查找常见服务器故障原因的技术手段

服务器运维人员在处理服务器故障时，总会碰到了各种不同规模的性能很差的系统和基础设备（大型系统居多，比如CNN或者世界银行的系统）。要是再赶上修复时间紧、奇葩的技术平台、缺少信息和文档等服务器故障，问题出现的原因很少可以一下就想到。下面我们基本上都会从以下步骤入手：

一、尽可能搞清楚问题的前因后果

不要一下子就扎到服务器前面，你需要先搞明白对这台服务器有多少已知的情况，还有故障的具体情况。不然你很可能就是在无的放矢。

必须搞清楚的问题有：

故障的表现是什么？无响应？报错？

故障是什么时候发现的？

故障是否可重现？

有没有出现的规律（比如每小时出现一次）

最后一次对整个平台进行更新的内容是什么（代码、服务器等）？

故障影响的特定用户群是什么样的(已登录的, 退出的, 某个地域的…)?

基础架构（物理的、逻辑的）的文档是否能找到?

是否有监控平台可用? （比如Munin、Zabbix、 Nagios、 New Relic… 什么都可以）

是否有日志可以查看?. （比如Loggly、Airbrake、 Graylog…）

最后两个是最方便的信息来源，不过别抱太大希望，基本上它们都不会有。只能再继续摸索了。

二、有谁在? 

$ w

$ last

用这两个命令看看都有谁在线，有哪些用户访问过。这不是什么关键步骤，不过最好别在其他用户正干活的时候来调试系统。有道是一山不容二虎嘛。（ne cook in the kitchen is enough.）

三、之前发生了什么? 

$ history

查看一下之前服务器上执行过的命令。看一下总是没错的，加上前面看的谁登录过的信息，应该有点用。另外作为admin要注意，不要利用自己的权限去侵犯别人的隐私哦。

到这里先提醒一下，等会你可能会需要更新 HISTTIMEFORMAT 环境变量来显示这些命令被执行的时间。对要不然光看到一堆不知道啥时候执行的命令，同样会令人抓狂的。

四、现在在运行的进程是啥? 

$ pstree -a

$ ps aux

这都是查看现有进程的。 ps aux 的结果比较杂乱， pstree -a 的结果比较简单明了，可以看到正在运行的进程及相关用户。

五、监听的网络服务

$ netstat -ntlp

$ netstat -nulp

$ netstat -nxlp

我一般都分开运行这三个命令，不想一下子看到列出一大堆所有的服务。netstat -nalp倒也可以。不过我绝不会用 numeric 选项 （鄙人一点浅薄的看法：IP 地址看起来更方便）。

找到所有正在运行的服务，检查它们是否应该运行。查看各个监听端口。在netstat显示的服务列表中的PID 和 ps aux 进程列表中的是一样的。

如果服务器上有好几个Java或者Erlang什么的进程在同时运行，能够按PID分别找到每个进程就很重要了。

通常我们建议每台服务器上运行的服务少一点，必要时可以增加服务器。如果你看到一台服务器上有三四十个监听端口开着，那还是做个记录，回头有空的时候清理一下，重新组织一下服务器。

六、CPU 和内存

$ free -m

$ uptime

$ top

$ htop

注意以下问题:

还有空余的内存吗? 服务器是否正在内存和硬盘之间进行swap?

还有剩余的CPU吗? 服务器是几核的? 是否有某些CPU核负载过多了?

服务器最大的负载来自什么地方? 平均负载是多少?

七、硬件

$ lspci

$ dmidecode

$ ethtool

有很多服务器还是裸机状态，可以看一下：

找到RAID 卡 (是否带BBU备用电池?)、 CPU、空余的内存插槽。根据这些情况可以大致了解硬件问题的来源和性能改进的办法。

网卡是否设置好? 是否正运行在半双工状态? 速度是10MBps? 有没有 TX/RX 报错?

