- Информация о процессах (pstree, pgrep, pidof, pidstat, /proc/{PID}, ps, top, atop, htop)
- Файлы, сеть (lsof, netstat, ss)
- Перехват сетевых пакетов (tcpdump, tcpflow)
- Системные и библиотечные вызовы (strace, ltrace, dtruss)
- Профилирование (perf, py-spy)
- Динамическая трассировка (bpftrace, bpfcc-tools)
- Отладка (gdb с маппингами для python)
- Сбор метрик из приложения для отображения на графиках (timings, slow callbacks, gc, tracemalloc)
- Доп. литература
Информация о процессах ^
Рассмотрим ряд полезных программ на примере тестовой виртуалки, где работает nginx, асинхронное python-приложение на sanic+httpx, mongodb, а для мониторинга используется сервис datadog. Для проведения диагностики нам понадобится узнать pid процесса нашего питоновского приложения. Посмотрим также, какие еще процессы работают в системе - ведь они также могут оказывать влияние.
Для каждой программы подробная справка с дополнительными опциями доступна по man <name>
pstree ^
Отображает дерево процессов. Доп опции pt включат отображение pid и потоков.
vera@vera$ pstree -pt
systemd(1)─┬─accounts-daemon(323)─┬─{gdbus}(332)
│ └─{gmain}(338)
├─cron(325)
├─nginx(669630)───nginx(669631)
├─python3(1052829)─┬─{python3}(1062341)
│ ├─{python3}(1062342)
│ ├─{python3}(1062343)
│ ├─{python3}(1062344)
│ ├─{python3}(1062397)
│ ├─{python3}(1062398)
│ └─{python3}(1062301)
├─rsyslogd(339)─┬─{in:imklog}(337)
│ ├─{in:imuxsock}(336)
│ └─{rs:main Q:Reg}(338)
├─systemd(1041938)───(sd-pam)(1041935)
├─systemd-journal(238)
└─systemd-udevd(235)pgrep ^
Поиск процесса по имени и некоторым атрибутам. Аналогичная pkill - посылает найденным процессам сигнал.
vera@vera$ pgrep -a nginx
669640 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on;
669641 nginx: worker process pidof ^
Аналог pgrep. Выводит список pid процессов, имя которых совпадает с заданным
vera@vera$ pidof python3
1062859 427357 357и действительно
vera@vera$ ps aux | grep 'python'
root 357 0.0 0.4 34900 4832 ? Ss Aug26 0:00 /usr/bin/python3 /usr/bin/networkd-dispatcher
root 427357 0.0 0.9 434428 9648 ? Ss Sep12 0:01 /usr/bin/python3 /usr/bin/glances
vera 1062859 0.0 4.8 545896 48272 ? Ssl 13:22 0:07 python3 app.pypidstat ^
Статистика по процессам. Добавим -p <PID> 1 - по процессу с pid каждую секунду. На 2-7 секундах подавалась нагрузка.
vera@vera$ pidstat -p 1052829 1
Linux 5.4.0-29-generic (vera) 09/28/20 _x86_64_ (1 CPU)
14:52:31 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command
14:52:32 1000 1052829 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 python3
14:52:33 1000 1052829 2.00 1.00 0.00 0.00 3.00 0 python3
14:52:34 1000 1052829 3.00 0.00 0.00 0.00 3.00 0 python3
14:52:35 1000 1052829 3.00 1.00 0.00 1.00 4.00 0 python3
14:52:36 1000 1052829 3.00 0.00 0.00 0.00 3.00 0 python3
14:52:37 1000 1052829 4.00 0.00 0.00 0.00 4.00 0 python3
14:52:38 1000 1052829 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 python3
14:52:39 1000 1052829 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 0 python3
^C
Average: 1000 1052829 1.50 0.30 0.00 0.10 1.80 - python3/proc/{PID} ^
Информация о нашем процессе есть в файловой системе /proc.
vera@vera$ ls /proc/1064829
arch_status environ mountinfo personality statm
attr exe mounts projid_map status
autogroup fd mountstats root syscall
auxv fdinfo net sched task
cgroup gid_map ns schedstat timers
clear_refs io numa_maps sessionid timerslack_ns
cmdline limits oom_adj setgroups uid_map
comm loginuid oom_score smaps wchan
coredump_filter map_files oom_score_adj smaps_rollup
cpuset maps pagemap stack
cwd mem patch_state statРассмотрим несколько примеров.
status- состояние процесса, pid, threads, parent pid (в данном случае 1 - наше приложение запустилsystemd) и менее полезное.
vera@vera$ cat /proc/1052829/status
Name: python3
Umask: 0022
State: S (sleeping)
Tgid: 1052829
Ngid: 0
Pid: 1052829
PPid: 1
TracerPid: 0
Uid: 1000 1000 1000 1000
Gid: 1000 1000 1000 1000
FDSize: 128
Groups: 27 1000
NStgid: 1062829
NSpid: 1062829
NSpgid: 1062829
NSsid: 1062829
VmPeak: 602668 kB
VmSize: 595456 kB
VmLck: 0 kB
VmPin: 0 kB
VmHWM: 55208 kB
VmRSS: 50860 kB
RssAnon: 40780 kB
RssFile: 10080 kB
RssShmem: 0 kB
VmData: 102560 kB
VmStk: 132 kB
VmExe: 2748 kB
VmLib: 8636 kB
VmPTE: 248 kB
VmSwap: 1888 kB
HugetlbPages: 0 kB
CoreDumping: 0
THP_enabled: 1
Threads: 8
SigQ: 0/3704
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000001001000
SigCgt: 0000000180000002
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: 0000000000000000
CapEff: 0000000000000000
CapBnd: 0000003fffffffff
CapAmb: 0000000000000000
NoNewPrivs: 0
Seccomp: 0
Speculation_Store_Bypass: vulnerable
Cpus_allowed: 1
Cpus_allowed_list: 0
Mems_allowed: 00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000001
Mems_allowed_list: 0
voluntary_ctxt_switches: 33202
nonvoluntary_ctxt_switches: 26807cmdline- с помощью какой команды запустили приложение
vera@vera$ cat /proc/1052829/cmdline
python3 app.py environ- переменные окружения
vera@vera$ cat /proc/1052829/environ
LANG=en_US
LANGUAGE=en_US:PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/snap/bin
HOME=/home/vera
LOGNAME=vera
USER=vera
SHELL=/bin/bash
INVOCATION_ID=27ef139db22547854d5ab59628c06c46
JOURNAL_STREAM=9:13613408fd- директория с файловыми дескрипторами
vera@vera$ ls -l /proc/1052829/fd
lr-x------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 0 -> /dev/null
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 1 -> 'socket:[13612408]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 10 -> 'socket:[13621455]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 11 -> 'socket:[13621465]'
lr-x------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 12 -> /dev/null
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 14 -> 'socket:[13611489]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 15 -> 'socket:[13621494]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 2 -> 'socket:[12612408]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 3 -> 'anon_inode:[eventpoll]'
lr-x------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 4 -> 'pipe:[13621452]'
l-wx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 5 -> 'pipe:[13621452]'
lr-x------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 6 -> 'pipe:[13621453]'
l-wx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 7 -> 'pipe:[13621453]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 8 -> 'anon_inode:[eventfd]'
lrwx------ 1 vera vera 64 Sep 29 05:55 9 -> 'socket:[13611454]'limits- лимиты процесса
vera@vera$ cat /proc/1052829/limits
Limit Soft Limit Hard Limit Units
Max cpu time unlimited unlimited seconds
Max file size unlimited unlimited bytes
Max data size unlimited unlimited bytes
Max stack size 8388608 unlimited bytes
Max core file size 0 unlimited bytes
Max resident set unlimited unlimited bytes
Max processes 3704 3704 processes
Max open files 1024 524288 files
Max locked memory 65536 65536 bytes
Max address space unlimited unlimited bytes
Max file locks unlimited unlimited locks
Max pending signals 3704 3704 signals
Max msgqueue size 819200 819200 bytes
Max nice priority 0 0
Max realtime priority 0 0
Max realtime timeout unlimited unlimited us Подробнее расскажет man proc.
