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首页 运维教程Linux基础什么是平均负载?

什么是平均负载?

一、什么是平均负载

正确定义:单位时间内,系统中处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数。
错误定义:单位时间内的cpu使用率。

[root@ecs-c13b ~]# uptime
 17:53:39 up 67 days,  8:20,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00

解释:
17:53:39 //当前时间
up 67 days, 8:20 //系统运行时间
1 user // 正在登陆的用户

load average: 0.00, 0.00, 0.00 /// 1分钟,5分钟,15分钟的平均负载

平均负载不等于CPU使用率

** 平均负载是指单位时间内,系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数,也就是平均活跃进程数,它和 CPU 使用率并没有直接关系**

可运行状态的进程:正在使用cpu或者正在等待cpu的进程,即ps aux命令下STAT处于R状态的进程
不可中断状态的进程:处于内核态关键流程中的进程,且不可被打断,如等待硬件设备IO响应,ps命令D状态的进程

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。

因此,你可以简单理解为,平均负载其实就是平均活跃进程数。平均活跃进程数,直观上的理解就是单位时间内的活跃进程数,但它实际上是活跃进程数的指数衰减平均值。这个“指数衰减平均”的详细含义你不用计较,这只是系统的一种更快速的计算方式,你把它直接当成活跃进程数的平均值也没问题。

理想状态:每个cpu上都有一个活跃进程,这样每个CPU都得到了充分的利用,即平均负载数等于cpu数

比如当平均负载为2时,意味着什么
– 在只有 2 个 CPU 的系统上,意味着所有的 CPU 都刚好被完全占用。
– 在 4 个 CPU 的系统上,意味着 CPU 有 50% 的空闲。-
– 而在只有 1 个 CPU 的系统中,则意味着有一半的进程竞争不到 CPU

平均负载为多少时为合理?

我们知道,平均负载最理想的情况是等于 CPU 个数。所以在评判平均负载时,首先你要知道系统有几个 CPU,这可以通过 top 命令或者从文件 /proc/cpuinfo 中读取,比如
[root@ecs-c13b ~]# grep 'model name' /proc/cpuinfo |wc -l
2

有了 CPU 个数,我们就可以判断出,当平均负载比 CPU 个数还大的时候,系统已经出现了过载。

什么时候需要优化呢?

  • 如果 1 分钟、5 分钟、15 分钟的三个值基本相同,或者相差不大,那就说明系统负载很平稳。
  • 但如果 1 分钟的值远小于 15 分钟的值,就说明系统最近 1 分钟的负载在减少,而过去 15 分钟内却有很大的负载。
  • 反过来,如果 1 分钟的值远大于 15 分钟的值,就说明最近 1 分钟的负载在增加,这种增加有可能只是临时性的,也有可能还会持续增加下去,所以就需要持续观察。
    一旦 1 分钟的平均负载接近或超过了 CPU 的个数,就意味着系统正在发生过载的问题,这时就得分析调查是哪里导致的问题,并要想办法优化了。

过载经验值:平均负载高于cpu数量70%的时候

经验值只是作为参考,最好的方法是把系统的平均负载监控起来,然后根据历史数据,判断负载的变化趋势,当发现负载有明显升高趋势时候,就需要做分析和调查

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

二、相关命令

cpu核数: lscpu、 grep ‘model name’ /proc/cpuinfo | wc -l
显示平均负载:uptime、top,显示的顺序是最近1分钟、5分钟、15分钟,从此可以看出平均负载的趋势
watch -d uptime: -d会高亮显示变化的区域
strees: 压测命令,–cpu cpu压测选项,-i io压测选项,-c 进程数压测选项,–timeout 执行时间
mpstat: 多核cpu性能分析工具,-P ALL监视所有cpu
pidstat: 进程性能分析工具,-u 显示cpu利用率

三、平均负载与cpu使用率的区别

CPU使用率:单位时间内cpu繁忙情况的统计
情况1:CPU密集型进程,CPU使用率和平均负载基本一致
情况2:IO密集型进程,平均负载升高,CPU使用率不一定升高
情况3:大量等待CPU的进程调度,平均负载升高,CPU使用率也升高

四、平均负载过高时,如何调优

工具:stress、sysstat,yum即可安装
1. CPU密集型进程case:
mpstat -P ALL 5: -P ALL表示监控所有CPU,5表示每5秒刷新一次数据,观察是否有某个cpu的%usr会很高,但iowait应很低
pidstat -u 5 1:每5秒输出一组数据,观察哪个进程%cpu很高,但是%wait很低,极有可能就是这个进程导致cpu飚高
2. IO密集型进程case:
mpstat -P ALL 5: 观察是否有某个cpu的%iowait很高,同时%usr也较高
pidstat -u 5 1:观察哪个进程%wait较高,同时%CPU也较高
3. 大量进程case:
pidstat -u 5 1:观察那些%wait较高的进程是否有很多

其他工具

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