200.1 - Uso de recursos

Introduccion

La planificacion de capacidad es una de las responsabilidades fundamentales de un administrador de sistemas Linux avanzado. El subtema 200.1 se centra en medir y analizar el uso actual de los recursos del sistema: CPU, memoria, disco y red. Sin una comprension clara del estado actual, es imposible planificar para el futuro.

Este subtema tiene un peso de 6 en el examen, lo que lo convierte en uno de los mas importantes del Tema 200.

Medicion del uso de CPU

El concepto de carga del sistema (Load Average)

El load average representa el numero promedio de procesos que estan en estado ejecutable o en espera de I/O durante un periodo de tiempo. Se muestran tres valores correspondientes a los ultimos 1, 5 y 15 minutos.

$ uptime
 14:32:07 up 45 days,  3:21,  2 users,  load average: 0.45, 0.67, 0.82

• Un load average de 1.0 en un sistema con un solo nucleo significa que la CPU esta al 100%
• En un sistema con 4 nucleos, un load average de 4.0 indica uso completo
• Valores superiores al numero de nucleos indican que hay procesos en cola de espera

Para el examen: El load average NO es un porcentaje. Es el numero promedio de procesos en cola de ejecucion. Un load average de 2.0 en un sistema con 2 CPUs significa uso completo, pero en uno con 8 CPUs es una carga baja.

vmstat - Estadisticas de memoria virtual

El comando vmstat proporciona informacion sobre procesos, memoria, swap, I/O, sistema y CPU.

$ vmstat 5 3
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 1  0  12340 245680  98432 1234560    0    0    12    45  234  567 15  3 80  2  0
 0  0  12340 244320  98432 1234680    0    0     0    32  198  432 12  2 85  1  0
 2  0  12340 243980  98448 1234720    0    0     4    28  210  489 18  4 76  2  0

Columnas importantes:

• r: procesos en espera de ejecucion (run queue)
• b: procesos bloqueados en espera de I/O
• swpd: memoria swap utilizada (KB)
• si/so: swap in/swap out por segundo
• us: porcentaje CPU en modo usuario
• sy: porcentaje CPU en modo sistema (kernel)
• id: porcentaje CPU inactiva
• wa: porcentaje CPU esperando I/O
• st: porcentaje CPU robada por el hipervisor (en virtualizacion)

Para el examen: Si wa (wait) es consistentemente alto, indica un cuello de botella de I/O en disco. Si r es mayor que el numero de CPUs, hay un cuello de botella de CPU.

top y htop

top es la herramienta interactiva por excelencia para monitorizar procesos en tiempo real.

$ top
top - 14:35:22 up 45 days,  3:24,  2 users,  load average: 0.45, 0.67, 0.82
Tasks: 234 total,   2 running, 230 sleeping,   0 stopped,   2 zombie
%Cpu(s): 15.2 us,  3.1 sy,  0.0 ni, 79.5 id,  2.0 wa,  0.0 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :   7856.4 total,   2456.8 free,   3245.2 used,   2154.4 buff/cache
MiB Swap:   4096.0 total,   4083.7 free,     12.3 used.   4123.6 avail Mem

Teclas utiles en top:

• P: ordenar por uso de CPU
• M: ordenar por uso de memoria
• k: enviar senal (kill) a un proceso
• 1: mostrar cada CPU individual
• q: salir

htop es una version mejorada con interfaz en color, soporte de raton y visualizacion mas intuitiva. Permite desplazamiento vertical y horizontal por la lista de procesos.

iostat - Estadisticas de I/O

iostat pertenece al paquete sysstat y muestra estadisticas de CPU y dispositivos de I/O.

