Solução de problemas de desempenho de instâncias de computação,Solução de problemas de desempenho de instâncias de computação

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Este documento mostra como diagnosticar e reduzir problemas de desempenho de CPU, memória e armazenamento em máquinas virtuais (VMs) e instâncias bare metal do Compute Engine.

Antes de começar

• Instale o Ops Agent para visualizar métricas completas de desempenho da instância, como utilização de memória e espaço em disco

Ver métricas de desempenho

Para visualizar as métricas de desempenho das suas instâncias de computação, use as métricas de observabilidade do Cloud Monitoring disponíveis no console do Google Cloud.

1. No console do Google Cloud, acesse a página Instâncias de VM .

   Vá para instâncias de VM

2. Você pode visualizar métricas de instâncias individuais ou das cinco instâncias que consomem a maior quantidade de um recurso.

   Para visualizar métricas de instâncias individuais, faça o seguinte:

   1. Clique no nome da instância cujas métricas de desempenho você deseja visualizar. A página Detalhes da instância é aberta.

   2. Clique na guia Observabilidade para abrir a página Visão geral da observabilidade.

   Para visualizar métricas das cinco instâncias que consomem a maior quantidade de um recurso, clique na guia Observabilidade na página Instâncias de VM .

3. Explore as métricas de desempenho da instância. Visualize as seções Visão geral , CPU , Memória , Rede e Disco para ver métricas detalhadas sobre cada tópico. A seguir estão as principais métricas que indicam o desempenho da instância:

   • Na página Visão geral :

     • Utilização da CPU. A porcentagem de CPU usada pela instância.

     • Utilização de memória. A porcentagem de memória usada pela instância, excluindo caches de disco. Para instâncias que usam um sistema operacional Linux, isso também exclui a memória do kernel.

     • Tráfego de rede. A taxa média de bytes enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Novas Conexões com VMs/Externas/Google. O número estimado de fluxos TCP/UDP distintos em um minuto, agrupados por tipo de peer.

     • Taxa de transferência de disco. A taxa média de bytes gravados e lidos em discos.

     • IOPS de disco. A taxa média de operações de leitura e gravação de E/S em discos.

   • Na página Resumo da rede :

     • Enviado para VMs/Externo/Google. A taxa de tráfego de rede enviada para serviços, instâncias e destinos externos do Google, com base em uma amostra de pacotes. A métrica é dimensionada para que a soma corresponda ao tráfego total de rede enviado.

     • Recebido de VMs/Externo/Google. A taxa de tráfego de rede recebida de serviços, instâncias e fontes externas do Google, com base em uma amostra de pacotes. A métrica é dimensionada para que a soma corresponda ao tráfego total de rede recebido.

     • Totais de pacotes de rede. A taxa total de pacotes enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Tamanho médio do pacote. O tamanho médio dos pacotes, em bytes, enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Pacotes de entrada do firewall negados. A taxa de pacotes de rede recebidos enviados para a instância, mas não recebidos pela instância, porque foram negados pelas regras de firewall.

   • Na página Desempenho dos discos :

     • Tamanho médio de E/S. O tamanho médio das operações de leitura e gravação de E/S em discos. E/Ss aleatórias pequenas (4 a 16 KiB) geralmente são limitadas por IOPS e E/Ss sequenciais ou grandes (256 KiB a 1 MiB) são limitadas pela taxa de transferência.

     • Comprimento médio da fila O número de operações de E/S de disco enfileiradas e em execução, também chamada de profundidade da fila, para os cinco principais dispositivos. Para atingir os limites de desempenho dos seus discos, use uma profundidade de fila de E/S alta . O disco permanente e o hiperdisco do Google Cloud são armazenamentos em rede e geralmente têm latência mais alta em comparação com discos físicos ou discos SSD locais.

     • Média de latência de E/S. A latência média das operações de leitura e gravação de E/S agregadas nas operações de todos os discos anexados à instância, medida pelo agente de operações. Esse valor inclui a latência de processamento do sistema operacional e do sistema de arquivos e depende do comprimento da fila e do tamanho de E/S.

Entenda as métricas de desempenho

O desempenho da instância é afetado pelo hardware em que a instância é executada, pela carga de trabalho em execução na instância e pelo tipo de máquina da instância. Se o hardware não puder suportar a carga de trabalho ou o tráfego de rede da sua instância, o desempenho da sua instância poderá ser afetado.