ps ^
Отображает снимок процессов на данный момент с подробной информацие. Имеет много опций и возможностей (подробнее man ps).
ps aux- Отображает процессов в виде списка Добавим--sort=-%cpuили--sort=-%mem- сортировка по использованию cpu или памяти. Например,
vera@vera:$ ps aux --sort=-%mem | head
USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND
root 218 0.0 7.4 137748 75164 ? S<s Aug26 28:21 /lib/systemd/systemd-journald
dd-agent 668713 0.6 5.8 950228 58368 ? Ssl Aug29 282:44 /opt/datadog-agent/bin/agent/agent
vera 1062819 0.0 5.1 591588 52168 ? Ssl 13:22 0:09 python3 app.py
mongodb 2282713 0.3 4.0 984948 40588 ? Ssl Sep18 51:34 /usr/bin/mongod
root 1271512 0.0 1.5 646168 15804 ? Ssl Sep15 1:57 /usr/lib/snapd/snapd
root 1 0.0 0.9 168400 9732 ? Ss Aug26 4:22 /sbin/init
root 427317 0.0 0.9 435428 9648 ? Ss Sep12 0:01 /usr/bin/python3 /usr/bin/glancesps axjf- отображение процессов в виде дерева
vera@vera$ ps axjf
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
1 669640 669640 664640 ? -1 Ss 0 0:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on;
669640 669641 669640 664640 ? -1 S 33 4:04 \_ nginx: worker process
...Если нужно найти конкретный процесс, грепаем по команде запуска:
vera@vera$ ps aux | grep 'app.py'
vera 1055829 0.1 5.2 592128 52620 ? Ssl 13:22 0:27 python3 app.py
vera 1155100 0.0 0.0 11076 676 pts/1 S+ 20:14 0:00 grep --color=auto app.pytop ^
Выводит динамически обновляемую информацию о системе и список запущенных процессов с потребляемыми ими ресурсами.
Программа имеет множество опций, например, наблюдение за определенным процессом (-p <PID>), включение отображения потоков (-H), сортировку по определенному полю (-o %CPU, список доступных для сортировки полей -O), отображение процессов определенного пользователя (-u <user>). Во время работы программы также можно менять отображение нажатием клавиш (например, x - выделить жирным колонку, по которой осуществляется сортировка, V - отображение процессов в виде дерева, и многие другие).
atop ^
Более продвинутая утилита, сочетает в себе возможности top, netstat, iostat и др.
htop ^
Еще одна альтернатива top. Так же позволяет сделать сортировку, включить отображение в виде дерева, показывать еще и потоки и много других возможностей.
Файлы, сеть ^
lsof ^
Выводит список открытых файлов (точнее, что в linux понимается под этим - файлы, сетевые соединения и т.д.). Имеет множество флагов и применений. Также, поддерживается исключение из результатов с помощью ^, например, -c^python2.7 - показать все файлы, которые были открыты пограммами, кроме python2.7. Еще несколько применений:
Так можно вывести список открытых процессом файлов:
vera@vera$ sudo lsof -p 1052829
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
python3 1052829 vera txt REG 252,2 5453504 28359 /usr/bin/python3.8
python3 1052829 vera mem REG 252,2 101320 27111 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libresolv-2.31.so
python3 1052829 vera mem REG 252,2 51832 27055 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libnss_files-2.31.so
python3 1052829 vera mem REG 252,2 860688 258277 /usr/lib/python3/dist-packages/cryptography/hazmat/bindings/_openssl.abi3.so
python3 1052829 vera mem REG 252,2 43416 26737 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libffi.so.7.1.0
python3 1052829 vera mem REG 252,2 186288 8420 /usr/lib/python3/dist-packages/_cffi_backend.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
python3 1052829 vera mem REG 252,2 372408 268275 /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/bson/_cbson.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so
...
