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wiki/Tech/operating-system/Virtualization/2.KVM虚拟化/7. KVM 系统监控.md

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KVM：系统监控
2024-07-19 18:04:16 +08:00
---
title: 7. KVM 系统监控
description: 本文介绍了KVM虚拟化环境中的系统监控，强调了监控的重要性，并详细探讨了使用virsh、virt-top、top、htop、iotop和iftop等工具进行资源监控和性能优化的方法。
keywords:
- KVM
- 监控
- virsh
- virt-top
- top
- htop
- iotop
- iftop
tags:
- 技术/操作系统
- 虚拟化/KVM
author: 仲平
date: 2024-07-16
---
## 监控概述
在 KVM（Kernel-based Virtual Machine）虚拟化环境中，监控是确保系统稳定性、性能优化和故障排查的重要手段。本文将探讨监控的必要性、基本原则以及常用的监控工具。
### 为什么需要监控？
- **确保系统稳定性**：
- 通过监控系统资源使用情况和性能指标，可以及时发现潜在的问题，防止系统崩溃或服务中断。
- 实时监控有助于预防性维护，提前识别并解决硬件或软件故障。
- **优化性能**：
- 监控数据提供了关于资源使用的详细信息，帮助管理员优化虚拟机配置和资源分配，以提高整体系统性能。
- 通过性能趋势分析，可以发现并消除系统瓶颈，提升用户体验。
- **故障排查**：
- 监控日志和性能指标记录了系统运行的详细信息，帮助管理员快速定位和解决故障。
- 实时报警功能可以在问题发生时立即通知管理员，减少故障排除时间和系统停机时间。
- **容量规划**：
- 监控资源使用趋势和增长情况，有助于进行合理的容量规划，确保系统在未来增长中仍能稳定运行。
- 提前规划资源扩展，避免资源不足导致的性能下降。
### 监控的基本原则
| 原则 | 详细内容 |
| -------------- | ------------------------------------------------------------ |
| **全面覆盖** | 监控系统应覆盖所有关键组件，包括 CPU、内存、磁盘、网络等资源，以及虚拟机和宿主机的状态。 监控范围还应包括应用层面的性能指标，以全面掌握系统运行状况。 |
| **实时性** | 监控系统应提供实时的数据采集和报警功能，确保在问题发生时能够立即响应。 实时监控有助于快速发现和解决突发问题，减少对业务的影响。 |
| **历史记录** | 监控系统应保存历史数据，便于进行趋势分析和性能基线建立。 历史记录有助于识别长期趋势和周期性问题，进行有效的容量规划和性能优化。 |
| **报警机制** | 监控系统应具备灵活的报警机制，根据预定义的阈值触发报警，通知管理员采取措施。 报警应支持多种通知方式（如邮件、短信、即时通讯工具），确保及时传达信息。 |
| **可视化展示** | 监控数据应通过可视化的方式展示，便于管理员直观了解系统状态和性能指标。 可视化工具（如仪表盘、图表）有助于快速识别问题和进行数据分析。 |
### 常用的监控工具
| 工具 | 概述 | 特点 |
| -------------- | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| **Prometheus** | Prometheus 是一款开源的系统监控和报警工具，特别适用于云原生和容器化环境。 | 高效的数据采集和存储，强大的查询语言（PromQL），灵活的报警机制，丰富的可视化支持（如 Grafana）。 |
| **Grafana** | Grafana 是一款开源的可视化和分析平台，用于展示和监控系统数据。 | 支持多种数据源（如 Prometheus、InfluxDB、Elasticsearch），强大的仪表盘和图表功能，灵活的报警和通知机制。 |
| **Zabbix** | Zabbix 是一款开源的企业级监控解决方案，适用于大规模分布式系统的监控。 | 全面的监控功能，灵活的报警机制，强大的数据可视化和报告生成能力，广泛的社区支持。 |
| **Nagios** | Nagios 是一款经典的开源监控工具，广泛应用于 IT 基础设施的监控。 | 灵活的插件机制，支持多种监控对象，可靠的报警和通知功能，丰富的社区插件。 |
| **Collectd** | Collectd 是一款轻量级的系统统计收集工具，用于收集和传输系统性能数据。 | 高效的数据采集，多种插件支持，灵活的数据输出选项（如写入 InfluxDB、Graphite）。 |
| **Telegraf** | Telegraf 是一个开源的服务器代理，用于收集和发送指标数据，作为 TICK（Telegraf, InfluxDB, Chronograf, Kapacitor）堆栈的一部分。 | 插件驱动的架构，支持多种输入和输出插件，易于集成和扩展。 |
## 使用内置工具监控
KVM（Kernel-based Virtual Machine）环境中，内置的监控工具如 `virsh` 和 `virt-top` 提供了便捷的虚拟机监控方法，帮助管理员实时了解虚拟机的运行状态和资源使用情况。本文将详细介绍如何使用 `virsh` 和 `virt-top` 进行监控。
### 使用 `virsh` 进行监控
`virsh` 是 libvirt 提供的命令行工具，用于管理和监控 KVM 虚拟机。通过 `virsh` 命令，可以查看虚拟机的信息和资源使用情况。
#### 查看虚拟机信息
使用 `virsh` 命令可以查看虚拟机的基本信息，包括状态、配置和资源分配情况：
1. **列出所有虚拟机**：
```shell
virsh list --all
```
输出示例：
```
Id Name State
----------------------------------------------------
1 myvm running
- testvm shut off
```
