Linux Command stress 进程压力测试工具
1. 简介
为了测试服务器的负载情况，可以使用stress这个压力测试工具
2. 安装
sudo yum install -y epel-release
sudo yum install -y stress
3. 参数
语法格式：
stress
常用选项：
-c, --cpu N 产生 N 个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根
-i, --io N 产生 N 个进程，每个进程反复调用 sync() 将内存上的内容写到硬盘上
-m, --vm N 产生 N 个进程，每个进程不断分配和释放内存
--vm-bytes B 指定分配内存的大小
--vm-stride B 不断的给部分内存赋值，让 COW(Copy On Write)发生
--vm-hang N 指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒，然后释放内存，一直重复执行这个过程
--vm-keep 一直占用内存，区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存)
-d, --hadd N 产生 N 个不断执行 write 和 unlink 函数的进程(创建文件，写入内容，删除文件)
--hadd-bytes B 指定文件大小
-t, --timeout N 在 N 秒后结束程序
--backoff N 等待N微妙后开始运行
-q, --quiet 程序在运行的过程中不输出信息
-n, --dry-run 输出程序会做什么而并不实际执行相关的操作
--version 显示版本号
-v, --verbose 显示详细的信息
4. 实战
4.1 消耗 CPU 资源
stress 消耗 CPU 资源的方式是通过调用 sqrt 函数计算由 rand 函数产生的随机数的平方根实现的。下面的命令会产生 4 个这样的进程不断的进行计算：
$ stress -c 4
stress: info: [8279] dispatching hogs: 4 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
$ top
top - 12:09:06 up 12 min, 3 users, load average: 3.11, 0.96, 0.38
Tasks: 141 total, 6 running, 135 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 99.8 us, 0.1 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.1 si, 0.0 st
KiB Mem : 2044472 total, 1095064 free, 269304 used, 680104 buff/cache
KiB Swap: 2097148 total, 2097148 free, 0 used. 1660988 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8283 root 20 0 7308 96 0 R 100.0 0.0 1:06.35 stress
8281 root 20 0 7308 96 0 R 99.7 0.0 1:06.46 stress
8280 root 20 0 7308 96 0 R 99.3 0.0 1:05.83 stress
4.2 消耗内存资源
产生两个子进程，每个进程分配 300M 内存
$ stress --vm 2 --vm-bytes 300M --vm-keep
stress: info: [8344] dispatching hogs: 0 cpu, 0 io, 2 vm, 0 hdd
$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-keep
$ ps aux |grep stress
root 8344 0.0 0.0 7308 432 pts/0 S+ 12:11 0:00 stress --vm 2 --vm-bytes 300M --vm-keep
root 8345 99.3 15.0 314512 307268 pts/0 R+ 12:11 1:02 stress --vm 2 --vm-bytes 300M --vm-keep
root 8346 99.3 15.0 314512 307268 pts/0 R+ 12:11 1:02 stress --vm 2 --vm-bytes 300M --vm-keep
root 8358 0.0 0.0 112724 984 pts/1 S+ 12:12 0:00 grep --color=auto stress
父进程处于睡眠状态，两个子进程负责资源消耗。
$ top
top - 12:15:45 up 19 min, 3 users, load average: 1.98, 1.64, 0.91
Tasks: 138 total, 3 running, 135 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu0 : 0.0 us, 0.7 sy, 0.0 ni, 99.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu1 :100.0 us, 0.0 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu2 :100.0 us, 0.0 sy, 0.0 ni, 0.0 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu3 : 0.0 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 2044472 total, 479152 free, 884880 used, 680440 buff/cache
KiB Swap: 2097148 total, 2097148 free, 0 used. 1045272 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8345 root 20 0 314512 307268 128 R 100.0 15.0 4:11.07 stress
