Open Source im professionellen Einsatz
Linux-Magazin 05/2012
© Serghei Velusceac, 123RF

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Systemdiagnose von Vmstat über Netstat bis Dstat

Linux-Multimeter

Um zu beobachten, was auf einem Linux-System passiert, hat der Admin Vmstat, Iostat, Netstat und Ifstat in seinem Fundus. Oder er greift zum Alleskönner Dstat, der diese vier Tools in sich vereint.

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Systemadministratoren nutzen meist mehrere Tools, um die Ressourcen-Auslastung eines Linux-Systems zu beobachten. Spätestens wenn es um das Auffinden von Engpässen geht, steigt aber der Aufwand: Einige Tools müssen über längere Zeiträume hinweg laufen und verbrauchen dabei selbst Ressourcen. Dieser Artikel stellt mit »vmstat« , »iostat« , »netstat« und »ifstat« vier Programme vor, die zur Grundausstattung des Admin gehören. Zum Abschluss präsentiert er das Vielzweck-Tool »dstat« , das viele Analysefunktionen in sich vereint.

Grundwissen

Wer Systemgrößen interpretieren möchte, muss sich zuvor klarmachen, was sie bedeuten. Dabei dreht sich vieles um den virtuellen Speicher. Während der physische Arbeitsspeicher in Form von RAM-Riegeln eine greifbare Größe ist, scheinen die Grenzen bei der Verwaltung des virtuellen Speichers zu verschwimmen. Die Speicherverwaltung des Betriebssystems ist selbst für manchen erfahrenen Linux-Anwender ein Rätsel.

Jeder Prozess unter Linux benötigt Arbeitsspeicher, um seine Aufgaben bewältigen zu können. Dafür alloziert das Betriebssystem Speicher, das heißt, es reserviert einen Bereich des Arbeitsspeichers von A bis B, den das Programm mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem späteren Zeitpunkt auch nutzt.

Da jedoch nicht jeder laufende Prozess all seinen zugewiesenen Speicher permanent benötigt, lagert der Kernel diesen Speicher in einer Einheit namens Speicherseite (Page) auf die Festplatte aus (Page-out). Damit steht dem System wieder mehr Platz im physischen RAM zur Verfügung. Wird der komplette vom Prozess reservierte Speicher auf die Festplatte geschrieben, so bezeichnet man dies als Swapping. Lagert der Kernel jedoch nur einzelne Speicherseiten des allozierten RAM auf die Platte aus, nennt man dies Paging.

Umgekehrt kann ein System den Speicher auch wieder in den RAM einlesen, das so genannte Page-in. Dieser Vorgang ist völlig normal und nicht unbedingt Anzeichen für Ressourcen-Engpässe. Das Paging auf die Platte kann aber bei Systemen mit hoher Auslastung dazu führen, dass der Kernel mehr mit der Verwaltung des virtuellen Speichers als mit den Prozessen selbst beschäftigt ist.

Mit diesem Wissen erklärt sich auch der Unterschied zwischen Buffer und Cache: Beide Zwischenstationen spielen eine Rolle, wenn Linux Daten zwischen Systemkomponenten transferiert. Während ein Buffer Daten enthält, die noch auf die Festplatte geschrieben werden, dient ein Cache zum Einlesen von Daten von festen Speichermedien.

Ein weiterer wichtiger Begriff ist das Context Switching. Dabei unterbricht Linux die Bearbeitung eines Prozesses, sichert den Speicherkontext und arbeitet dann einen anderen Prozess ab. Das Context Switching ist eine der kostspieligsten Operationen in einem Linux-System. Steigt innerhalb kurzer Zeit die Anzahl der Context Switches von wenigen Tausend auf über 100000, könnte dies ein Indikator für eine unnötig hohe Ressourcen-Nutzung (Overhead) bei der Bearbeitung von Prozessen sein.

Mit diesem Wissen kann sich der Linux-Admin daranmachen, mit den Tools Engpässe aufzuspüren. Die Programme sollte er dabei als Benutzer Root aufrufen, für den alle Daten sichtbar sind.

Vmstat

Den meisten Linux-Systembetreuern ist vermutlich Vmstat [1] ein Begriff. Dieses leistungsfähige Werkzeug zeigt eine tabellarische Übersicht der Prozesse, den RAM- und Page-Verbrauch, I/O sowie Informationen über die CPU-Aktivitäten. Wer das Tool ohne Parameter aufruft, sieht nur eine einzige Zeile mit Werten, Darin finden sich Durchschnittswerte seit dem letzten Reboot (Abbildung 1).

Abbildung 1: Ohne Optionen aufgerufen zeigt Vmstat Durchschnittswerte.

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