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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