python3 1052829 vera mem REG 252,2 2029224 28103 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.31.so
python3 1052829 vera mem REG 252,2 27002 26905 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/gconv/gconv-modules.cache
python3 1052829 vera mem REG 252,2 191472 27127 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.31.so
python3 1052829 vera 0r CHR 1,3 0t0 6 /dev/null
python3 1052829 vera 1u unix 0xffff9c11b8dffc00 0t0 13611408 type=STREAM
python3 1052829 vera 2u unix 0xffff9c11b8dffc00 0t0 13611408 type=STREAM
python3 1052829 vera 3u a_inode 0,14 0 10376 [eventpoll]
python3 1052829 vera 4r FIFO 0,13 0t0 13611452 pipe
python3 1052829 vera 5w FIFO 0,13 0t0 13611452 pipe
python3 1052829 vera 6r FIFO 0,13 0t0 13611453 pipe
python3 1052829 vera 7w FIFO 0,13 0t0 13611453 pipe
python3 1052829 vera 8u a_inode 0,14 0 10376 [eventfd]
python3 1052829 vera 9u unix 0xffff9c1186a12800 0t0 13611454 type=STREAM
python3 1052829 vera 10u unix 0xffff9c1186a12000 0t0 13611455 type=STREAM
python3 1052829 vera 11u IPv4 13611465 0t0 TCP *:1325 (LISTEN)
python3 1052829 vera 12r CHR 1,3 0t0 6 /dev/null
python3 1052829 vera 14u IPv4 13611489 0t0 TCP localhost:31706->localhost:27017 (ESTABLISHED)
python3 1052829 vera 15u IPv4 13611494 0t0 TCP localhost:31708->localhost:27017 (ESTABLISHED)Мы видим здесь открытые файлы библиотек, соединения с базой данных, прослушиваемый 1325 порт.
А так можно вывести список процессов, которые открыли какой-то определенный файл:
vera@vera$ sudo lsof /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
sudo: unable to resolve host vera: Name or service not known
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
glances 421367 root mem REG 252,2 598104 28124 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
nginx 629640 root mem REG 252,2 598104 28124 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
nginx 629641 www-data mem REG 252,2 598104 28124 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
python3 1052829 vera mem REG 252,2 598104 28124 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
mongod 2222783 mongodb mem REG 252,2 598104 28124 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1Все эти процессы используют библиотеку libssl.
Список окрытых портов TCP:
vera@vera$ sudo lsof -i tcp
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
glances 427367 root 4u IPv4 5853933 0t0 TCP localhost:62209 (LISTEN)
agent 668793 dd-agent 6u IPv4 1062091 0t0 TCP localhost:6000 (LISTEN)
agent 668793 dd-agent 7u IPv4 1062193 0t0 TCP localhost:6001 (LISTEN)
agent 668793 dd-agent 9u IPv4 1062205 0t0 TCP localhost:48642->localhost:6001 (ESTABLISHED)
agent 668793 dd-agent 12u IPv4 1062206 0t0 TCP localhost:6001->localhost:48642 (ESTABLISHED)
process-a 668794 dd-agent 7u IPv4 1062183 0t0 TCP localhost:6062 (LISTEN)
trace-age 668795 dd-agent 6u IPv4 1062171 0t0 TCP localhost:7126 (LISTEN)
nginx 669640 root 6u IPv4 1063961 0t0 TCP *:http (LISTEN)
nginx 669640 root 7u IPv6 1063962 0t0 TCP *:http (LISTEN)
nginx 669640 root 8u IPv6 1063963 0t0 TCP *:https (LISTEN)
nginx 669640 root 9u IPv4 1063964 0t0 TCP *:https (LISTEN)
nginx 669640 root 10u IPv4 1063965 0t0 TCP *:71 (LISTEN)
nginx 669641 www-data 6u IPv4 1063961 0t0 TCP *:http (LISTEN)
nginx 669641 www-data 7u IPv6 1063962 0t0 TCP *:http (LISTEN)
nginx 669641 www-data 8u IPv6 1063963 0t0 TCP *:https (LISTEN)
nginx 669641 www-data 9u IPv4 1063964 0t0 TCP *:https (LISTEN)
nginx 669641 www-data 10u IPv4 1063965 0t0 TCP *:71 (LISTEN)
python3 1062829 vera 11u IPv4 13611465 0t0 TCP *:135 (LISTEN)
python3 1062829 vera 14u IPv4 13611489 0t0 TCP localhost:39706->localhost:28017 (ESTABLISHED)
python3 1062829 vera 15u IPv4 13611494 0t0 TCP localhost:39708->localhost:28017 (ESTABLISHED)
mongod 2282783 mongodb 11u IPv4 9084195 0t0 TCP localhost:28017 (LISTEN)
mongod 2282783 mongodb 31u IPv4 13611490 0t0 TCP localhost:28017->localhost:39706 (ESTABLISHED)
mongod 2282783 mongodb 34u IPv4 13611495 0t0 TCP localhost:28017->localhost:39708 (ESTABLISHED)Вывести, какой процесс прослушивает определенный порт:
vera@vera$ sudo lsof -i :1325
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
python3 1052829 vera 11u IPv4 13611465 0t0 TCP *:135 (LISTEN)Кейсы: посмотреть, почему лог пустой, или кто пишет в какой-то лог; проверить, какой процесс прослушивает данный порт или наоборот.
netstat (🐧 only) ^
Выводит список TCP соединений с протоколами, адресами, портами, состоямиями соединений. Имеет множество флагов. Например, так можно вывести список только прослушивающихся TCP портов с выводом pid и имен программ без замены портов на символьный код.
vera@vera$ sudo netstat -nltp
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 679640/nginx: maste
tcp 0 0 0.0.0.0:81 0.0.0.0:* LISTEN 679640/nginx: maste
tcp 0 0 0.0.0.0:1845 0.0.0.0:* LISTEN 1052829/python3
tcp 0 0 127.0.0.1:62209 0.0.0.0:* LISTEN 427367/python3
tcp 0 0 0.0.0.0:443 0.0.0.0:* LISTEN 669640/nginx: maste
tcp 0 0 127.0.0.1:8126 0.0.0.0:* LISTEN 668795/trace-agent
tcp 0 0 127.0.0.1:5000 0.0.0.0:* LISTEN 668793/agent
tcp 0 0 127.0.0.1:27017 0.0.0.0:* LISTEN 2282783/mongod
tcp 0 0 127.0.0.1:5001 0.0.0.0:* LISTEN 668793/agent
tcp 0 0 127.0.0.1:6062 0.0.0.0:* LISTEN 668794/process-agen
tcp6 0 0 :::80 :::* LISTEN 669640/nginx: maste
tcp6 0 0 :::443 :::* LISTEN 669640/nginx: maste ss (🐧 only) ^
Современный аналог netstat, но работает быстрее и выводит больше информации. Использует специальную подсистему для мониторинга сети в Linux.
Доступно множество опций, например r - выводит имена хостов, p - информацию о процессах, e - расширенную информацию о сокетах и множество других. Доступна фильтрация по адресу и номеру порта, состоянию соединения, протоколу.
