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Kafka性能分析利器！Linux系统PageCache缓存命中率工具

分类: golang编程 | 浏览: 508

背景

日常工作中对IO密集型服务(如:MySql、 Kafka 、 ElasticSearch 、 Cassandra )进行性能调优时，一个常见的问题就是：”is Linux caching my data or not?”。缓存是现在所有高并发系统必需的核心模块，主要作用就是把经常访问的数据（也就是热点数据），提前读入到内存中。这样，下次访问时就可以直接从内存读取数据，而不需要经过硬盘，从而加快应用程序的响应速度。命中率越高，表示使用 缓存 带来的收益越高，应用程序的性能也就越好。

虽然LinuxFTools的fincore应用程序实现了相应功能，但是已被放弃且存在一些构建问题。国外有个女士Amy Tobey为了让Apache Cassandra用户能够看到ssTables是否正在被缓存，基于go语言实现了pcstat(get page cache statistics for files)。

关于Linux PageCache原理与调优，可以查看

安装方法1：编译安装PCSTAT

下载安装配置GOLANG 

 [root@felixzh pkg]# wget 
[root@felixzh pkg]# tar -xvf go1.17.6.linux-amd64.tar.gz
#配置如下环境变量
 export  GOROOT=/home/pkg/go
export PATH=$GOROOT/bin:$PATH
#验证go安装配置成功
[root@felixzh pkg]# go version
go version go1.17.6 linux/amd64

下载编译安装pcstat 

 [root@felixzh pkg]#  go  get golang.org/x/sys/unix
[root@felixzh pkg]# go get github.com/tobert/pcstat/pcstat

安装方法2：免编译安装PCSTAT 

 [root@felixzh pkg]# wget 
[root@felixzh pkg]# tar -xvf pcstat-0.0.1-Linux-x86_64.tar.gz

pcstat命令介绍 

 [root@felixzh pkg]# ./pcstat
Usage of ./pcstat:
  -bname
        convert  paths to basename to narrow the output
  -histo
       print a simple histogram instead of raw data
  - json 
       return data in JSON format
  -nohdr
       omit the header from terse & text output
  -pid int
       show all open maps for the given pid
  -plain
       return data with no box characters
  -pps
        include  the per-page status in JSON output
  -sort
       sort output by cached pages desc
  -terse
       show terse output
  -unicode
       return data with unicode box characters

使用案例

以默认格式查看 PageCache 

 [root@felixzh pkg]# ./pcstat  /home/kafka-logs/d-*/000000000*.log

以Json格式查看PageCache 

 [root@felixzh pkg]# ./pcstat -json /home/kafka-logs/d-0/00000000000000000000.log|jq

以直方图格式查看PageCache 

 [root@felixzh pkg]# ./pcstat -bname -histo  /home/kafka-logs/d-*/000000000*

测试案例

判断此工具是否有效的最简单方法是写文件、删除缓存、读取文件以将内容放入缓存。

  1. 使用dd命令生成一个10M大小的文件 
 [root@felixzh pkg]# dd if=/dev/urandom of=testfile bs=1M count=10

  1. 查看该文件 test file的缓存情况 
 [ root @felixzh pkg]# ./pcstat testfile

可以看出testfile文件大小是10485760(即10M)、占用Pages数目为2560、缓存Pages数目为2560、缓存比例100%。强调一点，上图Pages和Cached都是Page的数量，并不是文件大小。Linux操作系统默认每个Page大小(即PageSize)为4096Byte。可以看出：10485760(即10M)=2560*4096Byte。PS：可以通过命令查看每个Page大小(即PageSize)。 

 [root@felixzh pkg]# getconf PAGESIZE
4096
  1. 然后，手动触发删除PageCache。 
 [root@felixzh pkg]# echo 1 |sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
1
  1. 再次查看testfile文件的缓存情况​ 
 [root@felixzh pkg]# ./pcstat testfile

可以看出，testfile文件缓存内容已经清空。

总结

经过实测验证，pcstat工具方便易用，直接下载go 可执行文件 即可，对于Kafka性能问题排查帮助很大。

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