Desempenho de CPU e memória

Para entender o desempenho da CPU e da memória de uma instância, visualize as métricas de desempenho para utilização de CPU e utilização de memória . Além disso, você pode usar métricas de processo para visualizar processos em execução, atribuir anomalias no consumo de recursos a um processo específico ou identificar os consumidores de recursos mais caros da sua instância.

A utilização consistentemente alta de CPU ou memória indica a necessidade de aumentar o tamanho de uma VM. Se a VM usar consistentemente mais de 90% de sua CPU ou memória, altere o tipo de máquina da VM para um tipo de máquina com mais vCPUs ou memória.

A utilização da CPU excepcionalmente alta ou baixa pode indicar que sua VM está enfrentando um bloqueio suave da CPU. Para obter mais informações, consulte Solução de problemas de bloqueios suaves de vCPU .

Desempenho da rede

Para entender o desempenho da rede de uma instância, visualize as métricas de desempenho para Totais de pacotes de rede , Tamanho médio do pacote , Novas conexões com VMs/External/Google , Enviados para VMs/Externo/Google , Recebidos de VMs/Externo/Google e Pacotes de entrada de firewall negados .

Revise se os totais de pacotes de rede , o tamanho médio do pacote e as novas conexões com VMs/externas/Google são típicos para sua carga de trabalho. Por exemplo, um servidor web pode ter muitas conexões e pacotes pequenos, enquanto um banco de dados pode ter poucas conexões e pacotes grandes.

O tráfego de rede de saída consistentemente alto pode indicar a necessidade de alterar o tipo de máquina da VM para um tipo de máquina que tenha um limite de largura de banda de saída mais alto.

Se você notar um grande número de pacotes recebidos negados por firewalls, visite a página Network Intelligence Firewall Insights no console do Google Cloud para saber mais sobre as origens dos pacotes negados.

Acesse a página Firewall Insights

Se você acha que seu próprio tráfego está sendo negado incorretamente por firewalls, você pode criar e executar testes de conectividade .

Se sua instância envia e recebe uma grande quantidade de tráfego de instâncias em zonas ou regiões diferentes, considere modificar sua carga de trabalho para manter mais dados em uma zona ou região para aumentar a latência e diminuir custos. Para obter mais informações, consulte preços de transferência de dados VM-VM em Google Cloud . Se sua instância enviar uma grande quantidade de tráfego para outras instâncias na mesma zona, considere uma política de posicionamento compacta para obter baixa latência de rede.

Instâncias sem sistema operacional

Ao contrário das instâncias de VM, em uma instância bare metal, os estados de suspensão C6 e C1E não estão desabilitados. Isso pode fazer com que núcleos ociosos entrem em estado de suspensão e resultar na redução do desempenho da rede de instâncias bare metal. Esses estados de suspensão podem ser desativados no sistema operacional se você precisar de desempenho total da largura de banda da rede.

• Você pode usar o script a seguir para desativar os estados de suspensão em uma instância bare metal C3 sem precisar reiniciar a instância:

  for cpu in {0..191}; do
  echo "1" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu$cpu/cpuidle/state3/disable
  echo "1" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu$cpu/cpuidle/state2/disable
  done
  

• Como alternativa, você pode atualizar o arquivo de configuração GRUB para persistir as alterações nas reinicializações da instância.

  # add intel_idle.max_cstate=1 processor.max_cstate=1 to GRUB_CMDLINE_LINUX
  sudo vim /etc/default/grub
  sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
  sudo reboot

• Após a reinicialização, verifique se os estados de suspensão C6 e C1E estão desabilitados:

  ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/
  state0  state1
  
  cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state*/name
  POLL
  C1

A Unidade de Gerenciamento de Memória de Entrada-Saída (IOMMU) é um recurso de CPU que fornece virtualização de endereço para dispositivos PCI. O IOMMU pode impactar negativamente o desempenho da rede se houver muitas falhas I/O translation lookaside buffer (IOTLB).

• É mais provável que você tenha erros quando páginas pequenas são usadas.
• Para melhor desempenho, recomenda-se usar páginas grandes (2 MB a 1 GB de tamanho).

Desempenho de armazenamento

Para entender o desempenho de armazenamento de uma VM, veja as métricas de desempenho para Taxa de transferência , Operações (IOPS) , Tamanho de E/S , Latência de E/S e Comprimento da fila .

