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Linux Systemauslastung analysierenLinux Administratoren müssen über die Auslastung ihrer Server bestens informiert sein, um Schwachstellen des Systems ausfindig zu machen und gegebenenfalls aufzurüsten. Dabei reicht es sicherlich nicht aus, nur die Festplattenbelegung auszuwerten, um ausreichend freien Speicherplatz zu gewährleisten. Vor allem die Auslastung des Prozessors und des Arbeitsspeichers sind entscheidend, da sie in der Regel maßgeblich für die Leistungsfähigkeit des Systems verantwortlich sind.

Aus diesem Grund verlässt man sich oftmals auf Empfehlungen anderer, wenn man ein neues System aufsetzt. „Ein stark frequentierter Webserver mit einem komplexen Content Management System wie Typo3 braucht vor allem eins: viel RAM!

Ist die CPU zu stark ausgelastet oder langweilt sie sich nur bzw. befindet sie sich hauptsächlich im IDLE Zustand?Ist ausreichend viel Arbeitsspeicher vorhanden oder muss das System ständig auslagern (SWAP)?Muss ich den Arbeitsspeicher aufrüsten?Sind ggf. andere Komponenten wie die Festplatte der Flaschenhals im System?In diesem Artikel werden diese Fragen beantwortet und dem Interessenten gezeigt, wie man die Systemauslastung unter Linux analysieren kann. Vor allem die bekannten Tools top und free werden genauer erläutert und erklärt, wie die Systemdaten interpretiert werden. Ziel ist es vor allem, dass man die Ausgabe bzw. die Werte von top versteht und richtig interpretiert. Ein Fehler beim Auslesen? Ist Linux zu speicherhungrig? Die Antwort ist Nein, denn das Speichermanagement von Linux funktioniert nach dem Motto „Freier Arbeitsspeicher ist verschwendeter Arbeitsspeicher“. So belässt Linux nahezu alles im Arbeitsspeicher und räumt erst dann auf, wenn kein freier Arbeitsspeicher mehr zur Verfügung steht. Es könnte ja sein, dass eine andere Anwendung diese Daten zufällig demnächst ebenfalls anfragt.

Der grüne Bereich zeigt, dass ein Großteil des belegten RAM fürDieses Prinzip hat viele Vorteile und macht Sinn. Wir schließen nun GIMP inkl. Linux behält das Bild aber weiterhin im Arbeitsspeicher (schadet auch niemanden, solange ausreichend RAM vorhanden ist). Fordert nun eine andere Anwendung genau dieses Bild an, muss es nicht von der Festplatte geladen werden. Ein enormer Zeitvorteil.

Was ist der Linux Load?

Die load average ist ein sehr wichtiger Wert im Bezug auf die Systemauslastung. Der Load in Linux Systemen ist die Anzahl an wartenden Prozessen. Der optimale Wert entspricht immer der Anzahl der im System vorhandenen Prozessoren. In Systemen mit einem Single Core Prozessor ist der optimale Load 1, da zu dem Zeitpunkt ein Prozess in der Bearbeitungsschlange des Prozessors ist. Liegt der Wert unterhalb von 1, ist das System unterfordert, bei Werten über 1 überfordert. In Multicore Prozessoren liegt der optimale Load höher. Bei einem Quad Core Prozessor beispielsweise 4.

Wichtig: die Load beschreibt nicht die Auslastung der CPU. Es kann mehrere Gründe haben, warum die Bearbeitungswarteschlange wächst und immer mehr Prozesse auf ihre Abarbeitung warten.

Beispiel 1: Bei einem E Mail Server könnten bei einem hohen E Mail Aufkommen langsame Festplatten Grund dafür sein, dass die Abarbeitung zu langsam erfolgt. Die Festplatten sind zu langsam und können die anderen Komponenten wie bsp. die CPU nicht schnell genug mit Arbeit versorgen. In diesem Fall wäre die CPU Last gering, aber die load average hoch.

Beispiel 2: Zu wenig RAM sorgt dafür, dass Prozesse ausgelagert werden müssen. Wie im ersten Beispiel sind die Festplatten der Flaschenhals. Auch in diesem Fall steigt die load average und die CPU Last ist vergleichsweise gering. Am Ende dieses Artikels wird detailliert erklärt, woran man ein Mangel an Arbeitsspeicher erkennt.

Beispiel 3: Der klassische Fall ist, wenn die CPU zu langsam ist und die Prozesse nicht schnell genug abarbeiten kann. In diesem Fall ist die CPU Auslastung bei 100% (oder besser gesagt %id ist 0) in Kombination mit einer hohen load average.

Zusammenfassung: die load average gibt Auskunft darüber, wie viele Prozesse durchschnittlich in der Warteschlange waren, um bearbeitet zu werden. Die Gründe hierfür können unterschiedlich sein, so dass man analysieren muss, welche Komponente (CPU, RAM, HDD, LAN, .) der Flaschenhals des Systems ist. Eine hohe load average sagt aber eindeutig aus, dass das System in irgendeiner Form überlastet ist. Weitere Informationen findet man auf Wikipedia.

Informationen von top und free verstehen und richtig interpretieren

Die load average ist demzufolge unsere erste Anlaufstelle. Ist der Load zu hoch, so ist eine Schwachstelle im System vorhanden. Es ist nun Aufgabe des Admins, diese Komponente (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte oder etwas anderes) zu identifizieren. Dazu werden nun zwei wichtige Programme vorgestellt, die bei der Analyse der Systemauslastung sehr wichtig sind. Sicherlich ist jeder Linux Anwender in seinem Leben mindestens einmal über die Tools top und free gestolpert.

Dieser Ausschnitt zeigt das Tool top, welches die Auslastung der wichtigsten Systemressourcen wie CPU oder RAM anzeigt. Die farblich hervorgehobenen Bereiche sind besonders interessant, das sie uns Auskunft über die System und CPU Auslastung (orange) und die Belegung des Arbeitsspeichers (grün) geben. Es ist wichtig, dass man die zahlreichen Werte von top versteht, um die Systemauslastung analysieren zu können.

Gehen wir Schritt für Schritt die einzelnen Werte durch:

Die erste Zeile zeigt die aktuelle Uhrzeit, dass das System seit 45 Tagen hochgefahren (up) ist und Informationen über die load average. Die Werte zeigen den durchschnittlichen Load der letzten 1 / 5 / 15 Minuten an. Anhand dieses Beispiels sieht man, dass kurzfristig das System etwas überlastet ist, da im Durchschnitt der letzten Minute zwei Prozesse (2,03) auf die Abarbeitung warten mussten (es handelt sich hier um ein Single Core System). Auf die letzten 15 Minuten gesehen ist das System mit 0,59 Prozessen eher unterfordert. Die drei Werte verdeutlichen einen Trend über die letzten 15 Minuten.