#有時候會遇到一些疑難雜症，並且監控外掛程式並不能一眼立刻發現問題的根源。這時候就需要登入伺服器進一步深入分析問題的根源。那麼分析問題就需要有一定的技術經驗積累，而且有些問題涉及到的領域非常廣，才能定位到問題。所以，分析問題和踩坑是非常鍛鍊一個人的成長和提升自我能力。如果我們有一套好的分析工具，那將是事半功倍，能夠幫助大家快速定位問題，節省大家很多時間做更深入的事情。
本篇文章主要介紹各種問題定位的工具以及會結合個案分析問題。
#針對應用程序，我們通常關注的是核心CPU調度器功能和效能。
執行緒的狀態分析主要是分析執行緒的時間用在什麼地方，而執行緒狀態的分類一般分為：
on- CPU：執行中，執行中的時間通常又分為使用者態時間user和系統態時間sys。
off-CPU：等待下一輪上CPU，或是等待I/O、鎖定、換頁等等，其狀態可以細分為可執行、匿名換頁、睡眠、鎖、空閒等狀態。
#4.2 分析工具
//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-clock
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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。
//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
在理解磁盘IO之前，同样我们需要理解一些概念，例如：
//查看系统io信息iotop//统计io详细信息iostat -d -x -k 1 10//查看进程级io的信息pidstat -d 1 -p pid//查看系统IO的请求，比如可以在发现系统IO异常时，可以使用该命令进行调查，就能指定到底是什么原因导致的IO异常perf record -e block:block_rq_issue -ag^Cperf report
//显示网络统计信息netstat -s//显示当前UDP连接状况netstat -nu//显示UDP端口号的使用情况netstat -apu//统计机器中网络连接各个状态个数netstat -a | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'//显示TCP连接ss -t -a//显示sockets摘要信息ss -s//显示所有udp socketsss -u -a//tcp,etcp状态sar -n TCP,ETCP 1//查看网络IOsar -n DEV 1//抓包以包为单位进行输出tcpdump -i eth1 host 192.168.1.1 and port 80 //抓包以流为单位显示数据内容tcpflow -cp host 192.168.1.1
//查看负载情况uptimetopvmstat//统计系统调用耗时情况strace -c -p pid//跟踪指定的系统操作例如epoll_waitstrace -T -e epoll_wait -p pid//查看内核日志信息dmesg
常见的火焰图类型有 On-CPU、Off-CPU、Memory、Hot/Cold、Differential等等。
//安装systemtap，默认系统已安装yum install systemtap systemtap-runtime//内核调试库必须跟内核版本对应，例如：uname -r 2.6.18-308.el5kernel-debuginfo-2.6.18-308.el5.x86_64.rpmkernel-devel-2.6.18-308.el5.x86_64.rpmkernel-debuginfo-common-2.6.18-308.el5.x86_64.rpm//安装内核调试库debuginfo-install --enablerepo=debuginfo search kerneldebuginfo-install --enablerepo=debuginfo search glibc
git clone https://github.com/lidaohang/quick_location.gitcd quick_location
cpu占用过高，或者使用率提不上来，你能快速定位到代码的哪块有问题吗？
一般的做法可能就是通过日志等方式去确定问题。现在我们有了火焰图，能够非常清晰的发现哪个函数占用cpu过高，或者过低导致的问题。另外，搜索公众号Linux就该这样学后台回复“猴子”，获取一份惊喜礼包。
//on-CPU usersh ngx_on_cpu_u.sh pid//进入结果目录 cd ngx_on_cpu_u//on-CPU kernelsh ngx_on_cpu_k.sh pid//进入结果目录 cd ngx_on_cpu_k//开一个临时端口 8088 python -m SimpleHTTPServer 8088//打开浏览器输入地址127.0.0.1:8088/pid.svg
DEMO：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
void foo3(){ }
void foo2(){ int i; for(i=0 ; i < 10; i++) foo3();}
void foo1(){ int i; for(i = 0; i< 1000; i++) foo3();}
int main(void){ int i; for( i =0; i< 1000000000; i++) { foo1(); foo2(); }}DEMO火焰图：
cpu过低，利用率不高。等待下一轮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。
使用方式：
// off-CPU usersh ngx_off_cpu_u.sh pid//进入结果目录cd ngx_off_cpu_u//off-CPU kernelsh ngx_off_cpu_k.sh pid//进入结果目录cd ngx_off_cpu_k//开一个临时端口8088python -m SimpleHTTPServer 8088//打开浏览器输入地址127.0.0.1:8088/pid.svg
官网DEMO：
如果线上程序出现了内存泄漏，并且只在特定的场景才会出现。这个时候我们怎么办呢？有什么好的方式和工具能快速的发现代码的问题呢？同样内存级别火焰图帮你快速分析问题的根源。
使用方式：
