怎麼理解平均負載

uptime查看系統負載

$ uptime
17:43  up 13 days,  6:02, 2 users, load averages: 2.72 1.85 1.79

17:43 // 當前時間
up 13 days, 6:02 // 系統運行時間
2 users // 正在登陸的用戶

最後三個數據：1分鐘、5分鐘、15分鐘的平均負載

平均負載

平均負載的含義

平均負載是指單位時間內，系統處於可運行狀態和不可中斷狀態的平均進程數，也就是平均活躍進程數，它和CPU使用率沒有直接關係。

• 可運行狀態對的進程。正在使用CPU或者正在等待CPU的進程，也是常用ps命令看到處於R狀態（Running或Runnable）進程
• 不可中斷的進程。正處於內核態關鍵流程中的進程，並且這些流程是不可打斷的，比如最常見的等待硬件設備的I/O響應。也是我們在ps命令中看到的D狀態（Uniterruptible Sleep，也成爲Disk Sleep）的進程

比如：當一個進程向磁盤讀寫數據時，爲了保證數據的一致性，在得到磁盤迴復前，它是不能被其他進程或者中斷打斷的，這個進程就處於不可中斷狀態。如果此時進程被打斷了，就容易出現磁盤數據和進程數據不一致的問題。
所以，不可中斷狀態實際上是系統對進程和硬件設備的一種保護機制

總結

簡單理解，平均負載其實就是平均活躍進程數。平均活躍進程數，直觀上理解就是單位時間內的活躍進程數，但它實際上是活躍進程數的指數衰減平均值。“指數衰減平均值”是系統一種更快速的計算方式，可以直接當成活躍進程數的平均值就可以。

舉例說明

既然平均的是活躍進程數，最理想的，就是CPU上都剛好運行一個進程，每個CPU都得到了充分利用。當平均負載爲2時，意味着什麼？

• 在只有2個CPU的系統上，意味着所有的CPU都剛好被完全佔用
• 在4個CPU系統上，意味着CPU有 50%的空閒
• 在只有1個CPU的系統上，以爲則有一半的進程競爭不到CPU

平均負載爲多少時合理

平均負載最理性的情況等於CPU個數。所以評判平均負載時，首先要知道系統有幾個CPU，可以通過top命令或者從文件/proc/cpuinfo中讀取：

$ grep 'model name’ /proc/cpuinfo |wc -l

系統的負載趨勢

三個不同時間間隔的平均值，提供了系統負載情況的發展趨勢

• 如果1分鐘、5分鐘、15分鐘的三個值進本形同，或者性差不大，說明系統負載很平穩
• 如果1分鐘的值遠小於15分鐘的值，說明系統最近一分鐘的負載在減少，而過去15分鐘內的負載卻很大；反之亦然
  如果1分鐘的平均負載接近或超過CPU的個數，意味着新正在發上裹在問題，需要分析哪裏導致的問題並優化。
  當平均負載高於CPU數量70%的時候，應該分析排查負載高的問題。一旦負載過高，就可能導致進程響應變慢，進而影響服務的正常功能。

平均負載與CPU使用率

既然平均敷在代表是活躍進程數，那平均負載高了，就意味着CPU使用率高嗎？
平均負載的含義是指單位時間內，處於可運行狀態和不可中斷狀態的進程數。所以它不僅包括了正在使用的CPU今晨個，還包括等待CPU和等待I/O的進程。
CPU使用率是單位時間內CPU繁忙情況的統計，跟平均負載並不一定完全對應：

• CPU密集型進程，使用大量CPU會導致平均負載升高，此時兩者是一致的；
• I/O密集型進程，等待I/O也會導致平均負載升高，但CPU使用率不一定很高
• 大量等待CPU的進程調度也會導致平均負載升高，此時CPU使用率也會比較高

常用觀察工具使用

uptime：觀察平均負載變化
mpstat：常用的多核CPU性能分析工具，用來實時查看每個CPU的性能指標，以及所有CPU的平均指標
pidstat：常用的進程性能分析工具，用來實時查看進程的CPU、內存、I/O以及上下文切換等性能指標
使用方式：

	# -d 參數表示高亮顯示變化區域
	$ watch -d uptime

    # -P ALL 表示監控所有 CPU，後面數字 5 表示間隔 5 秒後輸出一組數據
    $ 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
    
    # %usr:用戶空間CPU佔比
    # %sys:系統調用CPU佔比
    # %iowait：io等待CPU佔比

    # 間隔 5 秒後輸出一組數據
    $ 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