linux系统上做性能压力测试 —— 筑梦之路

这里主要使用stress 和 stress-ng。

简介

stress:

stress 是一款简单但功能强大的工具,可对 Linux 系统施加可配置的 CPU、内存、I/O 或磁盘压力。通过模拟繁重的工作负载,系统管理员可以观察系统在压力下的表现反应。

这一工具的价值在于找出系统潜在的薄弱环节,确保系统能够在不影响性能的情况下处理繁重的任务。

stress-ng:

stress-ng 是 stress 的扩展版本,它超越了前者的基本功能,提供的压力测试范围更广,不仅包括 CPU、内存、I/O 和磁盘压力,还包括对进程间通信、套接字和各种文件操作的额外测试。

stress 和 stress-ng 对 Linux 系统的前瞻性管理都有很大帮助,使管理员和程序员能够优化系统配置、识别潜在问题并提高系统的整体可靠性。

stress

1. 在常用的发行版操作系统上安装

sudo apt install stress         [On Debian, Ubuntu and Mint]
sudo yum install stress         [On RHEL/CentOS/Fedora and Rocky/AlmaLinux]
sudo emerge -a sys-apps/stress  [On Gentoo Linux]
sudo apk add stress             [On Alpine Linux]
sudo pacman -S stress           [On Arch Linux]
sudo zypper install stress      [On OpenSUSE]    
sudo pkg install stress         [On FreeBSD]

2. 帮助信息

stress --help
--------------------------------------------------------------------------------
`stress' imposes certain types of compute stress on your systemUsage: stress [OPTION [ARG]] ...-?, --help         show this help statement--version      show version statement-v, --verbose      be verbose-q, --quiet        be quiet-n, --dry-run      show what would have been done-t, --timeout N    timeout after N seconds--backoff N    wait factor of N microseconds before work starts-c, --cpu N        spawn N workers spinning on sqrt()-i, --io N         spawn N workers spinning on sync()-m, --vm N         spawn N workers spinning on malloc()/free()--vm-bytes B   malloc B bytes per vm worker (default is 256MB)--vm-stride B  touch a byte every B bytes (default is 4096)--vm-hang N    sleep N secs before free (default none, 0 is inf)--vm-keep      redirty memory instead of freeing and reallocating-d, --hdd N        spawn N workers spinning on write()/unlink()--hdd-bytes B  write B bytes per hdd worker (default is 1GB)Example: stress --cpu 8 --io 4 --vm 2 --vm-bytes 128M --timeout 10sNote: Numbers may be suffixed with s,m,h,d,y (time) or B,K,M,G (size).
对应介绍:-c, --cpu N: 产生 N 个进程,每个进程都反复不停的计算随机数的平方根;-i, --io N: 产生 N 个进程,每个进程反复调用 sync() 将内存上的内容写到硬盘上;-m, --vm N: 产生 N 个进程,每个进程不断分配和释放内存;--vm-bytes B: 指定分配内存的大小;--vm-stride B: 不断的给部分内存赋值,让 COW(Copy On Write)发生;--vm-hang N: 指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒,然后释放内存,一直重复执行这个过程;--vm-keep: 一直占用内存,区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存);-d, --hadd N: 产生 N 个不断执行 write 和 unlink 函数的进程(创建文件,写入内容,删除文件);--hadd-bytes B: 指定文件大小;-t, --timeout N: 在 N 秒后结束程序;--backoff N: 等待N微妙后开始运行;-q, --quiet: 程序在运行的过程中不输出信息;-n, --dry-run: 输出程序会做什么而并不实际执行相关的操作;--version: 显示版本号;-v, --verbose: 显示详细的信息