Следующая команда выведет все tcp-соединения с информацией о процессах для IPv4:
vera@vera:~$ ss -tp4
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port Process
ESTAB 0 0 42.113.100.250:ssh 110.250.200.200:14902
ESTAB 0 0 42.113.100.250:ssh 110.24.24.24:33370
ESTAB 0 0 127.0.0.1:59826 127.0.0.1:27017 users:(("python3",pid=1154115,fd=16))
ESTAB 0 0 127.0.0.1:41902 127.0.0.1:27017 users:(("mongo",pid=3121683,fd=4))
ESTAB 0 0 127.0.0.1:5001 127.0.0.1:59782
ESTAB 0 0 127.0.0.1:59824 127.0.0.1:27017 users:(("python3",pid=1154115,fd=15))
ESTAB 0 0 127.0.0.1:59782 127.0.0.1:5001
ESTAB 0 36 42.113.100.250:ssh 110.250.200.200:14884
ESTAB 0 0 127.0.0.1:27017 127.0.0.1:59826
ESTAB 0 0 127.0.0.1:27017 127.0.0.1:59824
ESTAB 0 0 127.0.0.1:27017 127.0.0.1:41902 Перехват сетевых пакетов ^
tcpdump ^
Утилита для мониторинга, захвата и дампа сетевых пакетов. Перехваченные пакеты можно сохранять в файл для последующего анализа с помощью этой же утилиты либо, как вариант, Wireshark.
Например, следующая команда позволит собрать входящие и исходящие пакеты для локальной mongodb
vera@vera:~$ sudo tcpdump -i any -c 200 -A port 27017
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked v1), capture size 262144 bytes
17:55:10.204914 IP localhost.59826 > localhost.27017: Flags [.], ack 415962992, win 3075, options [nop,nop,TS val 1418303993 ecr 1418183671], length 0
E..4.i@[email protected].&......p.....(.....
T...T...
17:55:10.204938 IP localhost.27017 > localhost.59826: Flags [.], ack 1, win 3075, options [nop,nop,TS val 1418303993 ecr 1418183671], length 0
E..4..@[email protected]&........(.....
T...T...
17:55:11.185113 IP localhost.59826 > localhost.27017: Flags [P.], seq 1:178, ack 1, win 3075, options [nop,nop,TS val 1418304973 ecr 1418303993], length 177
E....j@[email protected].&......p...........
T...T........@.x..................find.....app..filter.......limit......singleBatch...lsid......id.......75q..E.......=...$db.....data..$readPreference. ....mode.....primaryPreferred...
17:55:11.186144 IP localhost.27017 > localhost.59826: Flags [P.], seq 1:145, ack 178, win 3075, options [nop,nop,TS val 1418304974 ecr 1418304973], length 144
E.....@[email protected]&..L...........
T...T.......'r [email protected].........{....cursor.b....firstBatch.4....0.,...._id._q..G&L..tiB.employer_id.....1455....id..........ns. ...data.app...ok........?.
17:55:11.186157 IP localhost.59826 > localhost.27017: Flags [.], ack 145, win 3075, options [nop,nop,TS val 1418304974 ecr 1418304974], length 0
E..4.k@[email protected].&..L.........(.....
T...T...
17:55:11.446207 IP localhost.59824 > localhost.27017: Flags [P.], seq 2311194175:2311194270, ack 3360141662, win 6149, options [nop,nop,TS val 1418305234 ecr 1418295221], length 95
E.....@[email protected]....?.G.^...........
T...T.w._...n.-P.............J....ismaster......$db.....admin..$readPreference......mode.....primary...
17:55:11.446559 IP localhost.27017 > localhost.59824: Flags [P.], seq 1:225, ack 95, win 512, options [nop,nop,TS val 1418305235 ecr 1418305234], length 224
E....(@[email protected].^...............
T...T.......(r .n.-P..............ismaster...maxBsonObjectSize......maxMessageSizeBytes..l...maxWriteBatchSize..... localTime....?w....logicalSessionTimeoutMinutes......minWireVersion......maxWireVersion......readOnly...ok........?.
17:55:11.446568 IP localhost.59824 > localhost.27017: Flags [.], ack 225, win 6149, options [nop,nop,TS val 1418305235 ecr 1418305235], length 0
E..4..@[email protected].>.....(.....
T...T...
^C
8 packets captured
17 packets received by filter
0 packets dropped by kerneltcpflow ^
Утилита для мониторинга, захвата и дампа сетевых пакетов.
Например
vera@vera:~$ sudo tcpflow -i any -c port 27017
reportfilename: ./report.xml
tcpflow: listening on any
127.000.000.001.59824-127.000.000.001.27017: _....>.4.............J....ismaster......$db.....admin..$readPreference......mode.....primary...
127.000.000.001.27017-127.000.000.001.59824: .....q...>.4..............ismaster...maxBsonObjectSize......maxMessageSizeBytes..l...maxWriteBatchSize......localTime..~.?w....logicalSessionTimeoutMinutes......minWireVersion......maxWireVersion......readOnly...ok........?.
127.000.000.001.59826-127.000.000.001.27017: ....2.._..................find.....app..filter.......limit......singleBatch...lsid......id.......75q..E.......=...$db.....data..$readPreference. ....mode.....primaryPreferred...
127.000.000.001.27017-127.000.000.001.59826: .....q..2.._.........{....cursor.b....firstBatch.4....0.,...._id._q..G&L..tiB.employer_id.....1455....id..........ns.....data.app...ok........?.
^Ctcpflow: terminating orderlyСистемные и библиотечные вызовы ^
strace (🐧 only) ^
Выводит системные вызовы конкретного процесса
vera@vera$ sudo strace -p 1032829
strace: Process 1032829 attached
epoll_wait(3, [{EPOLLIN, {u32=11, u64=11}}], 1024, -1) = 1
accept4(11, NULL, NULL, SOCK_CLOEXEC|SOCK_NONBLOCK) = 13
getpid() = 1032829
stat("app.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=1679, ...}) = 0
setsockopt(13, SOL_TCP, TCP_NODELAY, [1], 4) = 0
stat("app.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=1679, ...}) = 0
accept4(11, NULL, NULL, SOCK_CLOEXEC|SOCK_NONBLOCK) = -1 EAGAIN (Resource temporarily unavailable)
getsockname(13, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(1845), sin_addr=inet_addr("74.443.134.152")}, [128->16]) = 0
getpeername(13, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(13825), sin_addr=inet_addr("169.252.119.327")}, [128->16]) = 0
stat("/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/sanic/server.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=36448, ...}) = 0
stat("app.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=1679, ...}) = 0
stat("/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/sanic/server.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=36448, ...}) = 0Посмотреть, что означает тот или иной системный вызов:
vera@vera$ man 2 epoll_wait
EPOLL_WAIT(2) Linux Programmer's Manual EPOLL_WAIT(2)
NAME
epoll_wait, epoll_pwait - wait for an I/O event on an epoll file descriptor
...Кейс: в логах была нечитаемая информация. Смотрим вывод strace - там много вызовов write('a') с одним символом. Значит, в лог пишут несколько процессов по одному символу. Уже стало понятнее, куда дальше копать.
