CPU负载和 CPU使用率

这两个从一定程度上都可以反映一台机器的繁忙程度.

cpu使用率反映的是当前cpu的繁忙程度,忽高忽低的原因在于占用cpu处理时间的进程可能处于io等待状态但却还未释放进入wait。

平均负载(load average)是指某段时间内占用cpu时间的进程和等待cpu时间的进程数,这里等待cpu时间的进程是指等待被唤醒的进程,不包括处于wait状态进程。

以上分析可以看出,一台机器很有可能处于低cpu使用率高负载的情况,因此看机器的繁忙程度应该结合两者,从实际的使用情况观察,自己的一台双核志强2.8GHZ,2G内存的机器在平均负载到50左右,cpu使用率才接近100%(应用有不少io操作),这种情况下应用还算流畅,实际访问延迟不是很高。因此在cpu还空闲的情况下,如何提高io响应是减少负载的关键,很多人认为负载到几十了机器就非常繁忙了,我倒觉得如果这个时候cpu使用率比较低,则负载高可能不能很好说明问题,一旦cpu处理的进程处理完后,那些等待的进程也能立刻得到响应,这种情况下应该优化io读写速度。真到cpu使用率一直90%以上,即使平均负载只有个位数(比如某一个进程一直在运算),那机器其实也已经繁忙了~

其实,在前面的文章中,也有写到cpu使用率低负载高,原因分析 cpu使用率低,但是load很高,load很高的可能是IO

CPU负载的一个类比

判断系统负荷是否过重,必须理解load average的真正含义。下面,我根据"Understanding Linux CPU Load"这篇文章,尝试用最通俗的语言,解释这个问题。
首先,假设最简单的情况,你的电脑只有一个CPU,所有的运算都必须由这个CPU来完成。
那么,我们不妨把这个CPU想象成一座大桥,桥上只有一根车道,所有车辆都必须从这根车道上通过。(很显然,这座桥只能单向通行。)
系统负荷为0,意味着大桥上一辆车也没有。

系统负荷为0.5,意味着大桥一半的路段有车。

系统负荷为1.0,意味着大桥的所有路段都有车,也就是说大桥已经"满"了。但是必须注意的是,直到此时大桥还是能顺畅通行的。

系统负荷为1.7,意味着车辆太多了,大桥已经被占满了(100%),后面等着上桥的车辆为桥面车辆的70%。以此类推,系统负荷2.0,意味着等待上桥的车辆与桥面的车辆一样多;系统负荷3.0,意味着等待上桥的车辆是桥面车辆的2倍。总之,当系统负荷大于1,后面的车辆就必须等待了;系统负荷越大,过桥就必须等得越久。

CPU的系统负荷,基本上等同于上面的类比。大桥的通行能力,就是CPU的最大工作量;桥梁上的车辆,就是一个个等待CPU处理的进程(process)。
如果CPU每分钟最多处理100个进程,那么系统负荷0.2,意味着CPU在这1分钟里只处理20个进程;系统负荷1.0,意味着CPU在这1分钟里正好处理100个进程;系统负荷1.7,意味着除了CPU正在处理的100个进程以外,还有70个进程正排队等着CPU处理。
为了电脑顺畅运行,系统负荷最好不要超过1.0,这样就没有进程需要等待了,所有进程都能第一时间得到处理。很显然,1.0是一个关键值,超过这个值,系统就不在最佳状态了,你要动手干预了。

CPU负载-多处理器

上面,我们假设你的电脑只有1个CPU。如果你的电脑装了2个CPU,会发生什么情况呢?
2个CPU,意味着电脑的处理能力翻了一倍,能够同时处理的进程数量也翻了一倍。
还是用大桥来类比,两个CPU就意味着大桥有两根车道了,通车能力翻倍了。

所以,2个CPU表明系统负荷可以达到2.0,此时每个CPU都达到100%的工作量。推广开来,n个CPU的电脑,可接受的系统负荷最大为n.0。

CPU负载-多核处理器

芯片厂商往往在一个CPU内部,包含多个CPU核心,这被称为多核CPU。
在系统负荷方面,多核CPU与多CPU效果类似,所以考虑系统负荷的时候,必须考虑这台电脑有几个CPU、每个CPU有几个核心。然后,把系统负荷除以总的核心数,只要每个核心的负荷不超过1.0,就表明电脑正常运行。
怎么知道电脑有多少个CPU核心呢?
"cat /proc/cpuinfo"命令,可以查看CPU信息。"grep -c 'model name' /proc/cpuinfo"命令,直接返回CPU的总核心数。

系统负荷的经验法则

1.0是系统负荷的理想值吗?
不一定,系统管理员往往会留一点余地,当这个值达到0.7,就应当引起注意了。经验法则是这样的:
当系统负荷持续大于0.7,你必须开始调查了,问题出在哪里,防止情况恶化。
当系统负荷持续大于1.0,你必须动手寻找解决办法,把这个值降下来。
当系统负荷达到5.0,就表明你的系统有很严重的问题,长时间没有响应,或者接近死机了。你不应该让系统达到这个值。

对于我的机器,有24个core,那么,load多少合适呢?

[root@jiangyi01.sqa.zmf /home/ahao.mah/ALIOS_QA] 
#grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l 
24

答案是:

[root@jiangyi01.sqa.zmf /home/ahao.mah/ALIOS_QA] 
#echo "0.7*24" |bc 
16.8

最佳观察时长

最后一个问题,"load average"一共返回三个平均值----1分钟系统负荷、5分钟系统负荷,15分钟系统负荷,----应该参考哪个值?
如果只有1分钟的系统负荷大于1.0,其他两个时间段都小于1.0,这表明只是暂时现象,问题不大。
如果15分钟内,平均系统负荷大于1.0(调整CPU核心数之后),表明问题持续存在,不是暂时现象。所以,你应该主要观察"15分钟系统负荷",将它作为电脑正常运行的指标。

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