Dive in performance tools. Часть 2️⃣. [top / htop]

Сегодня мы максимально подробно разберем такой базовый инструмент диагностики, который встречается чуть ли не в каждом гайде, а именно про top. По ходу мы знатно приправим все теорией и разберем практический пример анализа. Текст будет разбит на несколько разделов из-за ограничений телеги. Погнали 😲

2️⃣.1️⃣ Про память в Linux

Когда вы смотрите на показатели памяти (например, в top, free или через `cat /proc/meminfo`), важно понимать, что именно подразумевается под «used», «free», «buff/cache» и т. д. На первый взгляд может казаться, что система «съедает» всю память, но зачастую это лишь особенности кэширования и работы ядра.

1. Total — Общий объём оперативной памяти (RAM), который распознаёт ядро Linux.

2. Used — Количество памяти, занимаемой процессами вместе буферами и кэшами.

3. Free — Память, которая прямо сейчас не задействована ни под процессы, ни под кэш.

4. Buff/Cache
- Buffers — память, зарезервированная под буферизацию операций ввода-вывода (I/O). Пример: при копировании большого файла cp bigfile /backup/bigfile часть данных попадает в буферы, прежде чем окончательно записаться на диск. Это помогает оптимизировать операции записи. По окончании записи ядро освобождает или переиспользует буферы.
- Cache — память, используемая для кэширования файловых данных. Пример: когда вы повторно открываете один и тот же лог-файл, чтение во второй раз будет быстрее, так как ядро может брать данные из кэша (без повторных обращений к диску). Если приложению понадобится память, ядро автоматически «отдаст» часть кэша, так что buff/cache не означает «пропавшую» память.

5. Available — Показывает объём памяти, который ядро может отдать под новые процессы без использования swap. При необходимости кэш и буфер освобождаются автоматически.

6. Swap — Когда системе не хватает физической памяти (или при определённой настройке swappiness), неиспользуемые страницы памяти могут выгружаться в swap-раздел (или файл). Если swap активно используется, это может указывать на нехватку RAM, но иногда ядро использует swap и при наличии свободной памяти, если считает, что выгрузка «простаивающих» страниц — более эффективный вариант.

Продолжение следует… ⬇️

Dive in performance tools. Часть 2️⃣ [top / htop]

2️⃣.2️⃣ Про CPU

В строке CPU(s) в top видим восемь основных показателей — проценты от общего времени CPU:

1. us (user) – Время, затраченное на выполнение пользовательских процессов (приложений). Если значение us высокое, значит процессы в userspace активно нагружают процессор. Пример: сложные вычисления в Python, компрессия данных, рендеринг видео.

2. sy (system) – Время, занятое системными вызовами и кодом ядра (kernel space). Если sy растёт, это признак того, что ядро выполняет много работы (обработка I/O, сетевых стэков, драйверов и т. д.). Иногда это бывает из-за большого числа контекстных переключений, или интенсивного чтения-записи на диск.

3. ni (nice) – Время, отведённое процессам с изменённым приоритетом (nice). Если процессы запускаются с nice (пониженным приоритетом) или renice, их CPU-время может отражаться в ni. Редко встречается в большом объёме, если специально не конфигурируете приоритеты.

4. id (idle) – Процент времени, когда CPU простаивает. Если id высок, значит процессор почти без нагрузки. Важно понимать, что часть «простоя» может относиться к iowait, который выделяют отдельно.

5. wa (iowait) – Время, когда CPU простаивает в ожидании операций ввода-вывода (диск, сеть, и т. д.). Если wa велик (например, >10–15%), обычно это говорит, что система не успевает обрабатывать I/O, и процессор «ждёт» данные, вместо вычислять. При высоком iowait стоит проверить диски (iotop, iostat), подсистему хранения (SSD vs HDD) и сетевые операции (если хранилище находится в сети). Как это диагностировать мы поговорим в следующих статьях данного цикла.

6. hi (hardware interrupt) – Время обработки аппаратных прерываний. Например, при поступлении сигнала от сетевой карты или дискового контроллера. Если hi внезапно скачет, есть риск «шторма» прерываний из-за нештатной работы железа.

7. si (software interrupt) – Время обработки программных прерываний (softirqs). Часто связано с сетевыми пакетами, таймерами, межпроцессным взаимодействием. Высокие значения бывают при интенсивном сетевом трафике.

8. st (steal) – «Украденное» время при работе на виртуальной машине. Гипервизор может забирать часть CPU для других виртуалок. Если st высок, значит ваша VM не получает достаточно CPU-ресурсов от хост-сервера.

Важно: Если у вас многоядерный процессор (к примеру, 8 ядер), то проценты показывают агрегированное время по всем ядрам. Можно нажать 1 в top, чтобы увидеть загрузку по каждому ядру отдельно.

Давайте разберем практический пример:

19:48:03 up 403 days,  5:30,  1 user,  load average: 6.17, 5.91, 5.64
Tasks: 164 total,   3 running, 161 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  7.6 us,  5.7 sy,  0.0 ni, 55.1 id, 26.3 wa,  0.0 hi,  5.2 si,  0.0 st
MiB Mem : 30614.7 total,   846.8 free, 20870.0 used,  8898.0 buff/cache
MiB Swap:  5120.0 total,  5068.7 free,    51.3 used.  9435.4 avail Mem

1. Uptime: up 403 days, 5:30. Сервер не перезагружался более года.

2. Load average: 6.17, 5.91, 5.64. Загрузка за последние 1, 5 и 15 минут. Если на машине, к примеру, 8 ядер, эти значения — не критический показатель. Полезно помнить, что Load Average включает как процессы, использующие CPU, так и те, что ждут ввода-вывода (IO wait).

3. %Cpu(s). us = 7.6% — пользовательские процессы не особо перегружены. sy = 5.7% — умеренная нагрузка на ядро. id = 55.1% — более половины времени CPU простаивает. wa = 26.3% — довольно высокое ожидание I/O. Это может указывать на интенсивную запись/чтение (например, Redis сбрасывает свои данные). si = 5.2% — есть некоторая нагрузка софт-прерываний (сетевой трафик?). st = 0.0% — на данном экземпляре нет «украденного» времени (возможно, это физический сервер).

4. Память. Total: ~30.6 ГБ. Free: ~0.85 ГБ, однако buff/cache = ~8.9 ГБ и avail Mem = ~9.4 ГБ. То есть Linux эффективно использует оставшиеся ~8–9 ГБ под кэш, и при необходимости может её освободить. Swap: практически не используется (51.3 МБ), значит нехватки ОЗУ нет.

Продолжение следует…⬇️