И еще один - большая нагрузка на cpu при запуске приложения. В выводе программы - fork и wait - так обнаружили, что воркеты постоянно пересоздаются
ltrace (🐧 only) ^
Выводит список библиотечных вызовов для данного процесса.
vera@vera$ sudo ltrace -p 1032829
pthread_mutex_lock(0x934b70, 0, 0, 0xc279f9b) = 0
pthread_mutex_lock(0x934bc8, 0, 0, 0) = 0
pthread_cond_signal(0x934b98, 0, 0, 0) = 0
pthread_mutex_unlock(0x934bc8, 0, 0, 0) = 0
pthread_mutex_unlock(0x934b70, 0, 0, 0) = 0
clock_gettime(1, 0x62d2650, 0xf8003950, 0) = 0
ceil(3, 0x98bc270, 3, 0x3b9aca00) = 0
clock_gettime(1, 0x62d2600, 0, 28) = 0
^CОбычно бывает полезна при работе с памятью.
Посмотреть, что означает тот или иной библиотечный вызов:
vera@vera$ man 3 pthread_cond_signal
PTHREAD_COND_SIGNAL(3) BSD Library Functions Manual PTHREAD_COND_SIGNAL(3)
NAME
pthread_cond_signal -- unblock a thread waiting for a condition variable
...dtruss ( only) ^
Отображает системные вызовы. Использует Dtrace
vera@~/dev/dev/dev$ sudo dtruss -p 9616
dtrace: system integrity protection is on, some features will not be available
SYSCALL(args) = return
gettimeofday(0x7000039E1740, 0x0, 0x0) = 0 0
psynch_cvsignal(0x1089C7620, 0x2C0000002D00, 0x2C00) = 257 0
psynch_cvwait(0x1089C7620, 0x2C0100002D00, 0x2C00) = 0 0
kqueue(0x0, 0x0, 0x0) = 17 0
kevent(0x11, 0x700003EE40D8, 0x1) = 0 0
socketpair(0x1, 0x1, 0x0) = 0 0
gettimeofday(0x7000039E1760, 0x0, 0x0) = 0 0
setsockopt(0x12, 0xFFFF, 0x1100) = 0 0
sendto_nocancel(0x10, 0x7FCC5BA27E80, 0x32) = 50 0
sendmsg_nocancel(0x10, 0x700003EE3BD0, 0x0) = 1 0
close_nocancel(0x13) = 0 0
select_nocancel(0x13, 0x700003EE3BD0, 0x0) = 1 0
recvfrom_nocancel(0x12, 0x700003EE3BA0, 0x4) = 4 0
close_nocancel(0x12) = 0 0
kevent(0x11, 0x700003EE40D8, 0x1) = 0 0Профилирование ^
perf ^
Потрясающая многофункциональная тулза с низким оверхедом.
Для интерпретируемых языков (python, ruby, php) в отчете будут функции интерпретатора. Это не так полезно, как выполняемые функции для компилируемых языков вроде C, C++, Go и Rust, однако и тут иногда можно извлечь полезную информацию. Для языков с JIT-компиляцией отображение выполняемых функций можно сделать с помощью маппинга (для ноды флагом
node --perf-basic-prof script.js, для java с помошью https://github.com/jvm-profiling-tools/perf-map-agent).
Работает в нескольких режимах.
perf top- показывает функции, наиболее затратные по CPU, в отличие отtop, который показывает затратные программы. Функции могут быть из разных программ (например, одна из python-приложения, вторая - nodejs-приложение, а третья относится к БД), также здесь отображаются системные вызовы.
vera@vera$ sudo perf top
Overhead Shared Object Symbol
7.75% python3.8 [.] _PyEval_EvalFrameDefault
4.95% [kernel] [k] finish_task_switch
2.62% [kernel] [k] __lock_text_start
2.02% python3.8 [.] PyObject_GetAttr
1.47% [kernel] [k] __softirqentry_text_start
1.30% perf [.] dso__find_symbol
1.12% python3.8 [.] _PyEval_EvalCodeWithName
1.07% [kernel] [k] do_syscall_64
...Вторая колонка - программы, третья - функции, причем префикс [.] означает userspace, [k] - kernelspace.
perf record- собирает ту же информацию, что иperf top, на протяжении какого-то времени и записывает в файлperf.dataдля последующего постоения отчета или отрисовки диаграммы. Можно ограничить запись одним процессом.
vera@vera$ sudo perf record -p 1064829 sleep 30
[ perf record: Woken up 2 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.470 MB perf.data (11997 samples) ]
vera@vera$ ls
app.py perf.data perf.data.oldperf report- ищет в директории файлperf.dataи по нему выводит отчет, по виду аналогичныйperf top.
vera@vera$ sudo perf report
Overhead Command Shared Object Symbol
11.57% python3 python3.8 [.] _PyEval_EvalFrameDefault
2.98% python3 python3.8 [.] PyObject_GetAttr
1.66% python3 python3.8 [.] _PyObject_GetMethod
1.55% python3 python3.8 [.] PyCode_Addr2Line
1.44% python3 python3.8 [.] _PyEval_EvalCodeWithName
1.35% python3 [kernel.kallsyms] [k] do_syscall_64
1.33% python3 python3.8 [.] PyObject_SetAttr
1.20% python3 python3.8 [.] _PyFunction_Vectorcall
1.15% python3 python3.8 [.] PyUnicode_New
1.03% python3 [kernel.kallsyms] [k] __d_lookup_rcu
0.97% python3 libcrypto.so.1.1 [.] AES_encrypt
0.95% python3 python3.8 [.] PyStructSequence_New
0.85% python3 libc-2.31.so [.] __xstat64
0.73% python3 python3.8 [.] _PyObject_MakeTpCall
0.66% python3 python3.8 [.] 0x00000000001ce280perf annotate- также строит отчет по файлуperf.data, но отображает ассемблерный код. В такой же отчет можно перейти из отчетаperf report, если нажать клавишуaна одной из его строк.