sh ngx_on_memory.sh pid//进入结果目录cd ngx_on_memory//开一个临时端口8088python -m SimpleHTTPServer 8088//打开浏览器输入地址127.0.0.1:8088/pid.svg
官网DEMO：
你能快速定位CPU性能回退的问题么？如果你的工作环境非常复杂且变化快速，那么使用现有的工具是来定位这类问题是很具有挑战性的。当你花掉数周时间把根因找到时，代码已经又变更了好几轮，新的性能问题又冒了出来。主要可以用到每次构建中，每次上线做对比看，如果损失严重可以立马解决修复。
通过抓取了两张普通的火焰图，然后进行对比，并对差异部分进行标色：红色表示上升，蓝色表示下降。差分火焰图是以当前（“修改后”）的profile文件作为基准，形状和大小都保持不变。因此你通过色彩的差异就能够很直观的找到差异部分，且可以看出为什么会有这样的差异。
使用方式：
cd quick_location//抓取代码修改前的profile 1文件perf record -F 99 -p pid -g -- sleep 30perf script > out.stacks1//抓取代码修改后的profile 2文件perf record -F 99 -p pid -g -- sleep 30perf script > out.stacks2//生成差分火焰图:./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl ../out.stacks1 > out.folded1./FlameGraph/stackcollapse-perf.pl ../out.stacks2 > out.folded2./FlameGraph/difffolded.pl out.folded1 out.folded2 | ./FlameGraph/flamegraph.pl > diff2.svg
DEMO：
//test.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
void foo3(){ }
void foo2(){ int i; for(i=0 ; i < 10; i++) foo3();}
void foo1(){ int i; for(i = 0; i< 1000; i++) foo3();}
int main(void){ int i; for( i =0; i< 1000000000; i++) { foo1(); foo2(); }}
//test1.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
void foo3(){
}
void foo2(){ int i; for(i=0 ; i < 10; i++) foo3();}
void foo1(){ int i; for(i = 0; i< 1000; i++) foo3();}
void add(){ int i; for(i = 0; i< 10000; i++) foo3();}
int main(void){ int i; for( i =0; i< 1000000000; i++) { foo1(); foo2(); add(); }}DEMO红蓝差分火焰图：
a) **分析nginx請求流量：
結論：
透過上圖發現流量並沒有突增，反而下降了，跟請求流量突增沒關係。
b) **分析nginx回應時間
#結論：
透過上圖發現nginx的反應時間有增加可能跟nginx本身有關係或跟後端upstream回應時間有關係。
c) **分析nginx upstream回應時間
##結論：
透過上圖發現nginx upstream 回應時間有增加，目前猜測可能後端upstream回應時間拖住nginx，導致nginx出現請求流量異常。
a) **透過top觀察系統指標
# top
#結論：
#發現nginx worker cpu比較高
b) **分析nginx行程內部cpu狀況
#perf top -p pid
结论：
发现主要开销在free,malloc,json解析上面
10.4 火焰图分析cpu
a) **生成用户态cpu火焰图
//on-CPU usersh ngx_on_cpu_u.sh pid//进入结果目录cd ngx_on_cpu_u//开一个临时端口8088python -m SimpleHTTPServer 8088//打开浏览器输入地址127.0.0.1:8088/pid.svg
结论：
发现代码里面有频繁的解析json操作，并且发现这个json库性能不高，占用cpu挺高。
a) 分析请求流量异常，得出nginx upstream后端机器响应时间拉长
b) 分析nginx進程cpu高，得出nginx內部模組程式碼有耗時的json解析以及記憶體分配回收操作
根據上述兩點問題分析的結論，我們進一步深入分析。
後端upstream回應拉長，最多可能影響nginx的處理能力。但是不可能會影響nginx內部模組佔用過多的cpu操作。而當時佔用cpu高的模組，是在請求的時候才會走的邏輯。不太可能是upstram後端拖住nginx，從而觸發這個cpu的耗時操作。
#遇到這種問題，我們優先解決已知的，並且非常明確的問題。那就是cpu高的問題。解決方式先降級關閉佔用cpu過高的模組，然後進行觀察。經過降級關閉該模組cpu降下來了，而且nginx請求流量也正常了。之所以會影響upstream時間拉長，因為upstream後端的服務呼叫的介面可能是個迴路再走回nginx。
##http://www.brendangregg.com/index.html
#http://www.brendangregg.com/FlameGraphs/cpuflamegraphs.html
http://www.brendangregg.com/FlameGraphs/memoryflamegraphs。 html
http://www.brendangregg.com/FlameGraphs/offcpuflamegraphs.html
http://www.brendangregg.com/blog/2014-11-09/differential-flame-graphs.html
https://github .com/openresty/openresty-systemtap-toolkit
#https://github.com/brendangregg/FlameGraph
以上是Linux 維運故障排查思路，有這篇文章就夠了~的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