A taxa de transferência do disco e o IOPS indicam se a carga de trabalho da VM está funcionando conforme o esperado. Se a taxa de transferência ou IOPS for menor que o máximo esperado listado no gráfico de tipo de disco , então podem estar presentes problemas de tamanho de E/S, comprimento da fila ou latência de E/S.

Você pode esperar que o tamanho de E/S esteja entre 4 e 16 KiB para cargas de trabalho que exigem IOPS altas e baixa latência, e 256 KiB-1 MiB para cargas de trabalho que envolvem tamanhos de gravação sequenciais ou grandes. O tamanho de E/S fora desses intervalos indica problemas de desempenho do disco.

O comprimento da fila, também conhecido como profundidade da fila, é um fator de taxa de transferência e IOPS. Quando um disco funciona bem, o comprimento da fila deve ser aproximadamente igual ao comprimento da fila recomendado para atingir uma taxa de transferência ou nível de IOPS específico, listado no gráfico Profundidade da fila de E/S recomendada .

A latência de E/S depende do comprimento da fila e do tamanho de E/S. Se o comprimento da fila ou o tamanho de E/S de um disco for alto, a latência também será alta.

Se alguma métrica de desempenho de armazenamento indicar problemas de desempenho de disco, execute um ou mais dos seguintes procedimentos:

• Revise Otimizando o desempenho do disco permanente ou Otimize o desempenho do hiperdisco e implemente as práticas recomendadas sugeridas para melhorar o desempenho.
• Adicione um volume de hiperdisco ou um novo disco permanente à sua instância para aumentar os limites de desempenho do disco. O desempenho do disco é baseado na quantidade total de armazenamento anexado a uma instância. Esta opção é a menos perturbadora, pois não exige que você desmonte o sistema de arquivos, reinicie ou desligue a instância.
• Modifique o hiperdisco para aumentar o IOPS por disco e os limites de rendimento. Para disco permanente, você deve aumentar o tamanho do disco para aumentar o IOPS por disco e os limites de taxa de transferência. Os discos não possuem nenhuma capacidade reservada e inutilizável, portanto você pode usar o disco completo sem degradação do desempenho.
• Altere o tipo de disco para um tipo de disco que ofereça maior desempenho.

Este documento mostra como diagnosticar e reduzir problemas de desempenho de CPU, memória e armazenamento em máquinas virtuais (VMs) e instâncias bare metal do Compute Engine.

Antes de começar

• Instale o Ops Agent para visualizar métricas completas de desempenho da instância, como utilização de memória e espaço em disco

Ver métricas de desempenho

Para visualizar as métricas de desempenho das suas instâncias de computação, use as métricas de observabilidade do Cloud Monitoring disponíveis no console do Google Cloud.

1. No console do Google Cloud, acesse a página Instâncias de VM .

   Vá para instâncias de VM

2. Você pode visualizar métricas de instâncias individuais ou das cinco instâncias que consomem a maior quantidade de um recurso.

   Para visualizar métricas de instâncias individuais, faça o seguinte:

   1. Clique no nome da instância cujas métricas de desempenho você deseja visualizar. A página Detalhes da instância é aberta.

   2. Clique na guia Observabilidade para abrir a página Visão geral da observabilidade.

   Para visualizar métricas das cinco instâncias que consomem a maior quantidade de um recurso, clique na guia Observabilidade na página Instâncias de VM .

3. Explore as métricas de desempenho da instância. Visualize as seções Visão geral , CPU , Memória , Rede e Disco para ver métricas detalhadas sobre cada tópico. A seguir estão as principais métricas que indicam o desempenho da instância:

   • Na página Visão geral :

     • Utilização da CPU. A porcentagem de CPU usada pela instância.

     • Utilização de memória. A porcentagem de memória usada pela instância, excluindo caches de disco. Para instâncias que usam um sistema operacional Linux, isso também exclui a memória do kernel.

     • Tráfego de rede. A taxa média de bytes enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Novas Conexões com VMs/Externas/Google. O número estimado de fluxos TCP/UDP distintos em um minuto, agrupados por tipo de peer.

     • Taxa de transferência de disco. A taxa média de bytes gravados e lidos em discos.

     • IOPS de disco. A taxa média de operações de leitura e gravação de E/S em discos.