8346 root 20 0 314512 307268 128 R 100.0 15.0 4:11.09 stress
7926 root 20 0 663944 44860 14128 S 1.0 2.2 0:13.82 containerd
9 root 20 0 0 0 0 S 0.3 0.0 0:00.92 rcu_sched
一直在进行默认的 stride 操作，user 非常高(cpu 在用户态忙碌)。
--vm-keep
一直占用内存，区别于不断的释放和重新分配(默认是不断释放并重新分配内存)。
--vm-hang N
指示每个消耗内存的进程在分配到内存后转入睡眠状态 N 秒，然后释放内存，一直重复执行这个过程。
–vm-keep 和 --vm-hang 都可以用来模拟只有少量内存的机器，但是指定它们时 CPU 的使用情况是不一样的。
$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-hang 5
cpu不高
[root@localhost ~]# top
top - 12:24:44 up 28 min, 3 users, load average: 0.12, 0.92, 0.98
Tasks: 138 total, 1 running, 137 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu0 : 0.0 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu1 : 0.0 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.3 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.3 si, 0.0 st
%Cpu2 : 0.7 us, 7.7 sy, 0.0 ni, 91.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
%Cpu3 : 0.3 us, 0.0 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
KiB Mem : 2044472 total, 70056 free, 1293968 used, 680448 buff/cache
KiB Swap: 2097148 total, 2097148 free, 0 used. 636192 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8428 root 20 0 519312 512088 132 S 4.3 25.0 0:07.09 stress
8427 root 20 0 519312 512088 132 S 4.0 25.0 0:07.75 stress
–vm-stride B
不断的给部分内存赋值，让 COW(Copy On Write)发生。只要指定了内存相关的选项，这个操作就会执行，只是大小为默认的 4096。赋值内存的比例由参数决定：
for (i = 0; i < bytes; i += stride)
ptr[i] = 'Z'; /* Ensure that COW happens. */
bytes 为消耗的总内存大小，stride 为间隔。
该参数会影响 CPU 状态 us 和 sy：
$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 64
$ top
%Cpu(s): 28.5 us, 21.8 sy
$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M --vm-stride 1M
$ top
%Cpu(s): 0.5 us, 49.1 sy
为什么会产生这样的结果？原因是单独的赋值和对比操作可以让 CPU 在用户态的负载占到 99% 以上。–vm-stride 值增大就意味着减少赋值和对比操作，这样就增加了内存的释放和分配次数(cpu在内核空间的负载)。
不指定 --vm-stride 选项就使用默认值是 4096，CPU 负载情况居于前两者之间：
$ stress --vm 2 --vm-bytes 500M
$ top
%Cpu(s): 2.5 us, 48.0 sy
4.3 消耗 IO 资源
产生 4 个进程，每个进程都反复调用 sync 函数将内存上的内容写到硬盘上：
$ top
%Cpu(s): 0.0 us, 0.2 sy, 0.0 ni, 99.8 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
$ stress -i 4
stress: info: [8598] dispatching hogs: 0 cpu, 4 io, 0 vm, 0 hdd
$ top
%Cpu(s): 0.9 us, 52.9 sy, 0.0 ni, 46.2 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
8602 root 20 0 7308 100 0 R 58.5 0.0 0:54.75 stress
8599 root 20 0 7308 100 0 R 57.8 0.0 0:55.73 stress
8601 root 20 0 7308 100 0 R 57.8 0.0 0:55.80 stress
8600 root 20 0 7308 100 0 R 55.8 0.0 0:55.13 stress
sy 升高
4.4 压测磁盘及 IO
创建一个进程不断的在磁盘上创建 10M 大小的文件并写入内容：
$ stress -d 1 --hdd-bytes 10M
4.5 其它选项介绍
--verbose 显示 stress 程序运行过程中的详细信息
--timeout N 在 N 秒后结束程序。
--quiet stress 程序运行的过程中不输出信息。
-n, --dry-run 输出程序会做什么而并不实际执行相关的操作
–backoff N
让新 fork 出来的进程 sleep N 微秒再开始运行。
除了单独指定某一类的选项，还可以同时执行多个类型的任务，比如产生 3 个 CPU 进程、3 个 IO 进程、2 个10M 的 vm 进程，并且每个 vm 进程中不循环分配释放内存：
$ stress --cpu 3 --io 3 --vm 2 --vm-bytes 10M --vm-keep