vera@vera$ sudo perf annotate
_PyEval_EvalFrameDefault /usr/bin/python3.8 [Percent: local period]
Percent│ mov %r10,%rdx
0.07 │ sar %rdx
0.29 │ movzbl (%rax,%rdx,1),%r9d
4.39 │ test %r9b,%r9b
│ ↓ je 51b0
0.14 │ shl $0x5,%r9
│ lea -0x20(%r11,%r9,1),%r14
0.43 │ cmpb $0x0,0x18(%r14)
6.99 │ ┌──jle 8698
0.14 │ │ mov 0x18(%rdi),%r8
│ │ cmp %r8,0x8(%r14)
│ │↓ jne 8698
0.79 │ │ mov 0x18(%rsi),%rdx
0.07 │ │ cmp %rdx,0x10(%r14)
0.07 │ │↓ jne 8698perf script- подготавливает данные изperf.dataдля последующего анализа
vera@vera$ sudo perf script
python3 1062829 2884422.486217: 250000 cpu-clock:pppH: 7f630b435e0b [unknown] (/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libcrypto.so.1.1)
python3 1062829 2884422.486465: 250000 cpu-clock:pppH: 56588d _PyEval_EvalCodeWithName+0x17d (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.486716: 250000 cpu-clock:pppH: 4243b0 __errno_location@plt+0x0 (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.486967: 250000 cpu-clock:pppH: 5a894b PyTuple_New+0x8b (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.487226: 250000 cpu-clock:pppH: 5bda77 PyObject_GetAttr+0xf7 (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.487477: 250000 cpu-clock:pppH: 576c8e _PyUnicodeWriter_PrepareInternal+0xce (/usr/bin/pytho>
python3 1062829 2884422.487717: 250000 cpu-clock:pppH: 4fbf3e [unknown] (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.487987: 250000 cpu-clock:pppH: 502651 [unknown] (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.488228: 250000 cpu-clock:pppH: 5bd992 PyObject_GetAttr+0x12 (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.488478: 250000 cpu-clock:pppH: 5025b1 [unknown] (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.488714: 250000 cpu-clock:pppH: 5a595c [unknown] (/usr/bin/python3.8)
python3 1062829 2884422.488966: 250000 cpu-clock:pppH: 56729f _PyEval_EvalFrameDefault+0x2ff (/usr/bin/python3.8)Обычно используется для построения флейм-диаграмм - популярного средства для обнаружения проблем, придуманного Бренданом Греггом (https://github.com/brendangregg/FlameGraph). Кстати, для построения таких диаграмм для мака используется не perf, а dtrace - вывод программы также предварительно обрабатывается скриптом.
vera@vera$ git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph
vera@vera$ cd FlameGraph
vera@vera$ sudo perf record -F 99 -p 1052829 -g -- sleep 60
vera@vera$ sudo perf script | ./stackcollapse-perf.pl | ./flamegraph.pl > graph.svgПолучается такая диаграмма (можно открыть в новом окне и покликать)
Опять же, для питона здесь отображаются функции интерпретатора, и это мало полезно в большинстве случаев.
Для других языков вывод perf script обычно дополнительно обрабатывают, фильтруют чтобы получать более читаемые диаграммы (например, для ноды).
Есть также интересная тулза Flamescope от Netflix (https://github.com/Netflix/flamescope), обрабатывает данные, которые записывал perf (или некоторые другие подобные программы) в течение некоторого времени, и представляет результат в виде тепловой карты с разбивкой по времени. Например, на такой карте можно будет увидеть периодическую работу GC.
vera@vera$ sudo perf record -F 49 -a -g -p 1052829 -- sleep 120
vera@vera$ sudo perf script --header > stacks.myproductionapp
vera@vera$ git clone https://github.com/Netflix/flamescope
vera@vera$ pip install -r requirements.txt
vera@vera$ cp stacks.myproductionapp flamescope/exmaples
vera@vera$ python3 flamescope/run.pyДалее открываем в браузере http://0.0.0.0:5000 и видим в списке наш снимок stacks.myproductionapp, нажимаем "Open as Linux perf".
Выделив интересующий нас временной интервал, получим для него флейм-диаграмму.
perf trace- отображает системные вызовы и другие события. В отличие отstraceимеет низкий оверхед, можно применять на проде.
vera@vera:~$ sudo perf trace --pid 1052829
? ( ): python3/1062829 ... [continued]: epoll_wait()) = 1
0.045 ( 0.026 ms): python3/1062829 read(fd: 16<socket:[14137286]>, buf: 0x2193000, count: 262144) = 4164
0.222 ( 0.005 ms): python3/1062829 epoll_wait(epfd: 3<anon_inode:[eventpoll]>, events: 0x7ffd7fd12ff0, maxevents: 1024, timeout: 4833) = 1
0.233 ( 0.005 ms): python3/1062829 read(fd: 16<socket:[14137286]>, buf: 0x2193000, count: 262144) = 3315
0.432 ( 0.013 ms): python3/1062829 stat(filename: 0x5a1c800, statbuf: 0x7ffd7fd11b70) = 0
0.466 ( 0.008 ms): python3/1062829 stat(filename: 0x59cddc0, statbuf: 0x7ffd7fd11b70) = 0
0.546 ( 0.006 ms): python3/1062829 stat(filename: 0x5a1c800, statbuf: 0x7ffd7fd15200) = 0
0.587 ( 0.006 ms): python3/1062829 epoll_wait(epfd: 3<anon_inode:[eventpoll]>, events: 0x7ffd7fd12ff0, maxevents: 1024) = 0
0.636 ( 0.006 ms): python3/1062829 stat(filename: 0x5a1c200, statbuf: 0x7ffd7fd14f70) = 0
0.654 ( 0.005 ms): python3/1062829 stat(filename: 0x59cd1e0, statbuf: 0x7ffd7fd14f70) = 0
0.675 ( 0.003 ms): python3/1062829 epoll_wait(epfd: 3<anon_inode:[eventpoll]>, events: 0x7ffd7fd12ff0, maxevents: 1024) = 0
2.205 ( 0.004 ms): python3/1062829 getpid() = 1062829perf stat- подсчет количества системных событий (список доступен поperf list). Например, ниже приведен подсчет количества переключений контекста между userspace и kernelspace для нашего процесса.
vera@vera$ sudo perf stat -e context-switches -p 1052829
^C
Performance counter stats for process id '1052829':
1735 context-switches
10.490784464 seconds time elapsedpy-spy (🐍 only) ^
Популярный семплирующий профилировщик https://github.com/benfred/py-spy, написанный на Rust, пришел на смену pyflamegraph от Uber, который не работает с питоном 3.7 и больше не поддерживается. В отличие от perf отображает вызовы python-фукнций, а не функций интерпретатора. Низкий оверхед. Частоту снятия семплов можно задать.