   • Na página Resumo da rede :

     • Enviado para VMs/Externo/Google. A taxa de tráfego de rede enviada para serviços, instâncias e destinos externos do Google, com base em uma amostra de pacotes. A métrica é dimensionada para que a soma corresponda ao tráfego total de rede enviado.

     • Recebido de VMs/Externo/Google. A taxa de tráfego de rede recebida de serviços, instâncias e fontes externas do Google, com base em uma amostra de pacotes. A métrica é dimensionada para que a soma corresponda ao tráfego total de rede recebido.

     • Totais de pacotes de rede. A taxa total de pacotes enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Tamanho médio do pacote. O tamanho médio dos pacotes, em bytes, enviados e recebidos em intervalos de um minuto.

     • Pacotes de entrada do firewall negados. A taxa de pacotes de rede recebidos enviados para a instância, mas não recebidos pela instância, porque foram negados pelas regras de firewall.

   • Na página Desempenho dos discos :

     • Tamanho médio de E/S. O tamanho médio das operações de leitura e gravação de E/S em discos. E/Ss aleatórias pequenas (4 a 16 KiB) geralmente são limitadas por IOPS e E/Ss sequenciais ou grandes (256 KiB a 1 MiB) são limitadas pela taxa de transferência.

     • Comprimento médio da fila O número de operações de E/S de disco enfileiradas e em execução, também chamada de profundidade da fila, para os cinco principais dispositivos. Para atingir os limites de desempenho dos seus discos, use uma profundidade de fila de E/S alta . O disco permanente e o hiperdisco do Google Cloud são armazenamentos em rede e geralmente têm latência mais alta em comparação com discos físicos ou discos SSD locais.

     • Média de latência de E/S. A latência média das operações de leitura e gravação de E/S agregadas nas operações de todos os discos anexados à instância, medida pelo agente de operações. Esse valor inclui a latência de processamento do sistema operacional e do sistema de arquivos e depende do comprimento da fila e do tamanho de E/S.

Entenda as métricas de desempenho

O desempenho da instância é afetado pelo hardware em que a instância é executada, pela carga de trabalho em execução na instância e pelo tipo de máquina da instância. Se o hardware não puder suportar a carga de trabalho ou o tráfego de rede da sua instância, o desempenho da sua instância poderá ser afetado.

Desempenho de CPU e memória

Para entender o desempenho da CPU e da memória de uma instância, visualize as métricas de desempenho para utilização de CPU e utilização de memória . Além disso, você pode usar métricas de processo para visualizar processos em execução, atribuir anomalias no consumo de recursos a um processo específico ou identificar os consumidores de recursos mais caros da sua instância.

A utilização consistentemente alta de CPU ou memória indica a necessidade de aumentar o tamanho de uma VM. Se a VM usar consistentemente mais de 90% de sua CPU ou memória, altere o tipo de máquina da VM para um tipo de máquina com mais vCPUs ou memória.

A utilização da CPU excepcionalmente alta ou baixa pode indicar que sua VM está enfrentando um bloqueio suave da CPU. Para obter mais informações, consulte Solução de problemas de bloqueios suaves de vCPU .

Desempenho da rede

Para entender o desempenho da rede de uma instância, visualize as métricas de desempenho para Totais de pacotes de rede , Tamanho médio do pacote , Novas conexões com VMs/External/Google , Enviados para VMs/Externo/Google , Recebidos de VMs/Externo/Google e Pacotes de entrada de firewall negados .

Revise se os totais de pacotes de rede , o tamanho médio do pacote e as novas conexões com VMs/externas/Google são típicos para sua carga de trabalho. Por exemplo, um servidor web pode ter muitas conexões e pacotes pequenos, enquanto um banco de dados pode ter poucas conexões e pacotes grandes.

O tráfego de rede de saída consistentemente alto pode indicar a necessidade de alterar o tipo de máquina da VM para um tipo de máquina que tenha um limite de largura de banda de saída mais alto.

Se você notar um grande número de pacotes recebidos negados por firewalls, visite a página Network Intelligence Firewall Insights no console do Google Cloud para saber mais sobre as origens dos pacotes negados.

Acesse a página Firewall Insights

Se você acha que seu próprio tráfego está sendo negado incorretamente por firewalls, você pode criar e executar testes de conectividade .

