怎么理解“平均负载”
平均负载是指单位时间内,处于可运行状态和不可中断状态的进程数。所以,它不仅包括了正在使用 CPU 的进程,还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。
所谓可运行状态的进程:
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是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程,也就是我们常用 ps 命令看到的,处于 R 状态(Running 或 Runnable)的进程。
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不可中断状态的进程:
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则是正处于内核态关键流程中的进程,并且这些流程是不可打断的,比如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应,也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态(Uninterruptible Sleep,也称为 Disk Sleep)的进程。
比如,当一个进程向磁盘读写数据时,为了保证数据的一致性,在得到磁盘回复前,它是不能被其他进程或者中断打断的,这个时候的进程就处于不可中断状态。如果此时的进程被打断了,就容易出现磁盘数据与进程数据不一致的问题。
所以,不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。
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平均负载最理想的情况是等于CPU个数
获取系统cpu个数
可以通过 top 命令或者从文件 /proc/cpuinfo 中读取
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$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l
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当平均负载高于 CPU 数量 70% 的时候,你就应该分析排查负载高的问题了。一旦负载过高,就可能导致进程响应变慢,进而影响服务的正常功能。但 70% 这个数字并不是绝对的,最推荐的方法,还是把系统的平均负载监控起来,然后根据更多的历史数据,判断负载的变化趋势。当发现负载有明显升高趋势时,比如说负载翻倍了,你再去做分析和调查。
平均负载与CPU使用率
CPU 使用率,是单位时间内 CPU 繁忙情况的统计,跟平均负载并不一定完全对应。比如:
- CPU 密集型进程,使用大量 CPU 会导致平均负载升高,此时这两者是一致的;
- I/O 密集型进程,等待 I/O 也会导致平均负载升高,但 CPU 使用率不一定很高;
- 大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高,此时的 CPU 使用率也会比较高。
uptime
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uptime命令能够打印系统总共运行了多长时间和系统的平均负载。
uptime命令可以显示的信息显示依次为:
现在时间、系统已经运行了多长时间、目前有多少登陆用户、系统在过去的1分钟、5分钟和15分钟内的平均负载。
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示例:
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$ uptime
02:34:03 up 2 days, 20:14, 1 user, load average: 0.63, 0.83, 0.88
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man uptime
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man命令是Linux下的帮助指令,通过man指令可以查看Linux中的指令帮助、配置文件帮助和编程帮助等信息。
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watch
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watch命令以周期性的方式执行给定的指令,指令输出以全屏方式显示。
watch是一个非常实用的命令,基本所有的Linux发行版都带有这个小工具,如同名字一样,watch可以帮你监测一个命令的运行结果,省得你一遍遍的手动运行。
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示例:
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# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d uptime
..., load average: 1.00, 0.75, 0.39
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mpstat
查看 CPU 使用率的变化情况
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# -P ALL 表示监控所有CPU,后面数字5表示间隔5秒后输出一组数据
$ mpstat -P ALL 5
Linux 4.15.0 (ubuntu) 09/22/18 _x86_64_ (2 CPU)
13:30:06 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
13:30:11 all 50.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 49.95
13:30:11 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00
13:30:11 1 100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
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pidstat
查看那个进程导致了CPU使用率为 100%
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# 间隔5秒后输出一组数据
$ pidstat -u 5 1
13:37:07 UID PID %usr %system %guest %wait %CPU CPU Command
13:37:12 0 2962 100.00 0.00 0.00 0.00 100.00 1 stress
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小结
平均负载提供了一个快速查看系统整体性能的手段,反映了整体的负载情况。但只看平均负载本身,我们并不能直接发现,到底是哪里出现了瓶颈。所以,在理解平均负载时,也要注意:
- 平均负载高有可能是 CPU 密集型进程导致的;
- 平均负载高并不一定代表 CPU 使用率高,还有可能是 I/O 更繁忙了;
- 当发现负载高的时候,你可以使用 mpstat、pidstat 等工具,辅助分析负载的来源。