Устанавливается через pip3 install py-spy. Работает в нескольких режимах, как и предыдущий профилировщик.
py-spy top- аналогично программеtop, показывает список функций, выполняющихся наиболее долго. Имеются опции:--rate 100- сколько семплов делать в секунду,--subprocesses- учитывать также подпроцессы,--native- учитывать также C и С++ функции,--nonblocking- меньше влияет на производительность приложения в момент работы, но и менее точно.
vera@vera$ sudo ~/.local/bin/py-spy top --pid 1052829
Collecting samples from 'python3 app.py' (python v3.8.2)
Total Samples 2100
GIL: 0.00%, Active: 0.00%, Threads: 4
%Own %Total OwnTime TotalTime Function (filename:line)
0.00% 0.00% 0.080s 0.080s _run (pymongo/periodic_executor.py:140)
0.00% 0.00% 0.040s 0.040s _worker (concurrent/futures/thread.py:78)
0.00% 0.00% 0.040s 0.090s <module> (app.py:61)
0.00% 0.00% 0.020s 0.020s raw_decode (json/decoder.py:353)
0.00% 0.00% 0.010s 0.010s authority_info (rfc3986/_mixin.py:42)
0.00% 0.00% 0.010s 0.010s do_handshake (ssl.py:944)
0.00% 0.00% 0.010s 0.010s decode (httpx/decoders.py:81)py-spy record- записывает результаты семплирования в файл, можно получить флейм-диаграмму. Интересные опции:--output file.svg- в какой файл записать,--format flamegraph- формат записи (flamegraph, raw или speedscope),--duration- сколько секунд записывать (по умолчанию - до нажатия ^c),--function- агрегировать по имени функции, а не по номеру строки.
vera@vera$ sudo ~/.local/bin/py-spy record -o profile.svg --pid 1052829
py-spy> Sampling process 100 times a second. Press Control-C to exit.
^C
py-spy> Stopped sampling because Control-C pressed
py-spy> Wrote flamegraph data to 'profile.svg'. Samples: 2643 Errors: 0Получившаяся диаграмма (можно открыть в новом окне и покликать). На нашем тестовом приложении интересного мало, но на высоконагруженных проектах диаграмма позволит получить представление о работе приложения. Также, во многих компаниях для оценки качества релизов такие диаграммы сравнивают с неким нормальным состоянием.
py-spy dump- показывает стек вызовов на текущий момент для каждого потока. С опцией--localsнапечатает также аргументы
vera@vera$ sudo ~/.local/bin/py-spy dump --pid 1052829
Process 1052829: python3 app.py
Python v3.8.2 (/usr/bin/python3.8)
Thread 1062829 (idle): "MainThread"
<module> (app.py:61)
Thread 1062897 (idle): "ThreadPoolExecutor-0_0"
_worker (concurrent/futures/thread.py:78)
run (threading.py:870)
_bootstrap_inner (threading.py:932)
_bootstrap (threading.py:890)
Thread 1062898 (idle): "pymongo_server_monitor_thread"
_run (pymongo/periodic_executor.py:140)
run (threading.py:870)
_bootstrap_inner (threading.py:932)
_bootstrap (threading.py:890)
Thread 1062901 (idle): "pymongo_kill_cursors_thread"
_run (pymongo/periodic_executor.py:140)
run (threading.py:870)
_bootstrap_inner (threading.py:932)
_bootstrap (threading.py:890)
Динамическая трассировка ^
В ядре Linux есть подсистема eBPF, позволяющая писать небольшие программы, которые будут запущены ядром в ответ на события (например, системный вызов, вызов функции и др.), это как бы "javascript для ядра". Существует множество инструментов на основе этой технологии, которые позволяют полностью контролировать состояние приложений и системы. Подробее у Брендана Грегга http://www.brendangregg.com/blog/2019-01-01/learn-ebpf-tracing.html
bpftrace (🐧 only) ^
Аналог Dtrace. Позволяет писать небольшие программы, которые выполняются каждый раз, когда происходит событие. Примеры: http://www.brendangregg.com/ebpf.html#bpftrace Можно так же строить флейм-диаграммы, как и для вывода perf и dtrace (скриптик https://github.com/brendangregg/FlameGraph/blob/master/stackcollapse-bpftrace.pl)
Например, выводим вызовы функций в нашем приложении:
vera@vera$ sudo bpftrace -e 'usdt:/usr/bin/python3.8:function__entry {printf("%d: %s:%d %s() \n", pid, str(arg0), arg2, str(arg1))}' -p $(pidof python3)
Attaching 1 probe...
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/periodic_:115 __should_stop()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_cli:731 target()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_cli:1747 _process_periodic_tasks()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_cli:1723 _process_kill_cursors()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/topology.:433 update_pool()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py:1128 remove_stale_sockets()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py:384 max_idle_time_seconds()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py:377 min_pool_size()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/periodic_:115 __should_stop()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_cli:731 target()
1062829: /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_cli:1747 _process_periodic_tasks() bpfcc-tools (🐧 only) ^
Тулкит для написания скриптов и множество готовых утилит-скриптов под разные задачи. Подробнее http://www.brendangregg.com/ebpf.html#bcc
Список утилит: https://github.com/iovisor/bcc/tree/master/tools
Для Ubuntu это пакет bpfcc-tools, для запуска нужно добавить к имени утилиты -bpfcc.
Есть несколько готовых скриптов для высокоуровневых языков, например для питона:
pythoncalls-bpfcc- Суммирует вызовы функций питон приложения и системные вызовы. Записывает количество вызовов и время выполнения в сумме.
vera@vera$ sudo pythoncalls-bpfcc -L -S 1052829
Attached kernel tracepoints for syscall tracing.
