理解Linux中的“平均负载”

运维也要学一点点

Posted by Timer on January 5, 2022

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如何查询平均负载?

uptime
16:52:56 up 30 days,  4:36,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00

其中 load average后分别为1分钟、5分钟、15分钟的平均负载。

平均负载的定义和使用

简单来说,平均负载是指单位时间内,系统处于可运行状态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。

所谓可运行状态的进程,是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程,也就是用ps 或者top命令看到的,处于 R 状态(Running 或 Runnable)的进程。

不可中断状态的进程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。

当平均负载为2时:

  • 在2核CPU系统中,意味着所有CPU都刚好被占用。
  • 在4核CPU系统中,意味着CPU有50%的算力空闲。
  • 在1核CPU系统中,意味着有一半的进程竞争不到CPU。

平均负载最理想的情况是等于 CPU 个数。当平均负载高于 CPU 数量 70% 的时候,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,最合适的方法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,再去做分析和调查。

平均负载与 CPU 使用率

要回到平均负载的含义上来,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等待I/O 的进程。

而 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。