linux系统的负载详解

系统的平均负载

如何理解平均负载

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。

平均负载多少合理

核心数	平均负载	含义
4	2	有50%的cpu是空闲状态，见图一
2	2	CPU刚好被完全占用，见图二
1	2	至少有一半的进程抢不到cpu资源，见图三

就像是有四条马路，有两辆小车在上面跑，这个时候交通很畅通，不会堵车。

现在有两条马路，上面有两辆汽车，这个时候刚好合适。

现在有两条马路，四量汽车，马路已经跑满了，后面的就堵住了。

该关注哪个值

1、如果1min，5min，15min的数值相差不大，表示系统的负载很“稳定”

2、如果近1min的值小于近15min的值证明系统负载的，平均负载在逐渐降低，但是在前15min的负载过高原因需要知道。

3、如果近15min的值，远小于近1min的值，说明负载在升高，有可能是临时的也有可能会不停的升高。

平均负载案例分析

对CPU的测试

stress

[root@fpm_nginx ~]# yum -y install stress

# 模拟4个cpu核心全部占满的情况

终端1

[root@fpm_nginx ~]# stress --cpu 4 --timeout 600

终端2

[root@fpm_nginx ~]# watch -d uptime

10:16:06 up 3 min,  2 users,  load average: 3.90, 1.68, 0.64

mpstat # 查看cpu的实时使用情况

[root@fpm_nginx ~]# yum install -y sysstat

[root@fpm_nginx ~]# mpstat -P ALL 5

# 每5s检查一次所有cpu，查看是用户还是系统导致的负载过高。

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

10:22:48 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle

10:22:53 AM  all    0.00    0.00    0.05    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.95

10:22:53 AM    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

10:22:53 AM    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

10:22:53 AM    2    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

10:22:53 AM    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00

pidstat

[root@fpm_nginx ~]# pidstat -u 5 1

# 每5s输出一组数据，最后一组数据是平均值，查看是哪个程序导致的负载过高

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

10:28:25 AM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command

10:28:30 AM     0      5819    0.20    0.00    0.00    0.20     2  vmtoolsd

10:28:30 AM     0      6650  100.00    0.20    0.00  100.00     3  stress

10:28:30 AM     0      6651  100.00    0.20    0.00  100.00     2  stress

10:28:30 AM     0      6652   99.60    0.20    0.00   99.80     0  stress

10:28:30 AM     0      6653  100.00    0.00    0.00  100.00     1  stress

10:28:30 AM     0      6656    0.00    0.40    0.00    0.40     0  pidstat

Average:      UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command

Average:        0      5819    0.20    0.00    0.00    0.20     -  vmtoolsd

Average:        0      6650  100.00    0.20    0.00  100.00     -  stress

Average:        0      6651  100.00    0.20    0.00  100.00     -  stress

Average:        0      6652   99.60    0.20    0.00   99.80     -  stress

Average:        0      6653  100.00    0.00    0.00  100.00     -  stress

Average:        0      6656    0.00    0.40    0.00    0.40

对I/O的测试

600s之后退出

stress --io 1 --timeout 600

[root@fpm_nginx ~]# mpstat -P ALL 5

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

10:42:05 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle

10:42:10 AM  all    0.10    0.00   13.27    0.00    0.00    0.05    0.00    0.00    0.00   86.58

10:42:10 AM    0    0.00    0.00    8.56    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   91.44

10:42:10 AM    1    0.00    0.00   11.51    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   88.49

10:42:10 AM    2    0.21    0.00   12.63    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   87.16

10:42:10 AM    3    0.21    0.00   20.68    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   79.11

[root@fpm_nginx ~]# pidstat -u 3 4

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

10:43:02 AM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command

10:43:05 AM     0        13    0.00    0.33    0.00    0.33     1  migration/1

10:43:05 AM     0      6119    0.00    0.33    0.00    0.33     2  tuned

10:43:05 AM     0      6405    0.00    0.33    0.00    0.33     2  sshd

10:43:05 AM     0      6630    0.00    8.28    0.00    8.28     1  kworker/u256:0

10:43:05 AM     0      6673    0.00   37.09    0.00   37.09     2  stress

10:43:05 AM     0      6674    0.00   17.88    0.00   17.88     0  kworker/u256:2

10:43:05 AM     0      6675    0.00    0.33    0.00    0.33     0  kworker/0:1

10:43:05 AM     0      6804    0.00    0.33    0.00    0.33     1  pidstat

注:磁盘的大量io会导致，负载的异常升高，比cpu的核心还高，会导致内核态的占比升高。

大量进程

[root@fpm_nginx ~]# stress -c 4 --timeout 600

# %idle 表示的是内核态

[root@fpm_nginx ~]# mpstat -P ALL 5

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

11:02:02 AM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle

11:02:07 AM  all   99.72    0.00    0.11    0.00    0.00    0.17    0.00    0.00    0.00    0.00

11:02:07 AM    0   99.55    0.00    0.23    0.00    0.00    0.23    0.00    0.00    0.00    0.00

11:02:07 AM    1   99.78    0.00    0.00    0.00    0.00    0.22    0.00    0.00    0.00    0.00

11:02:07 AM    2   99.55    0.00    0.23    0.00    0.00    0.23    0.00    0.00    0.00    0.00

11:02:07 AM    3  100.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

[root@fpm_nginx ~]# pidstat -u 3 4

Linux 3.10.0-957.el7.x86_64 (fpm_nginx) 	04/22/2020 	_x86_64_	(4 CPU)

11:02:25 AM   UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command

11:02:28 AM     0      5819    0.00    0.32    0.00    1.30    0.32     2  vmtoolsd

11:02:28 AM     0      6119    0.00    0.32    0.00    0.00    0.32     2  tuned

11:02:28 AM     0      7950   97.40    0.00    0.00    0.97   97.40     3  stress

11:02:28 AM     0      7951   98.05    0.32    0.00    0.32   98.38     0  stress

11:02:28 AM     0      7952   98.05    0.32    0.00    0.65   98.38     2  stress

11:02:28 AM     0      7953   98.38    0.32    0.00    0.32   98.70     1  stress

11:02:28 AM     0      8013    0.32    0.32    0.00    0.32    0.65     3  pidstat

# 大量进程会导致用户态升高

总结:

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的使用率就一定高，还有可能是I/O繁忙
当发现负载高时，可以使用mpstat、pidstat等工具，快速定位到，负载高的原因，从而做出处理

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