2. **查看虚拟机详细信息**：
```shell
virsh dominfo <VM名>
```
输出示例：
```text
Id: 1
Name: myvm
UUID: 2d4c3b1c-467d-4b88-8f0d-5b63a3c6e29d
OS Type: hvm
State: running
CPU(s): 4
Max memory: 2097152 KiB
Used memory: 2097152 KiB
Persistent: yes
Autostart: disable
Managed save: no
```
#### 监控资源使用情况
通过 `virsh` 命令，可以监控虚拟机的实时资源使用情况，包括 CPU 和内存使用情况：
1. **查看虚拟机 CPU 和内存使用情况**：
```shell
virsh domstats <VM名>
```
输出示例：
```text
Domain: 'myvm'
state.state=1
state.reason=1
cpu.time=1234567890
cpu.user=234567890
cpu.system=34567890
balloon.current=2097152
balloon.maximum=2097152
balloon.swap_in=0
balloon.swap_out=0
balloon.major_fault=0
balloon.minor_fault=12345
balloon.usable=1987654
...
```
2. **查看所有虚拟机的资源使用情况**：
```shell
virsh list --all --name | xargs -I{} virsh domstats {}
```
该命令将列出所有虚拟机的资源使用统计信息，便于管理员进行整体监控。
### 使用 `virt-top` 监控
`virt-top` 是一个类似于 `top` 的命令行工具，用于实时监控 KVM 虚拟机的性能和资源使用情况。通过 `virt-top`，管理员可以直观地查看每个虚拟机的 CPU、内存、磁盘和网络使用情况。
#### 安装和配置 `virt-top`
1. **安装 `virt-top`**：
```shell
## 在基于 Debian 的系统（如 Ubuntu）上
sudo apt-get install virt-top
## 在基于 RHEL 的系统（如 CentOS）上
sudo yum install virt-top
```
1. **配置 `virt-top`**：
安装完成后，运行 `virt-top` 命令启动监控：
```shell
sudo virt-top
```
### 使用 `virt-top` 查看虚拟机性能
`virt-top` 提供了一个交互式界面，显示每个虚拟机的详细性能数据：
1. **启动 `virt-top`**：
```shell
sudo virt-top
```
输出示例：
```text
virt-top 0.5.12 x86_64 libvirt 6.0.0
2 domains, 1 active, 1 running, 0 sleeping, 0 paused, 0 inactive D:0 O:0 X:0
CPU: 2.0% Mem: 2097152 kB (64.0%) RSS: 512 MB
Domains: 2 ID S RDRQ RDRS WRRQ WRRS RXBY TXBY %CPU %MEM
1 myvm 1 R 0 0 0 0 0 0 2.0 64.0
```
2. **查看具体虚拟机的详细信息**：
- 在 `virt-top` 界面中，使用箭头键选择具体的虚拟机，然后按回车键查看详细信息。
- 可以查看的性能指标包括：CPU 使用率、内存使用率、磁盘读写、网络接收和发送等。
3. **自定义视图和排序**：
- 按 `f` 键选择要显示的字段，可以选择 CPU、内存、磁盘、网络等不同的监控指标。
- 按 `s` 键选择排序方式，可以按 CPU 使用率、内存使用率、磁盘 I/O 等进行排序，方便定位高负载的虚拟机。
通过使用 `virsh` 和 `virt-top` 工具，管理员可以方便地监控 KVM 虚拟化环境中虚拟机的运行状态和资源使用情况。这些工具提供了丰富的命令和参数，可以满足大部分日常监控和性能分析的需求。在实际应用中，应根据具体需求和环境特点，选择合适的监控工具和方法，以确保虚拟机和宿主机的稳定运行和高效性能。
## 使用系统监控工具
除了专门的虚拟化监控工具，系统自带的监控工具如 `top`、`htop`、`iotop` 和 `iftop` 也可以用来监控 KVM 虚拟化环境中的性能。本文将详细介绍这些工具的使用方法，包括查看系统整体性能、监控虚拟机的资源占用、监控磁盘 I/O 性能以及监控网络流量。
## 使用 `top` 和 `htop`
### 查看系统整体性能
`top` 和 `htop` 是常用的系统性能监控工具，提供了关于系统资源使用的实时信息：
1. **使用 `top` 查看系统性能**：启动 `top`：
```shell
top
```
输出示例：
```text
top - 14:55:30 up 10 days, 2:48, 3 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 125 total, 1 running, 124 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.3 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 99.5 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.0 st
KiB Mem : 2048.0 total, 104.0 free, 512.0 used, 1432.0 buff/cache
KiB Swap: 1024.0 total, 1024.0 free, 0.0 used. 1480.0 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1234 root 20 0 162180 7644 4388 S 0.3 0.4 0:00.03 qemu-kvm
...
