良许Linux教程网 干货合集 Linux系统中systemtap和火焰图介绍及安装

Linux系统中systemtap和火焰图介绍及安装

SystemTap 是对 Linux 内核监控和跟踪的工具,它与DTrace 的老技术有有点相似,因为SystemTap 没有使用工具构建一个特殊的内核,所以当我们使用时允许我们动态地安装改工具。

1.1  环境检测

安装前我们需要检测一下操作系统版本,命令如下:

# uname -r

3.10.0-327.el7.x86_64

# cat /etc/RedHat-release

CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)

我这里使用的CentOS 7.2,下面的介绍的安装方法也是在CentOS 上的方法。

1.2 安装SystemTap

安装部署SystemTap需要以下两个包:

systemtap

systemtap-runtime

在root权限下,使用yum安装,命令如下:

yum install systemtap systemtap-runtime

在使用SystemTap前,需要安装内核信息包,一般情况下,运行如下命令安装:

stap-prep

运行命令后往往会失败,安装不成功,安装失败后可以手动安装内核信息包。

我的服务器报的错误如下:

 No package kernel-debuginfo-3.10.0-514.el7.x86_64 available.
 Error: Nothing to do
 Loaded plugins: fastestmirror, langpacks
 enabling epel-debuginfo
 Loading mirror speeds from cached hostfile
 Could not find debuginfo for main pkg: kernel-3.10.0-514.el7.x86_64
 No debuginfo packages available to install
 package kernel-debuginfo-3.10.0-514.el7.x86_64 is not installed
 problem installing rpm(s) kernel-debuginfo-3.10.0-514.el7.x86_64

1.3 手动安装内核信息包

需要的安装包如下:

kernel-debuginfo

kernel-debuginfo-common

kernel-devel

需要安装与你内核版本一致的安装包,运行命令查看版本:

# uname -r

3.10.0-327.el7.x86_64

可以指定你的内核是 3.10.0-327.el7.x86_64,因此你需要的包如下:

kernel-debuginfo-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

kernel-debuginfo-common-x86_64-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

kernel-devel-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

重要!!!!注意:这三个包必须与你的内核版本匹配,否则会安装不成功。

下载这三个 rpm 包,到 http://rpm.pbone.net 这个网站去下载。或者最简单的在 google 搜索包名。

分别安装这三个包:

rpm -ivh kernel-debuginfo-common-x86_64-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh kernel-debuginfo-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

rmp -ivh kernel-devel-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

也可以尝试使用yum安装,这里就不再赘述。

1.4  测试

测试一下是否安装部署成功,如何测试呢?运行如下命令:

stap -v -e ‘probe vfs.read {printf(“read performed\n”); exit()}’

部署失败提示如下:

 # stap -v -e 'probe vfs.read {printf("read performed\n"); exit()}'
 Pass 1: parsed user script and 119 library scripts using 220240virt/33264res/3272shr/30276data kb, in 320usr/20sys/717real ms.
 semantic error: while resolving probe point: identifier 'kernel' at /usr/share/systemtap/tapset/linux/vfs.stp:882:18
         source: probe vfs.read = kernel.function("vfs_read")
                                  ^
 
 semantic error: missing x86_64 kernel/module debuginfo [man warning::debuginfo] under '/lib/modules/3.10.0-514.el7.x86_64/build'
 
 semantic error: while resolving probe point: identifier 'vfs' at :1:7
         source: probe vfs.read {printf("read performed\n"); exit()}
                       ^
 
 semantic error: no match
 
 Pass 2: analyzed script: 0 probes, 0 functions, 0 embeds, 0 globals using 234228virt/47084res/5204shr/42164data kb, in 110usr/190sys/899real ms.
 Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install kernel-3.10.0-514.el7.x86_64
 Pass 2: analysis failed.  [man error::pass2]

部署成功提示如下:

 # stap -v -e 'probe vfs.read {printf("read performed\n"); exit()}'
 Pass 1: parsed user script and 119 library scripts using 220244virt/33264res/3272shr/30280data kb, in 360usr/30sys/530real ms.
 Pass 2: analyzed script: 1 probe, 1 function, 4 embeds, 0 globals using 351120virt/165268res/4472shr/161156data kb, in 1700usr/440sys/3951real ms.
 Pass 3: translated to C into "/tmp/stapeOM1BT/stap_bbe80ab58c56cba7fc7b6efecaadacb6_1647_src.c" using 351120virt/165564res/4768shr/161156data kb, in 10usr/50sys/63real ms.
 Pass 4: compiled C into "stap_bbe80ab58c56cba7fc7b6efecaadacb6_1647.ko" in 1880usr/490sys/4598real ms.
 Pass 5: starting run.
 read performed
 Pass 5: run completed in 10usr/40sys/406real ms.

