如何理解系统平均负载

系统平均负载

简单来说，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行数（ps命令看到的处于R状态Running或Runnable），也就是平均活跃进程数，它和CPU使用率没有直接关系。不可中断状态的进程是指那些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（ps命令看到的D状态Uninterruptible Sleep，也称Disk Sleep），比如最常见的是等待硬件设备的I/O响应。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。

uptime命令最后三个数字，依次表示过去1分钟、5分钟、15分钟的平均负载。
如何理解uptime这些数字，假设机器的CPU个数为1，而此时平均负载是1。表示当前平均的活跃进程数是1，也就意味着CPU刚好被完全占用；如果CPU个数是2，则意味着CPU有50%的空闲。

可通过下面命令查看系统CPU个数：
grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l

平均负载和CPU使用率

CPU使用率，是单位时间内CPU繁忙情况的统计，跟平均负载不一定完全对应；平均负载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。

• 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。

工具使用

工具包：stress，sysstat。
stress是一个linux压力测试工具，可以用于模拟进程异常导致平均负载升高的场景。
sysstat包含常用的linux性能工具，可用来监控和分析系统的性能。常用的主要有mpstat和pidstat两个命令。

• mpstat 是一个常用的多核CPU性能分析工具，用来实时查看CPU性能指标。
• pidstat 是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的CPU、内存、I/O以及上下文切换等性能指标。

常用命令：

模拟一个CPU使用率100%的场景：
stress --cpu 1 --timeout 30
模拟I/O压力，不停地执行sync：
stress -i 1 --timeout 30
模拟运行进程数超过CPU运行能力，出现等待CPU的进程：
stress -c 8 --timeout 30

查看CPU使用率的变化情况， -P ALL表示监控所有CPU，5 表示每隔5s打印一次
mpstat -P ALL 5

pidstat查看进程占用CPU（-u）、I/O（-d）、内存（-r）
可使用-p指定进程号
pidstat -u 5