Se sua instância envia e recebe uma grande quantidade de tráfego de instâncias em zonas ou regiões diferentes, considere modificar sua carga de trabalho para manter mais dados em uma zona ou região para aumentar a latência e diminuir custos. Para obter mais informações, consulte preços de transferência de dados VM-VM em Google Cloud . Se sua instância enviar uma grande quantidade de tráfego para outras instâncias na mesma zona, considere uma política de posicionamento compacta para obter baixa latência de rede.

Instâncias sem sistema operacional

Ao contrário das instâncias de VM, em uma instância bare metal, os estados de suspensão C6 e C1E não estão desabilitados. Isso pode fazer com que núcleos ociosos entrem em estado de suspensão e resultar na redução do desempenho da rede de instâncias bare metal. Esses estados de suspensão podem ser desativados no sistema operacional se você precisar de desempenho total da largura de banda da rede.

• Você pode usar o script a seguir para desativar os estados de suspensão em uma instância bare metal C3 sem precisar reiniciar a instância:

  for cpu in {0..191}; do
  echo "1" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu$cpu/cpuidle/state3/disable
  echo "1" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu$cpu/cpuidle/state2/disable
  done
  

• Como alternativa, você pode atualizar o arquivo de configuração GRUB para persistir as alterações nas reinicializações da instância.

  # add intel_idle.max_cstate=1 processor.max_cstate=1 to GRUB_CMDLINE_LINUX
  sudo vim /etc/default/grub
  sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
  sudo reboot

• Após a reinicialização, verifique se os estados de suspensão C6 e C1E estão desabilitados:

  ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/
  state0  state1
  
  cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpuidle/state*/name
  POLL
  C1

A Unidade de Gerenciamento de Memória de Entrada-Saída (IOMMU) é um recurso de CPU que fornece virtualização de endereço para dispositivos PCI. O IOMMU pode impactar negativamente o desempenho da rede se houver muitas falhas I/O translation lookaside buffer (IOTLB).

• É mais provável que você tenha erros quando páginas pequenas são usadas.
• Para melhor desempenho, recomenda-se usar páginas grandes (2 MB a 1 GB de tamanho).

Desempenho de armazenamento

Para entender o desempenho de armazenamento de uma VM, veja as métricas de desempenho para Taxa de transferência , Operações (IOPS) , Tamanho de E/S , Latência de E/S e Comprimento da fila .

A taxa de transferência do disco e o IOPS indicam se a carga de trabalho da VM está funcionando conforme o esperado. Se a taxa de transferência ou IOPS for menor que o máximo esperado listado no gráfico de tipo de disco , então podem estar presentes problemas de tamanho de E/S, comprimento da fila ou latência de E/S.

Você pode esperar que o tamanho de E/S esteja entre 4 e 16 KiB para cargas de trabalho que exigem IOPS altas e baixa latência, e 256 KiB-1 MiB para cargas de trabalho que envolvem tamanhos de gravação sequenciais ou grandes. O tamanho de E/S fora desses intervalos indica problemas de desempenho do disco.

O comprimento da fila, também conhecido como profundidade da fila, é um fator de taxa de transferência e IOPS. Quando um disco funciona bem, o comprimento da fila deve ser aproximadamente igual ao comprimento da fila recomendado para atingir uma taxa de transferência ou nível de IOPS específico, listado no gráfico Profundidade da fila de E/S recomendada .

A latência de E/S depende do comprimento da fila e do tamanho de E/S. Se o comprimento da fila ou o tamanho de E/S de um disco for alto, a latência também será alta.

Se alguma métrica de desempenho de armazenamento indicar problemas de desempenho de disco, execute um ou mais dos seguintes procedimentos:

• Revise Otimizando o desempenho do disco permanente ou Otimize o desempenho do hiperdisco e implemente as práticas recomendadas sugeridas para melhorar o desempenho.
• Adicione um volume de hiperdisco ou um novo disco permanente à sua instância para aumentar os limites de desempenho do disco. O desempenho do disco é baseado na quantidade total de armazenamento anexado a uma instância. Esta opção é a menos perturbadora, pois não exige que você desmonte o sistema de arquivos, reinicie ou desligue a instância.
• Modifique o hiperdisco para aumentar o IOPS por disco e os limites de rendimento. Para disco permanente, você deve aumentar o tamanho do disco para aumentar o IOPS por disco e os limites de taxa de transferência. Os discos não possuem nenhuma capacidade reservada e inutilizável, portanto você pode usar o disco completo sem degradação do desempenho.
• Altere o tipo de disco para um tipo de disco que ofereça maior desempenho.