するコマンドです。
基本的な構文はiostatと似ています。


構文: vmstat [options] [delay [count] ]


オプション

  • -a, --active アクティブ/インアクティブメモリを表示
  • -f, --forks システム起動時からのフォーク数を表示
  • -m, --slabs スラブ情報を表示
  • -s, --stats 全ての統計を表示
  • -d, --disk ディスク情報を表示
  • -D, --disk-sum ディスク統計を表示
  • -p, --partition パーティションごとの統計を表示

例: アクティブ/インアクティブメモリを表示 -wオプションをつけることで表示幅が広がり見やすくなります。


# vmstat -aw
procs ---------------memory-------------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b     swpd     free    inact   active   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 0  0        0    69772   424424   430708    0    0    58    37   62   65  0  1 99  0  0

システム起動時からのフォーク数を表示する

# vmstat -f
         9006 forks

全ての統計を表示

# vmstat -s
      1000552 K total memory
       930720 K used memory
       430700 K active memory
       424456 K inactive memory
        69832 K free memory
        20960 K buffer memory
       774064 K swap cache
            0 K total swap
            0 K used swap
            0 K free swap
         2916 non-nice user cpu ticks
           96 nice user cpu ticks
         5101 system cpu ticks
       974484 idle cpu ticks
          930 IO-wait cpu ticks
            0 IRQ cpu ticks
          358 softirq cpu ticks
            0 stolen cpu ticks
       527238 pages paged in
       332484 pages paged out
            0 pages swapped in
            0 pages swapped out
       586753 interrupts
       622309 CPU context switches
   1410592950 boot time
         9034 forks

ディスク統計を1秒毎に表示し続ける(-nでヘッダーを表示しない)

# vmstat -dn 1
:
loop6      0      0       0       0      0      0       0       0      0      0
loop7      0      0       0       0      0      0       0       0      0      0
sdb      345      0    2760     188      0      0       0       0      0      0
sda     6447   7807 1028420  298992   1346    638  665200   81820      0     16


2. netstat


ネットワーク接続やルーティングテーブル、インターフェイス情報などを表示するコマンドです。


書式: netstat [options]


オプション

  • -r, --route ルーティングテーブルを表示
  • -i インターフェイスを指定
  • -s, --statistics ネットワーク統計を表示
  • -t, --tcp TCPのみ表示
  • -u, --udp UDPのみ表示
  • -a, --all 全ての接続中ソケットを表示
  • -l, --listening リスニング中ソケットを表示
  • -n, --numeric 名前解決しない/li>

例: TCPで接続中のホストのIPアドレスを表示

# netstat -tn
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      0 10.0.1.1:445            10.0.0.1:11655          ESTABLISHED
tcp        0      0 10.0.1.1:22             10.0.0.1:12512          ESTABLISHED

TCPでリスニング中のポートを表示

# netstat -tln
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State
tcp        0      0 0.0.0.0:139             0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 10.0.1.1:53             0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 127.0.0.1:53            0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 127.0.0.1:953           0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 127.0.0.1:9050          0.0.0.0:*               LISTEN
tcp        0      0 0.0.0.0:445             0.0.0.0:*               LISTEN
tcp6       0      0 :::139                  :::*                    LISTEN
tcp6       0      0 :::80                   :::*                    LISTEN
tcp6       0      0 :::53                   :::*                    LISTEN
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN
tcp6       0      0 ::1:953                 :::*                    LISTEN
tcp6       0      0 :::445                  :::*                    LISTEN

UDPの統計が見たい場合は-uまたは--udpオプションを指定します。


ルーティングを表示

# netstat -rn
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags   MSS Window  irtt Iface
0.0.0.0         10.255.0.1      0.0.0.0         UG        0 0          0 eth1
10.0.0.0        0.0.0.0         255.0.0.0       U         0 0          0 eth1

