使用 `stress-ng` 进行系统压力测试

概述

stress-ng 是一个功能强大的压力测试工具，能够对系统的 CPU、内存、I/O、网络、磁盘等多个子系统进行深入测试。它可以帮助识别系统在极端条件下的稳定性问题，并用于评估硬件和软件的耐久性和性能。详细介绍了在 Linux 系统上安装、配置并运行 stress-ng 工具的过程，以进行全面的系统压力测试。

范围

适用于需要验证系统硬件和软件稳定性的技术人员，尤其是需要测试 CPU、内存、I/O、网络和磁盘性能的场景。

职责

系统管理员：确保系统已正确安装所有必需的依赖包，并具备执行测试所需的权限。
操作员：按照本 SOP 正确执行 stress-ng 工具，确保测试顺利进行。

要求

运行 Linux 操作系统的设备。
基本的命令行操作知识。
具备 sudo 或 root 权限。
有效的互联网连接以下载必要的软件包和工具。

过程

1. 系统环境准备

1.1 更新系统软件包列表

在进行软件安装前，先确保系统软件包是最新的。
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sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

1.2 安装 stress-ng 工具

在 Debian/Ubuntu 系统上使用 apt 安装 stress-ng：
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sudo apt-get install stress-ng
在 RHEL/CentOS 系统上使用 yum 安装 stress-ng：
- 首先，启用 EPEL 仓库（如果尚未启用）：
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  sudo yum install epel-release
- 然后安装 stress-ng：
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  sudo yum install stress-ng

2. 配置与运行 `stress-ng`

2.1 运行 CPU 压力测试

使用 stress-ng 工具对 CPU 进行压力测试。例如，以下命令将启动 4 个 CPU 工作线程，并使其各自运行 300 秒：
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stress-ng --cpu 4 --timeout 300
解释：
- --cpu 4：启动 4 个 CPU 工作线程。
- --timeout 300：测试持续 300 秒（5 分钟）。

2.2 运行内存压力测试

对系统内存进行压力测试。例如，以下命令将启动 2 个内存工作线程，每个分配 256MB 内存，并使其各自运行 300 秒：
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stress-ng --vm 2 --vm-bytes 256M --timeout 300
解释：
- --vm 2：启动 2 个内存工作线程。
- --vm-bytes 256M：每个线程分配 256MB 内存。
- --timeout 300：测试持续 300 秒（5 分钟）。

2.3 运行 I/O 压力测试

对系统的 I/O 操作进行压力测试。例如，以下命令将启动 4 个 I/O 工作线程，并使其各自运行 300 秒：
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stress-ng --io 4 --timeout 300
解释：
- --io 4：启动 4 个 I/O 工作线程。
- --timeout 300：测试持续 300 秒（5 分钟）。

2.4 运行磁盘压力测试

对系统磁盘进行压力测试。例如，以下命令将启动 4 个磁盘工作线程，每个线程执行 10MB 的写操作，并持续运行 300 秒：
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stress-ng --hdd 4 --hdd-bytes 10M --timeout 300
解释：
- --hdd 4：启动 4 个磁盘工作线程。
- --hdd-bytes 10M：每个线程执行 10MB 的写操作。
- --timeout 300：测试持续 300 秒（5 分钟）。

2.5 综合压力测试

运行包含多个子系统的综合压力测试。例如，以下命令将同时对 CPU、内存、I/O 和磁盘进行压力测试，并持续运行 600 秒：
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stress-ng --cpu 4 --vm 2 --vm-bytes 128M --io 2 --hdd 2 --hdd-bytes 5M --timeout 600
解释：
- --cpu 4：启动 4 个 CPU 工作线程。
- --vm 2 --vm-bytes 128M：启动 2 个内存工作线程，每个线程分配 128MB 内存。
- --io 2：启动 2 个 I/O 工作线程。
- --hdd 2 --hdd-bytes 5M：启动 2 个磁盘工作线程，每个线程执行 5MB 的写操作。
- --timeout 600：测试持续 600 秒（10 分钟）。

2.6 生成性能报告

使用 --metrics-brief 选项生成一个简短的性能报告，显示测试的主要结果：
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stress-ng --cpu 4 --timeout 300 --metrics-brief

3. 监控与分析测试结果

3.1 监控测试进度

在测试过程中，可以在终端查看 stress-ng 的输出，监控测试的进展情况。

3.2 分析测试结果

stress-ng 工具本身可以生成详细的性能报告，您可以通过分析报告来了解系统在压力测试下的表现。

3.3 保存测试日志

可以将测试日志保存到文件中，以便后续分析：

1	stress-ng --cpu 4 --timeout 300 --metrics-brief > stress-ng-log.txt

4. 优化与维护

4.1 定期测试

建议定期运行 stress-ng 工具，特别是在系统进行重大变更（如硬件升级或系统更新）之后，以确保系统的持续稳定性。

4.2 调整参数

根据系统的具体需求和测试目标，调整 stress-ng 的参数，以便更好地检测系统潜在问题。

5. 常见问题与故障排除

5.1 测试失败或系统崩溃

如果在测试过程中系统崩溃或测试失败，请检查系统日志以确定故障原因。可能需要降低测试负荷，或排查硬件问题。

5.2 系统资源不足

如果在测试过程中出现内存或 CPU 资源不足的错误，考虑减少分配给测试的资源量，或调整系统配置。