Tracing calls in process 1062829 (language: python)... Ctrl-C to quit.
^C
METHOD # CALLS TIME (us)
local/lib/python3.8/site-packages/httpx/models.py.aread 36 121236.02
/usr/lib/python3.8/traceback.py.extract_stack 165 122949.36
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.send_single_request 30 125382.13
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.send_handling_auth 30 125848.94
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.send_handling_redirects 30 126382.88
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/dispatch/http11.py._receive_event 85 134719.61
/usr/lib/python3.8/asyncio/tasks.py.wait_for 108 167032.10
/usr/lib/python3.8/traceback.py.extract 568 219331.55
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.send 60 249747.39
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.request 60 275263.45
/home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/httpx/client.py.get 60 275729.60
epoll_wait 199 2291913.30
/usr/lib/python3.8/asyncio/streams.py.open_connection 14 2422572.04
/usr/lib/python3.8/asyncio/streams.py.open_connection 5 2461725.92
futex 59 7306215.55
select 22 11012235.26
Detaching kernel probes, please wait...pythonflow-bpfcc- записывает цепочку выполнения методов, есть возможность фильтрации по классу или методу
vera@vera$ sudo pythonflow-bpfcc 1052829
Tracing method calls in python process 1052829... Ctrl-C to quit.
CPU PID TID TIME(us) METHOD
0 1062829 1062901 0.244 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/periodic_executor.py.__should_stop
0 1062829 1062901 0.244 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/periodic_executor.py.__should_stop
0 1062829 1062901 0.244 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py.target
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py._process_periodic_tasks
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py._process_kill_cursors
0 1062829 1062901 0.245 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py._process_kill_cursors
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/topology.py.update_pool
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.remove_stale_sockets
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.max_idle_time_seconds
0 1062829 1062901 0.245 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.max_idle_time_seconds
0 1062829 1062901 0.245 -> /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.min_pool_size
0 1062829 1062901 0.245 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.min_pool_size
0 1062829 1062901 0.246 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/pool.py.remove_stale_sockets
0 1062829 1062901 0.246 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/topology.py.update_pool
0 1062829 1062901 0.246 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py._process_periodic_tasks
0 1062829 1062901 0.246 <- /home/vera/.local/lib/python3.8/site-packages/pymongo/mongo_client.py.target
pythongc-bpfcc- Записывает события сборки мусора. Можно задать порог длительности сборки и фильтр по коллекции.
vera@vera$ sudo pythongc-bpfcc 1152829
Tracing garbage collections in python process 1142829... Ctrl-C to quit.
START TIME (us) DESCRIPTION
10.804 835.96 None
22.757 999.44 None
27.725 826.92 Nonepythonstat-bpfcc- Собирает статистику по приложению (события сборки мусора, исключения, создание потоков, выделение памяти, вызовы методов и т.д.). Отображаются в виде отсортированной таблицы.
vera@vera$ sudo pythonstat-bpfcc 1052829
17:48:42 loadavg: 0.00 0.00 0.00 1/158 1122088
PID CMDLINE METHOD/s GC/s OBJNEW/s CLOAD/s EXC/s THR/s
Detaching...Другие утилиты из пакета https://packages.ubuntu.com/ru/bionic/all/bpfcc-tools/filelist. Дока будет доступна man ... после установки пакета для всех утилит.
Отладка ^
gdb с маппингами для python ^
GNU Debugger Конечно, это не для прода. Полезно, когда приложение подвисло, подключиться и посмотреть, что не так.
Сбор метрик из приложения для отображения на графиках ^
Кроме использования CPU и памяти, также можно отправлять еще несколько метрик прямо в коде самого приложения:
Время выполнения нескольких типовых операций ^
Типовая операция - это что-то постоянное, например конвертация одного какого-то юнита или обработка данных одного объема. На графиках это время выполнения будет увеличиваться в часы нагрузки. Если выходит какой-то плохой релиз, влияющий на производительность - на этом графике может быть заметен скачок вверх, и наоборот. Например, при переходе с питона 3.5 на 3.7 на графиках было заметно уменьшение времени выполнения этих типовых операций на ~20% в момент выхода релиза.
...
start = time.time()
typical_operation()
duration_ms = (time.time() - self.start) * 1000
my_metrics.send(f'Typical operation has taken {duration_ms} ms')
...Длительные блокировки ioloop ^
В tornado до 5 версии был метод IOLoop.set_blocking_signal_threshold(seconds, action), который позволял логировать долго выполняющиеся колбеки (свыше установленного порога).
Для современных библиотек можно сделать аналогично - написать обертку для раннера и тоже логировать какую-то информацию, например стектрейс.
Данную метрику можно отображать на графиках, а по анализу логов выявлять кандидатов для последующей оптимизации.
start_time = self._loop.time()
old_run(self)
delta = self._loop.time() - start_time
if delta >= options.asyncio_task_threshold_sec:
slow_tasks_logger.warning('%s took %.2fms', self, delta * 1000)Работа GC (garbache collector) ^
С помощью стандартного модуля gc https://docs.python.org/3/library/gc.html мы можем узнать о работе сборщика мусора и периодически собирать и отправлять эту информацию.
import time
import gc
start = None
duration = 0
count = 0
def gc_metrics_collector(phase, info):
if phase == 'start':
start = time.time()
elif phase == 'stop' and start is not None:
duration += time.time() - start
count += 1
gc.callbacks.append(gc_metrics_collector)
# ... периодически отправляем, а затем обнуляем статистикуРабота с памятью, Tracemalloc ^
Для обнаружения утечек памяти можно использовать встроенный модуль tracemalloc https://docs.python.org/3/library/tracemalloc.html.
Оверхед высокий, так что на проде нужно применять с осторожностью.
import tracemalloc
tracemalloc.start()
# ... зупускаем приложение
snapshot1 = tracemalloc.take_snapshot()
# ... код с утечкой
snapshot2 = tracemalloc.take_snapshot()
# ... сравниваем с предыдущим
top_stats = snapshot2.compare_to(snapshot1, 'lineno')
# ... периодически как-то обрабатываем результатДоп. литература ^
- http://www.brendangregg.com/ (все о производительности в linux, обзор утилит и средств)
- https://github.com/vera-l/python-resources#os (несколько полезных статей)