統計情報を表示

# netstat -s
Ip:
    54636 total packets received
    0 forwarded
    0 incoming packets discarded
    2132 incoming packets delivered
    1632 requests sent out
Icmp:
    3 ICMP messages received
    1 input ICMP message failed.
    ICMP input histogram:
        destination unreachable: 3
    3 ICMP messages sent
    0 ICMP messages failed
    ICMP output histogram:
        destination unreachable: 3
IcmpMsg:
        InType3: 3
        OutType3: 3
Tcp:
    34 active connections openings
    9 passive connection openings
    31 failed connection attempts
    0 connection resets received
    2 connections established
    2008 segments received
    1538 segments send out
    3 segments retransmited
    0 bad segments received.
    30 resets sent
Udp:
    257 packets received
    0 packets to unknown port received.
    0 packet receive errors
    116 packets sent
UdpLite:
TcpExt:
    1 resets received for embryonic SYN_RECV sockets
    4 TCP sockets finished time wait in fast timer
    20 delayed acks sent
    1 packets directly queued to recvmsg prequeue.
    790 packet headers predicted
    348 acknowledgments not containing data payload received
    396 predicted acknowledgments
    3 other TCP timeouts
    1 DSACKs received
    TCPDeferAcceptDrop: 8
    TCPRcvCoalesce: 123
    TCPOFOQueue: 59
    TCPSpuriousRtxHostQueues: 1
IpExt:
    InBcastPkts: 110
    OutBcastPkts: 77
    InOctets: 62966317
    OutOctets: 294159
    InBcastOctets: 16897
    OutBcastOctets: 13870
    InNoECTPkts: 55740
    InECT0Pkts: 29
    InCEPkts: 4


3. プロセスの一覧を表示 pstree, ps


ps


現在実行中のプロセスを表示するコマンドです。


構文] ps [options]


オプション

  • -A,-e 全てのプロセスを表示
  • -u ユーザを指定(デフォルトでは自分)
  • -123 PID:123を表示

psコマンドは大文字小文字ハイフン有り無しで挙動が変わったりと複雑です。よく使うオプションは限られているので省略します。


例: 全てのプロセスを表示

# ps -e


PID476のプロセスとユーザを表示

# ps -up 476

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
syslog     476  0.0  0.1 255844  1236 ?        Ssl  18:08   0:00 rsyslogd

全てのユーザとコマンドの引数まで表示

# ps aux
:
root       913  0.0  0.3  61364  3076 ?        Ss   18:08   0:00 /usr/sbin/sshd -D
root       917  0.0  0.0   4368   676 ?        Ss   18:08   0:00 acpid -c /etc/acpi/events -s /var/run/acpid.socket
root       921  0.0  0.1  23656  1064 ?        Ss   18:08   0:00 cron
daemon     922  0.0  0.0  19140   168 ?        Ss   18:08   0:00 atd
bind       960  0.0  1.6 239712 16332 ?        Ssl  18:08   0:00 /usr/sbin/named -u bind
debian-+  1005  0.0  3.0  59832 30536 ?        S    18:08   0:08 /usr/bin/tor --defaults-torrc /usr/share/tor/tor-service-defaults-torrc --hush
root      1067  0.0  0.2  71300  2608 ?        Ss   18:08   0:00 /usr/sbin/apache2 -k start
www-data  1069  0.0  0.4 426064  4604 ?        Sl   18:08   0:02 /usr/sbin/apache2 -k start
www-data  1070  0.0  0.4 360504  4260 ?        Sl   18:08   0:02 /usr/sbin/apache2 -k start
root      1138  0.1  0.1  15160  1216 ?        SNs  18:08   0:17 /usr/sbin/preload -s /var/lib/preload/preload.state
root      1239  0.0  0.0  15820   944 tty1     Ss+  18:08   0:00 /sbin/getty -8 38400 tty1
c        12745  0.0  0.1  15568  1148 pts/0    R+   21:38   0:00 ps aux
root     30721  0.0  0.4 105632  4344 ?        Ss   20:30   0:00 sshd: c [priv]
c        30818  0.0  0.2 105632  2136 ?        S    20:30   0:01 sshd: c@pts/0
c        30819  0.0  0.3  19592  3636 pts/0    Ss   20:30   0:00 -bash