3. 使用示例

# CPU压测stress --cpu 8 --timeout 20stress 消耗 CPU 资源是通过调用 sqrt() 函数(计算由 rand() 函数产生的随机数的平方根)实现。命令会产生 8 个这样的子进程不断计算,超时时间为20秒,结束后再次运行 uptime 比较平均负载使用 top 命令查看 CPU 的状态(CPU 在用户态满负荷运转)stress --cpu 8 -v --timeout 30s启动 8 个 sqrt() 子进程,超时时间 30s,同时显示有关操作的详细信息# 内存压测stress --vm 8 --timeout 20s产生 8 个子进程,超时时间 20s,每个进程不断分配和释放内存stress --vm 2 --vm-bytes 2048M --vm-keep --timeout 20s产生 2 个子进程,每个进程分配 2048M 内存#################–vm-keep & –vm-hang N–vm-keep:一直占用内存,区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存);–vm-hang N:指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒,然后释放内存,一直重复执行这个过程;–vm-keep 和 --vm-hang 都可以用来模拟只有少量内存的机器,但是指定它们时 CPU 的使用情况是不一样的## stress --vm 2 --vm-bytes 2048M --vm-keep --timeout 20s--vm-keep:CPU 负载高一直在进行默认的 stride 操作,cpu user 非常高(cpu 在用户态忙碌)## stress --vm 2 --vm-bytes 2048M --vm-hang 5 --timeout 20s-vm-hang N:CPU 负载不高#############–vm-stride B不断的给部分内存赋值,让 COW(Copy On Write)发生,只要指定了内存相关的选项,这个操作就会执行,默认大小为的 4096M,赋值内存的比例由参数决定for (i = 0; i < bytes; i += stride)ptr[i] = ‘Z’; /* Ensure that COW happens. */bytes 为消耗的总内存大小,stride 为间隔。该参数会影响 CPU:us 和 sy单独的赋值和对比操作可以让 CPU 在用户态的负载占到 99% 以上。–vm-stride 值增大就意味着减少赋值和对比操作,这样就增加了内存的释放和分配次数(cpu在内核空间的负载)。不指定 --vm-stride 选项就使用默认值是 4096stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 64M --timeout 20sstress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 1024M --timeout 20s# IO压测stress -i 8 --timeout 20s产生 8 个进程,每个进程都反复调用 sync() 函数将内存上的内容写到硬盘上使用 top 命令查看 CPU 的状态,sy 升高,wa(iowait) 非常高# 磁盘压测和IOstress -d 1 --hdd-bytes 10M --timeout 20s产生 1 个进程不断的在磁盘上创建 10M 大小的文件并写入内容使用 top 命令查看 CPU 的状态(此时的 CPU 主要消耗在内核态),iostat 2 输出,高 iowait,瓶颈是写磁盘执行多个类型的任务,比如产生 4 个 CPU 进程、3 个 IO 进程、2 个 256M 的 vm 进程,并且每个 vm 进程中循环分配释放内存:stress --cpu 4 --io 3 --vm 2 --vm-bytes 256M --vm-keep --timeout 20s

stress-ng

stress-ng 完全兼容 stress, 并且在此基础上通过几百个参数,可以产生各种复杂的压力

1. 安装

sudo apt install stress-ng         [On Debian, Ubuntu and Mint]
sudo yum install stress-ng         [On RHEL/CentOS/Fedora and Rocky/AlmaLinux]
sudo emerge -a sys-apps/stress-ng  [On Gentoo Linux]
sudo apk add stress-ng             [On Alpine Linux]
sudo pacman -S stress-ng           [On Arch Linux]
sudo zypper install stress-ng      [On OpenSUSE]    
sudo pkg install stress-ng         [On FreeBSD]

2. 常用参数选项

-h,--help:显示帮助信息;--version:显示版本信息;-t,–timeout:指定程序运行结束的时间,后面直接跟数字,单位为秒;-c,–-cpu:后面空格跟一个整数,表示测试CPU的进程数,--cpu 4 :表示生成4个worker循环调用sqrt()产生cpu压力;-i,--io:后面空格跟一个整数,表示测试磁盘I/O的进程数, --io 4 :表示生成4个worker循环调用sync()产生io压力;-m,--vm:后面空格跟一个整数,表示测试内存的进程数,--vm 4 :表示生成4个worker循环调用malloc()/free()产生内存压力;-d,--hdd:后面空格直接跟数字,表示产生执行write和unlink函数的进程数,用于磁盘负载测试;--cpu-method:指定CPU的测试方法,后面空格直接跟方法名;--metrics:输出命令执行指标;--vm-bytes:指定在内存测试时malloc的字节数,默认256M;--class:指定测试类别,后面空格跟类别名;--matrix:启用矩阵测试模式,后面空格跟矩阵模式名;--random-seed:指定测试随机种子,后面空格跟种子名;--sequential:启用顺序测试模式;--hdd-bytes:指定写的字节数;--cpu-load:CPU负载占比,后面空格直接跟数字,单位为百分比;

3. 使用示例

# CPU压测stress-ng --cpu 4 --cpu-method matrixprod --timeout 20s使用 4 个 CPU 进程数,进行矩阵乘法计算以进行压力测试,持续时间为20秒stress-ng -c 2 --cpu-method pi --timeout 20s产生 2 个 worker 做圆周率算法压力stress-ng -c 2 --cpu-method all --timeout 20s产生 2 个 worker 迭代使用 30 多种不同的压力算法,包括pi, crc16, fft等等stress-ng --sock 2 --timeout 20s产生 2 个 worker 调用 socket 相关函数产生压力stress-ng --tsc 2 --timeout 20s产生 2 个 worker 读取 tsc 产生压力stress-ng --tsc 2 --taskset 0 --timeout 20s将压力指定到特定的cpu 0上# 内存压测stress-ng --vm 4 --vm-bytes 512M --timeout 20s用 4 个内存分配进程, 每次分配大小512M,分配后不释放,保持测试20秒# IO负载压测stress-ng --io 4 --timeout 20s使用 4 个 IO 进程 ,保持测试20秒# 磁盘IO压测stress-ng --io 4 --hdd 1 --hdd-bytes 1G --timeout 20s使用 4 个I/O进程, 1 个写进程,每次写1G 文件块,测试20秒

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