$ iostat -x 2 3
Linux 5.15.0-56-generic    05/15/2026    _x86_64_
 
avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
          15.23    0.00    3.12    2.04    0.00   79.61
 
Device  r/s  w/s  rkB/s  wkB/s  rrqm/s  wrqm/s  %util  await  r_await  w_await
sda    12.4  45.6  198.4  364.8    1.2     8.9   12.3    4.56    3.21     5.12
sdb     0.8   2.1   12.8   33.6    0.1     0.4    1.2    2.34    1.89     2.67

Campos clave:

• %util: porcentaje de tiempo que el dispositivo estuvo ocupado
• await: tiempo medio de espera de las solicitudes de I/O (ms)
• r/s y w/s: lecturas y escrituras por segundo

Para el examen: Un %util cercano a 100% indica que el disco esta saturado. Un await alto combinado con %util alto confirma un cuello de botella de disco.

sar - System Activity Reporter

sar es la herramienta mas completa del paquete sysstat. Recopila, reporta y guarda informacion de actividad del sistema. Los datos se almacenan en /var/log/sysstat/ o /var/log/sa/.

# CPU
$ sar -u 2 5
 
# Memoria
$ sar -r 2 5
 
# Disco
$ sar -d 2 5
 
# Red
$ sar -n DEV 2 5
 
# Datos historicos del dia 15
$ sar -u -f /var/log/sysstat/sa15

El servicio sadc (system activity data collector) se ejecuta tipicamente via cron cada 10 minutos para recopilar datos historicos.

Para el examen: sar es la unica herramienta que permite consultar datos historicos de rendimiento. Recuerda las opciones -u (CPU), -r (memoria), -d (disco), -n DEV (red) y -f (archivo de datos).

Analisis de memoria

/proc/meminfo

El archivo /proc/meminfo contiene informacion detallada sobre el uso de memoria del sistema.

$ cat /proc/meminfo
MemTotal:        8042596 kB
MemFree:         2515648 kB
MemAvailable:    4223616 kB
Buffers:          100800 kB
Cached:          2205440 kB
SwapCached:         1024 kB
SwapTotal:       4194304 kB
SwapFree:        4181760 kB

Conceptos clave:

• MemTotal: memoria RAM total del sistema
• MemFree: memoria no utilizada por nada
• MemAvailable: memoria disponible para nuevas aplicaciones (incluye cache recuperable)
• Buffers: cache de metadatos del sistema de archivos
• Cached: cache de paginas de datos de archivos

Uso de swap

El swap es espacio en disco utilizado como extension de la RAM. Un uso excesivo de swap indica falta de memoria fisica.

# Ver uso de swap
$ free -h
              total    used    free    shared  buff/cache   available
Mem:          7.7Gi   3.1Gi   2.4Gi   256Mi   2.2Gi        4.0Gi
Swap:         4.0Gi    12Mi   4.0Gi
 
# Ver actividad de swap
$ vmstat 1
# Observar columnas si (swap in) y so (swap out)
 
# Ver particiones/archivos de swap
$ swapon --show
NAME      TYPE      SIZE   USED PRIO
/dev/sda2 partition   4G  12.3M   -2

Para el examen: Si si y so en vmstat son consistentemente mayores que cero, el sistema esta haciendo swap activo y probablemente necesita mas RAM. swpd solo muestra cuanta swap esta en uso, pero no indica actividad.

Monitorizacion de I/O de disco

Identificacion de cuellos de botella de disco

Senales de un cuello de botella de I/O:

• Alto %iowait en top, vmstat o sar
• Alto %util en iostat
• Columna b (bloqueados) elevada en vmstat
• Tiempos de await elevados en iostat

# Monitorizar I/O por proceso
$ iotop -o
# Muestra solo procesos con I/O activo
 
# I/O de un proceso especifico
$ cat /proc/<PID>/io

Monitorizacion de red

# Estadisticas de interfaces
$ sar -n DEV 1 5
# Muestra paquetes y bytes enviados/recibidos por interfaz
 
# Ancho de banda en tiempo real
$ iftop
# Muestra conexiones y consumo de ancho de banda
 
# Estadisticas de la interfaz
$ ip -s link show eth0

Herramientas de monitorizacion continua

collectd

collectd es un demonio que recopila metricas del sistema periodicamente y las almacena en archivos RRD (Round Robin Database) u otros backends. Es ligero y eficiente, ideal para sistemas de produccion.