八、IO 性能

$ iostat -kx 2

$ vmstat 2 10

$ mpstat 2 10

$ dstat --top-io --top-bio

这些命令对于调试后端性能非常有用。

检查磁盘使用量：服务器硬盘是否已满?

是否开启了swap交换模式 (si/so)?

CPU被谁占用：系统进程? 用户进程? 虚拟机?

dstat 是我的最爱。用它可以看到谁在进行 IO： 是不是MySQL吃掉了所有的系统资源? 还是你的PHP进程?

九、挂载点和文件系统

$ mount

$ cat /etc/fstab

$ vgs

$ pvs

$ lvs

$ df -h

$ lsof +D / /* beware not to kill your box */

一共挂载了多少文件系统?

有没有某个服务专用的文件系统? (比如MySQL?)

文件系统的挂载选项是什么： noatime? default? 有没有文件系统被重新挂载为只读模式了？

磁盘空间是否还有剩余?

是否有大文件被删除但没有清空?

如果磁盘空间有问题，你是否还有空间来扩展一个分区？

十、内核、中断和网络

$ sysctl -a | grep ...

$ cat /proc/interrupts

$ cat /proc/net/ip_conntrack /* may take some time on busy servers */

$ netstat

$ ss -s

你的中断请求是否是均衡地分配给CPU处理，还是会有某个CPU的核因为大量的网络中断请求或者RAID请求而过载了？

SWAP交换的设置是什么？对于工作站来说swappinness 设为 60 就很好, 不过对于服务器就太糟了：你最好永远不要让服务器做SWAP交换，不然对磁盘的读写会锁死SWAP进程。

conntrack_max 是否设的足够大，能应付你服务器的流量?

在不同状态下(TIME_WAIT, …)TCP连接时间的设置是怎样的？

如果要显示所有存在的连接，netstat 会比较慢， 你可以先用 ss 看一下总体情况。

你还可以看一下 Linux TCP tuning 了解网络性能调优的一些要点。

十一、系统日志和内核消息

$ dmesg

$ less /var/log/messages

$ less /var/log/secure

$ less /var/log/auth

查看错误和警告消息，比如看看是不是很多关于连接数过多导致？

看看是否有硬件错误或文件系统错误?

分析是否能将这些错误事件和前面发现的疑点进行时间上的比对。

十二、定时任务

$ ls /etc/cron* + cat

$ for user in $(cat /etc/passwd | cut -f1 -d:); do crontab -l -u $user; done

是否有某个定时任务运行过于频繁?

是否有些用户提交了隐藏的定时任务?

在出现故障的时候，是否正好有某个备份任务在执行？

十三、应用系统日志

这里边可分析的东西就多了, 不过恐怕你作为运维人员是没功夫去仔细研究它的。关注那些明显的问题，比如在一个典型的LAMP（Linux+Apache+Mysql+Perl）应用环境里:

Apache & Nginx; 查找访问和错误日志, 直接找 5xx 错误, 再看看是否有 limit_zone 错误。

MySQL; 在mysql.log找错误消息，看看有没有结构损坏的表， 是否有innodb修复进程在运行，是否有disk/index/query 问题.

PHP-FPM; 如果设定了 php-slow 日志, 直接找错误信息 (php, mysql, memcache, …)，如果没设定，赶紧设定。

Varnish; 在varnishlog 和 varnishstat 里, 检查 hit/miss比. 看看配置信息里是否遗漏了什么规则，使最终用户可以直接攻击你的后端？

HA-Proxy; 后端的状况如何？健康状况检查是否成功？是前端还是后端的队列大小达到最大值了？

结论

经过这5分钟之后，你应该对如下情况比较清楚了：

在服务器上运行的都是些啥？

这个故障看起来是和 IO/硬件/网络 或者 系统配置 (有问题的代码、系统内核调优, …)相关。

这个故障是否有你熟悉的一些特征？比如对数据库索引使用不当，或者太多的apache后台进程。

你甚至有可能找到真正的故障源头。就算还没有找到，搞清楚了上面这些情况之后，你现在也具备了深挖下去的条件。继续努力吧！

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