Linux平均负载

一、什么是平均负载

平均负载（Load Average）是指一段时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，这个一段时间一般取 1 分钟、5 分钟、15 分钟。

CPU 使用率是单位时间内 CPU 繁忙情况的统计，跟平均负载并不完全对应，平均负载不仅包括正在使用 CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O的进程，比如：

• CPU 密集型进程，使用大量 CPU 回导致平均负载升高
• I/O 密集型进程，等待 I/O 也会使平均负载升高，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 CPU 使用率也会比较高

如何查看平均负载

top，uptime，w 等命令都可以查看系统负载：

$ uptime
12:04  up 8 days,  2:33, 2 users, load averages: 4.14 5.85 5.24

二、平均负载实际应用

获取 CPU 核心数

考虑了 CPU 核心数的影响，才能解释系统负载。可以使用 nproc 或 lscpu 命令查看系统中的处理器单元数量。

$ nproc
4
# 或者
lscpu

或者使用 grep 命令查看 /proc/cpuinfo

$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l
4

平均负载多少比较合理

那么在实际生产环境中，平均负载多少比较合理呢，个人认为：

• 平均负载低于 CPU 数量的 70%的时候，系统还是比较空闲的
• 平均负载高于 CPU 数量 70%的时候，你就应该分析负载高的原因了
• 平均负载高于 CPU 数量的时候意味着有部分进程竞争不到 CPU,将会有性能问题。

但是 70%并不是绝对的，我们需要分析系统负载趋势，才能更全面的处理问题，结合具体情况具体分析，假设单核情况下：

• 1 分钟 Load>5，5 分钟 Load<1，15 分钟 Load<1：短期内繁忙，中长期空闲，初步判断是一个“抖动”或者是“拥塞前兆”
• 1 分钟 Load>5，5 分钟 Load>1，15 分钟 Load<1：短期内繁忙，中期内紧张，很可能是一个“拥塞的开始”
• 1 分钟 Load>5，5 分钟 Load>5，15 分钟 Load>5：短中长期都繁忙，系统“正在拥塞”
• 1 分钟 Load<1，5 分钟 Load>1，15 分钟 Load>5：短期内空闲，中长期繁忙，不用紧张，系统“拥塞正在好转”

三、如何分析排查平均负载

• 运行 uptime 或者 top 命令查看平均负载的变化情况

$ watch -d uptime
14:55:16 up  5:39,  7 users,  load average: 0.15, 0.05, 0.01

• 运行 mpstat 查看 CPU 使用率的变化

# -P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据
$ mpstat -P ALL 5
Linux 4.8.0-54-generic (zubin-pc)  2021年07月18日  _x86_64_ (4 CPU)

14时56分15秒  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
14时56分20秒  all    0.20    0.00    0.15    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.65
14时56分20秒    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.20    0.00    0.00    0.00   99.80
14时56分20秒    1    0.20    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.40
14时56分20秒    2    0.20    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.80
14时56分20秒    3    0.60    0.00    0.40    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.00

• 运行 pidstat 查看进程的 CPU、内存、线程、设备 IO 等系统资源的占用情况

$ pidstat -u 5
Linux 4.8.0-54-generic (zubin-pc)  2021年07月18日  _x86_64_ (4 CPU)

14时57分20秒   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
14时57分25秒     0      1118    0.60    0.40    0.00    1.00     2  Xorg
14时57分25秒     0      1499    0.00    0.20    0.00    0.20     1  vmtoolsd
14时57分25秒  1000      1830    0.40    0.20    0.00    0.60     3  compiz
14时57分25秒  1000      2310    0.00    0.40    0.00    0.40     1  /usr/bin/x-term
14时57分25秒  1000      7441    0.20    0.00    0.00    0.20     1  pidstat
14时57分25秒  1000      8169    0.00    0.20    0.00    0.20     0  iostat
14时57分25秒  1000      8901    0.20    0.20    0.00    0.40     3  top
14时57分25秒  1000     10034    0.20    0.20    0.00    0.40     3  pidstat