二、火焰图介绍及安装

2.1 介绍

官网:火焰图(FlameGraphs)

火焰图(Flame Graph)是由 Linux 性能优化大师 Brendan Gregg 发明的。它是定位疑难杂症的神器,比如 CPU 占用高、内存泄漏等问题。

纵向表示调用栈的深度,横向表示消耗的时间。因为调用栈在横向会按照字母排序,并且同样的调用栈会做合并,所以,一个格子的宽度越大越说明其可能是瓶颈。

综上所述,主要就是看那些比较宽大的火苗,特别留意那些类似平顶山的火苗。

火焰图例子:

Linux下systemtap和火焰图介绍及安装

2.2 安装

火焰图的安装比较简单,只需要把脚本从github上down下来即可,命令如下:

git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph

2.3 生成火焰图

生成火焰图一般需要以下几个步骤:

1)、抓取和捕获堆栈信息:使用 perf/systemtap/dtrace 等工具抓取程序的运行堆栈信息。

2)、折叠堆栈:使用FlameGraph 中的 stackcollapse 程序 把抓取的信息进行分析组合;trace 工具抓取的系统和程序运行每一时刻的堆栈信息, 需要对他们进行分析组合, 将重复的堆栈累计在一起, 从而体现出负载和关键路径

3)、生成火焰图:使用FlameGraph中的flamegraph.pl 分析 stackcollapse 输出的堆栈信息生成火焰图

stackcollapse分很多工具,用来分析不同trace工具抓取的内核信息,比如stackcollapse-stap.pl 是用来分析 SystemTap捕获的信息。

三、使用

以具体的例子来说明SystemTap和FlameGraph 是如何使用的。

3.1 sample_bt_vfs 工具

这个工具是openresty的作者春哥写的,这个工具是在虚拟文件系统(VFS)之上采样用户空间调用栈,以便渲染出文件 I/O 火焰图,这个火焰图可以准确的反映出在任意正在运行的用户进程中,文件 I/O 数据量或者文件 I/O 延迟在不同的用户空间代码路径的分布。

工具使用详细介绍: sample_bt_vfs

工具包下载地址:openresty-systemtap-toolkit

方法:git  clone https://github.com/openresty/openresty-systemtap-toolkit.git

工具放在openresty-systemtap-toolkit目录下

以查看nginx为例:

1)、使用SystemTap进行内核数据采集:

运行:

 $ ./sample-bt-vfs -p 12345 -t 3 > a_vfs.log
 WARNING: Tracing 20636 (/opt/nginx/sbin/nginx)...
 WARNING: Time's up. Quitting now...(it may take a while)
 WARNING: Number of errors: 0, skipped probes: 2

参数:

-p: 代表程序的PID

-t:代表要采集数据的时间

a_vfs.log: 是采集数据要保存的文件名子。

2)、分析组合采集的数据

运行:

 $ ./FlameGraph/stackcollapse-stap.pl a_vfs.log > a_vfs.cbt

3)、生成火焰图

运行:

 $ ./FlameGraph/flamegraph.pl ./a_vfs.cbt > a_vfs.svg

这里有一个 “文件 I/O 火焰图” 的例子:

Linux下systemtap和火焰图介绍及安装

a_vfs.svg就是生成的火焰图,使用浏览器打开,找到宽平的项,就是比较耗时的。

3.2 sample-bt 工具

这个脚本可以对你指定的 任意 用户进程进行调用栈的采样。调用栈可以是用户空间,可以是内核空间,或者是两者兼得。 它的输出是汇总后的调用栈(按照总数)。

工具详细介绍:sample-bt

例如:

./openresty-systemtap-toolkit/sample-bt-vfs -p 41046 -t 50 -ku > 17_on_cpu.log

参数:

-p:代表进程ID

-t:代表采样时间 单位是秒

-u 采集用户空间调用栈信息

-k 采集内核空间调用栈信息

剩下的火焰图的生成方式同3.1。

​关于SystemTap的分享教程到此结束,大家有什么想补充的可以在评论区留言啊。

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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