Linux中什么是平均負(fù)載

這篇文章主要介紹Linux中什么是平均負(fù)載，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

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什么是平均負(fù)載

熟悉 Linux 者知道，使用 top uptime 命令可以查看 load average 指標(biāo)。

使用 man uptime 查看 Load average 解釋:

System load averages is the average number of processes that are either in a runnable or uninterruptable state.   A  process  in  a  runnable state  is  either using the CPU or waiting to use the CPU.  A process in uninterruptable state is waiting for some I/O access, eg waiting for disk.  The averages are taken over the three time intervals.  Load averages are not normalized for the number of CPUs in a system, so a  load average of 1 means a single CPU system is loaded all the time while on a 4 CPU system it means it was idle 75% of the time.

理解關(guān)鍵地方，平均負(fù)載是指，在單位時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中處于 可運(yùn)行狀態(tài) 與 不可中斷狀態(tài) 的平均進(jìn)程數(shù)，簡稱平均活躍進(jìn)程數(shù)。值得注意的是，它與 CPU 使用率沒有直接關(guān)系

使用命令 ps aux 可以查看進(jìn)程的狀態(tài) stat，如本文要注意的：

R 狀態(tài)，可運(yùn)行狀態(tài) ( Running / Runnable )，正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的進(jìn)程D 狀態(tài)，不可中斷狀態(tài)( Uninterruptitle Sleep, 又稱 Disk Sleep )，正處于內(nèi)核態(tài)關(guān)鍵流程中的進(jìn)程，并且是不可中斷的。

D 狀態(tài)為何不可打斷呢，舉個(gè)例子，系統(tǒng)調(diào)用起硬件設(shè)備的 I/O 響應(yīng)，為了保證數(shù)據(jù)的一致性，在磁盤設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)前，它是不能倍其他進(jìn)程或者中斷打斷的，如果被打斷，就容易造成磁盤數(shù)據(jù)與進(jìn)程數(shù)據(jù)不一致的問題。于是，不可中斷(D)狀態(tài)是系統(tǒng)對進(jìn)程與硬件設(shè)備的一種保護(hù)機(jī)制。

平均活躍進(jìn)程數(shù)，嚴(yán)格意義上，它是活躍進(jìn)程數(shù)的指數(shù)衰減平均值（某個(gè)量的下降速度和它的值成比例）。通常情況下，理解為單位時(shí)間上的活躍進(jìn)程數(shù)即可。

CPU 利用率與平衡負(fù)載

從 CPU 角度來說，Load average 只是反映單位時(shí)間內(nèi)占用 CPU 的進(jìn)程數(shù)量，而 CPU 利用率與進(jìn)程數(shù)量沒有直接關(guān)系，我們可以使用命令 top vmstat 查看 CPU 的利用率，有以下幾個(gè)指標(biāo)：

%us：表示用戶空間程序的cpu使用率（沒有通過nice調(diào)度）%sy：表示系統(tǒng)空間的cpu使用率，主要是內(nèi)核程序。%ni：表示用戶空間且通過nice調(diào)度過的程序的cpu使用率。%id：空閑cpu%wa：cpu運(yùn)行時(shí)在等待io的時(shí)間%hi：cpu處理硬中斷的數(shù)量%si：cpu處理軟中斷的數(shù)量%st：被虛擬機(jī)偷走的cpu

如何衡量合理的平均負(fù)載

一般來講，Load average 低于 CPU 數(shù)量的話，機(jī)器性能滿足服務(wù)需求，超出一些也沒關(guān)系，Load average 不直接代表 CPU 利用率，可能是 io 阻塞比較多。當(dāng) Load average 高于 CPU 數(shù)量的 70%，就可能導(dǎo)致進(jìn)程響應(yīng)變慢，進(jìn)而影響服務(wù)的正常功能。

從歷史變化量來看

一般來講，top uptime 提供 load average 三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的指標(biāo)，分別是：1分鐘、5分鐘、15分鐘。這反映了系統(tǒng)最近的狀態(tài)變化趨勢。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，我們需要做長期的監(jiān)控記錄。如果有異常的數(shù)值變化，比如平均負(fù)載數(shù)是CPU的兩倍，需要分析調(diào)查問題。

從平衡負(fù)載與 CPU 利用率 這兩類指標(biāo)綜合分析

兩類指標(biāo)的不同，組合出以下幾種可能情況：

Load average 高，CPU use 高，要么運(yùn)行了 CPU 密集型進(jìn)程(線程)，要么有大量等待 CPU 的進(jìn)程（線程）調(diào)度Load average 高，CPU use 底，運(yùn)行了 IO 密集型進(jìn)程兩者都比較低，正常Load average 底，CPU use 高，這是不存在的

模擬案例與工具

我們?nèi)绾畏治銎胶庳?fù)載與 CPU 利用率這兩類指標(biāo)不同組合的案例，尋找造成指標(biāo)變化的來源？

以下環(huán)境為 Linux Arch 4.19 / 4 CPU / 8G Memory

工具列表

stress 系統(tǒng)壓力測試工具

sysstat 性能分析工具包：

mpstat 多核 CPU 分析性能工具，mp 的意思是 multi processors （多處理器）pidstat 進(jìn)程性能分析工具，pid 意為進(jìn)程 ID。它用于查看進(jìn)程的 CPU、內(nèi)存、I/O以及上下文切換等指標(biāo)

模擬場景

使用 stress 可以模擬以下場景

CPU密集型進(jìn)程

# 模擬一個(gè)進(jìn)程， 對 cpu 使用率 100%，限時(shí) 600s
stress --cpu 1 --timeout 600

IO 密集型進(jìn)程

stress 的 -i 選項(xiàng)，spawn N workers spinning on sync()

# 模擬一個(gè)進(jìn)程不停的執(zhí)行 sync
stress -i 1 --timeout 600

大量進(jìn)程的場景

# 模擬16個(gè)進(jìn)程， 對 cpu 使用率 100%，限時(shí) 600s
stress --cpu 16 --timeout 600

工具指標(biāo)

mpstat -P ALL 5 監(jiān)控所有 CPU，每隔5秒輸出一組數(shù)據(jù)，注意指標(biāo) %usr 使用率，%iowait IO 阻塞時(shí)間，從這可以判斷是 CPU 密集型還是 IO 密集型pidstat -u 5 1 統(tǒng)計(jì)間隔5秒內(nèi)，使用過 CPU 的進(jìn)程的數(shù)據(jù)，注意指標(biāo) %usr 使用率，%wait 等待使用 CPU 的時(shí)間，從這可以判斷是否進(jìn)程（線程）過多

以上是Linux中什么是平均負(fù)載的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！希望分享的內(nèi)容對大家有幫助，更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道！

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