pstree


プロセスをツリー上に表示するコマンドです。


例: プロセスの引数も表示


# pstree -a
init
  |-acpid -c /etc/acpi/events -s /var/run/acpid.socket
  |-apache2 -k start
  |   |-apache2 -k start
  |   |   `-26*[{apache2}]
  |   `-apache2 -k start
  |       `-26*[{apache2}]
  |-atd
  |-cron
  |-dbus-daemon --system --fork
  |-getty -8 38400 tty4
  |-getty -8 38400 tty5
  |-getty -8 38400 tty2
  |-getty -8 38400 tty3
  |-getty -8 38400 tty6
  |-getty -8 38400 tty1
  |-named -u bind
  |   `-4*[{named}]
  |-nmbd -D
  |-preload -s /var/lib/preload/preload.state
  |-rsyslogd
  |   `-3*[{rsyslogd}]
  |-smbd -F
  |   |-smbd -F
  |   `-smbd -F
  |-sshd -D
  |   `-sshd
  |       `-sshd
  |           `-bash
  |               `-sudo pstree -a
  |                   `-pstree -a
  |-systemd-logind
  |-systemd-udevd --daemon
  |-tor --defaults-torrc /usr/share/tor/tor-service-defaults-torrc --hush
  |-upstart-file-br --daemon
  |-upstart-socket- --daemon
  `-upstart-udev-br --daemon

ユーザーhogeが実行しているプロセスのツリーを表示

# pstree -u hoge
bash-+-nmap
     `-ping


4. 誰が何をしているかを表示 w


決して煽っているわけではありません。そういうコマンドなんです。

# w
 22:24:34 up  4:16,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
USER     TTY      FROM             LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
testuser tty1                      22:24    2.00s  0.25s  0.00s ping google.com
c        pts/0    10.0.0.1         20:30    2.00s  0.52s  0.10s sshd: c [priv]

ユーザーtestuserのログイン時間と実行中のコマンドを表示

# w testuser

一般ユーザー権限で使えるコマンドなのでLinuxサーバーを共有している場合は気をつけたほうが良いですね。
例えば引数にユーザー名パスワードを指定するアプリを使ってる場合とか全ユーザーから丸見えです。



5. プロセスが開いているファイルやポートなどを表示 lsof


ファイルを使用中のプロセスを特定したり、ポートを使用中のアプリを特定したり色々と便利なコマンドです。


/mnt/fileを開いているユーザ,PIDなどを特定

# lsof /mnt/file
COMMAND   PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
less    25786 testuser    4r   REG    8,1        4 9172 /mnt/file

testuserが開いているファイルを表示

# lsof -u testuser
COMMAND   PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
bash    21785 testuser  cwd    DIR    8,1     4096    103 /mnt
bash    21785 testuser  rtd    DIR    8,1     4096      2 /
bash    21785 testuser  txt    REG    8,1  1017016 148070 /bin/bash
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1    47712 161410 /lib/x86_64-linux-gnu/libnss_files-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1    47760 161411 /lib/x86_64-linux-gnu/libnss_nis-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1    97296 130562 /lib/x86_64-linux-gnu/libnsl-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1    39824 130388 /lib/x86_64-linux-gnu/libnss_compat-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1  1845024 161403 /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1    14664 161415 /lib/x86_64-linux-gnu/libdl-2.19.so
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1   167096 130698 /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.5.9
bash    21785 testuser  mem    REG    8,1   149120 161404 /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
bash    21785 testuser    0u   CHR    4,1      0t0   1067 /dev/tty1
bash    21785 testuser    1u   CHR    4,1      0t0   1067 /dev/tty1
bash    21785 testuser    2u   CHR    4,1      0t0   1067 /dev/tty1
bash    21785 testuser  255u   CHR    4,1      0t0   1067 /dev/tty1

80/TCPを使用しているユーザ,PIDなどを特定

# lsof -i:80
COMMAND  PID     USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
apache2 1067     root    4u  IPv6  10409      0t0  TCP *:http (LISTEN)
apache2 1069 www-data    4u  IPv6  10409      0t0  TCP *:http (LISTEN)
apache2 1070 www-data    4u  IPv6  10409      0t0  TCP *:http (LISTEN)