```
该命令显示系统的 CPU、内存使用情况，以及每个进程的资源占用。
2. **使用 `htop` 查看系统性能**：启动 `htop`（如果未安装，可以通过 `sudo apt-get install htop` 或 `sudo yum install htop` 安装）：
```shell
htop
```
`htop` 提供了比 `top` 更友好的界面，支持鼠标操作和自定义视图。可以使用上下箭头键浏览进程，使用 F2 键进入设置界面。
### 监控虚拟机的资源占用
在 `top` 和 `htop` 中，可以通过筛选 KVM 相关进程来监控虚拟机的资源占用情况：
1. **使用 `top` 监控虚拟机资源占用**：
启动 `top` 后，按 `u` 键，然后输入虚拟机所属用户（通常是 qemu 或 libvirt），按回车键：
```shell
top -u qemu
```
该命令将只显示属于该用户的进程，包括 KVM 虚拟机进程。
2. **使用 `htop` 监控虚拟机资源占用**：启动 `htop` 后，按 `F4` 键进入过滤模式，然后输入 `qemu` 或虚拟机进程名：
```shell
htop
```
## 使用 `iotop`
`iotop` 是一个用于监控磁盘 I/O 性能的工具，可以帮助找出性能瓶颈。需要 root 权限运行。
### 监控磁盘 I/O 性能
1. **安装 `iotop`**：
```shell
# 在基于Debian的系统上
sudo apt-get install iotop
# 在基于RHEL的系统上
sudo yum install iotop
```
2. **启动 `iotop`**：
```shell
sudo iotop
```
输出示例：
```text
less复制代码Total DISK READ : 0.00 B/s | Total DISK WRITE : 0.00 B/s
Actual DISK READ: 0.00 B/s | Actual DISK WRITE: 0.00 B/s
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
1234 be/4 root 0.00 B/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % [kworker/0:1]
...
```
`iotop` 显示每个进程的实时磁盘读写速度，帮助管理员识别高 I/O 负载进程。
### 找出性能瓶颈
1. **通过排序和过滤找出 I/O 瓶颈**：
- 在 `iotop` 界面中，按 `O` 键只显示正在进行 I/O 操作的进程。
- 按 `P` 键根据 I/O 优先级排序，或按 `T` 键根据线程排序，快速定位高 I/O 负载进程。
2. **查看具体进程的 I/O 使用情况**：
- 使用上下箭头键选择具体进程，查看详细的 I/O 读写情况。可以通过进程 ID（PID）进一步分析相关进程的具体操作和配置。
## 使用 `iftop`
`iftop` 是一个实时网络流量监控工具，可以帮助分析网络性能问题。
### 监控网络流量
1. **安装 `iftop`**：
```shell
## 在基于 Debian 的系统上
sudo apt-get install iftop
## 在基于 RHEL 的系统上
sudo yum install iftop
```
2. **启动 `iftop`**：
```shell
sudo iftop
```
输出示例：
```text
interface: eth0
IP address is: 192.168.1.10
MAC address is: 00:1a:4b:16:01:59
Listening on port 0000
---------------------------------------------------
192.168.1.10 => 192.168.1.1 123KB 456KB 789KB
<= 23KB 56KB 89KB
...
```
`iftop` 显示网络接口的实时流量情况，包括发送和接收数据的速率。
### 分析网络性能问题
1. **通过排序和过滤分析流量**：
- 在 `iftop` 界面中，按 `P` 键切换端口显示模式，按 `N` 键切换主机名显示模式，按 `S` 键切换源地址和目的地址显示顺序。
- 使用 `l` 键限制显示特定网络接口的流量，帮助聚焦分析特定接口的网络性能。
2. **查看具体连接的流量使用情况**：
- 使用上下箭头键选择具体连接，查看详细的流量使用情况。可以进一步分析哪些主机或服务占用了过多的网络带宽。
通过使用系统监控工具如 `top`、`htop`、`iotop` 和 `iftop`，管理员可以实时了解 KVM 虚拟化环境中系统资源的使用情况，快速识别并解决性能问题，确保虚拟机和宿主机的稳定运行和高效性能。在实际应用中，应结合具体需求和环境特点，灵活使用这些工具进行系统监控和性能优化。
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