• Arquitectura basada en plugins (CPU, memoria, disco, red, etc.)
• Configuracion en /etc/collectd/collectd.conf o /etc/collectd.conf
• Puede enviar datos a servidores remotos

Nagios

Nagios es un sistema de monitorizacion de infraestructura que se centra en alertas y verificacion de estado de servicios.

• Monitoriza servicios de red (HTTP, SMTP, SSH, etc.)
• Monitoriza recursos del host (CPU, disco, memoria)
• Sistema de notificaciones (email, SMS, etc.)
• Interfaz web para visualizacion
• Arquitectura basada en plugins y checks

MRTG (Multi Router Traffic Grapher)

MRTG genera graficos HTML de trafico de red usando SNMP.

• Crea graficos de trafico diario, semanal, mensual y anual
• Usa protocolo SNMP para obtener datos
• Genera paginas HTML estaticas con graficos PNG

Cacti

Cacti es una solucion completa de graficos de red basada en RRDtool.

• Interfaz web completa
• Recopilacion via SNMP
• Templates para dispositivos comunes
• Graficos mas avanzados que MRTG
• Gestion de usuarios y permisos

Para el examen: Debes conocer el proposito de cada herramienta. collectd recopila metricas, Nagios genera alertas, MRTG y Cacti generan graficos. No necesitas saber configurarlas en detalle, pero si entender su funcion.

Identificacion de cuellos de botella

Resumen de como identificar el recurso limitante:

Sintoma	Recurso	Herramientas
Load average alto, us+sy alto	CPU	top, vmstat, sar -u
Swap activo (si/so > 0)	Memoria	vmstat, free, sar -r
%iowait alto, %util alto	Disco	iostat, iotop, sar -d
Perdida de paquetes, alta latencia	Red	sar -n, iftop, ip -s

Archivos y directorios importantes

• /proc/meminfo - informacion de memoria
• /proc/cpuinfo - informacion de CPU
• /proc/stat - estadisticas del kernel
• /proc/loadavg - load average
• /proc/<PID>/io - estadisticas de I/O por proceso
• /var/log/sysstat/ o /var/log/sa/ - datos historicos de sar
• /etc/collectd/collectd.conf - configuracion de collectd

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Trampas del examen

Errores comunes y distinciones criticas que LPI suele evaluar en este subtema:

• vmstat primera linea vs lineas siguientes — la primera linea de vmstat muestra promedios desde el ultimo arranque, no datos en tiempo real. Solo las lineas posteriores reflejan la actividad actual del intervalo especificado
• wa (iowait) alto no siempre significa disco lento — un wa elevado indica que la CPU esta ociosa esperando I/O, pero puede ser causado por red (NFS) u otros dispositivos, no solo discos locales
• Load average NO es un porcentaje de CPU — es el numero promedio de procesos en estado ejecutable o esperando I/O. Un load de 4.0 en un sistema con 4 CPUs es uso completo; en uno con 1 CPU, hay 3 procesos en cola
• sar -f vs sar sin -f — sin -f, sar muestra datos del dia actual. Con -f /var/log/sysstat/saXX consulta datos historicos del dia XX. Confundir esto hace que no encuentres datos historicos
• iostat pertenece al paquete sysstat, no viene por defecto — al igual que sar y sadc, necesitas instalar el paquete sysstat. El examen puede preguntar cual es el paquete que proporciona estas herramientas
• collectd recopila, Nagios alerta, MRTG/Cacti grafican — confundir sus roles es un error frecuente. collectd no genera alertas por si solo; Nagios no genera graficos de tendencias por defecto
• free muestra memoria usada incluyendo cache — la columna available (no free) es la que indica cuanta memoria esta realmente disponible para nuevas aplicaciones, ya que Linux usa RAM libre para cache de disco
• sar -n DEV vs sar -n EDEV — DEV muestra estadisticas normales de red; EDEV muestra errores de red. El examen puede presentar la opcion incorrecta para diagnosticar errores de red
• swpd en vmstat vs si/so — swpd muestra el total de swap en uso (puede ser alto sin problemas). Lo critico son si y so (swap in/out), que indican actividad de swap actual. Un sistema puede tener swap usado pero sin actividad de swap