指定したPIDが開いているファイルを表示

# lsof -p 12983
COMMAND   PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF   NODE NAME
sshd    12983 root  cwd    DIR                8,1     4096      2 /
sshd    12983 root  rtd    DIR                8,1     4096      2 /
sshd    12983 root  txt    REG                8,1   766784  11435 /usr/sbin/sshd
sshd    12983 root  DEL    REG                0,4           15004 /dev/zero
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    14464 130722 /lib/x86_64-linux-gnu/security/pam_env.so
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    22896 130731 /lib/x86_64-linux-gnu/security/pam_limits.so
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    10320 130735 /lib/x86_64-linux-gnu/security/pam_mail.so
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    10344 130737 /lib/x86_64-linux-gnu/security/pam_motd.so
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    14592 130660 /lib/x86_64-linux-gnu/libpam_misc.so.0.82.0
sshd    12983 root  mem    REG                8,1    38920 130640 /lib/x86_64-linux-gnu/libnih-dbus.so.1.0.0
:


6. リアルタイムにプロセスを表示 top


リアルタイムでCPU使用率が高いプロセスを順(次にPID番号順)に表示するコマンドです。
オプションはいくつかありますがLPIC201ではそれほど重要ではないでしょう。


# top
%Cpu(s):  0.1 us,  0.2 sy,  0.0 ni, 99.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem:   1000552 total,   294968 used,   705584 free,    27440 buffers
KiB Swap:        0 total,        0 used,        0 free.   152976 cached Mem

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
    1 root      20   0   33608   2936   1480 S   0.0  0.3   0:04.20 init
    2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kthreadd
    3 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.05 ksoftirqd/0
    4 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.52 kworker/0:0
    5 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/0:0H
    7 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.97 rcu_sched
    8 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.44 rcuos/0
    9 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.44 rcuos/1
   10 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuos/2
   11 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuos/3
   12 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcu_bh
   13 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuob/0
   14 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuob/1
   15 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuob/2
   16 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 rcuob/3
   17 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.09 migration/0
   18 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.83 watchdog/0
   19 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.96 watchdog/1
   20 root      rt   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.01 migration/1
   21 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.01 ksoftirqd/1
   23 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kworker/1:0H
   24 root       0 -20       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 khelper
   25 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.00 kdevtmpfs


7. システム起動時刻と稼働時間を表示 uptime


システム稼動時間を表示

# uptime
 23:00:35 up  4:52,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05

システム起動時刻を表示

# uptime -s
2014-09-13 18:08:33


8. システムのアクティビティを統計を記録・表示 sar


指定した間隔のアクティビティの統計を記録したり表示したりするコマンドです。


1秒毎に10回のアクティビティ統計を取ってtest.sarファイルに保存

# sar -o test.sar 1 10

sarによって生成されるファイルはバイナリ形式なので次のsarコマンドで表示します。

# sar -f test.sar

記録したファイルから指定した時間内の統計を表示

# sar -f test.sar -s 23:22:56 -e 23:25:37
23:22:56        CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
23:25:27        all      0.10      0.02      0.25      0.03      0.00     99.61
23:25:28        all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
23:25:29        all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
23:25:30        all      0.00      0.00      1.00      0.00      0.00     99.00
23:25:31        all      0.50      0.00      0.50      0.00      0.00     99.00
23:25:32        all      0.50      0.00      0.50      0.00      0.00     99.00
23:25:33        all      0.00      0.00      0.50      1.00      0.00     98.50
23:25:34        all      0.00      0.00      0.50      0.00      0.00     99.50
23:25:35        all      0.00      0.50      3.47      0.00      0.00     96.04
23:25:36        all      0.50      0.00      0.50      0.00      0.00     99.00
23:25:37        all      0.00      0.00      1.00      0.00      0.00     99.00
Average:        all      0.10      0.02      0.29      0.03      0.00     99.56
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