linux系统平均负载

半兽人 发表于: 2016-03-21   最后更新时间: 2019-08-13  

什么是系统平均负载(Load average)?

在Linux系统中,uptimewtop等命令都会有系统平均负载load average的输出,那么什么是系统平均负载呢?

系统平均负载被定义为在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中:

  • 它没有在等待I/O操作的结果
  • 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
  • 没有被停止(例如:等待终止)

例如:uptime命令

[root@opendigest root]# uptime 
7:51pm up 2 days, 5:43, 2 users, load average: 8.13, 5.90, 4.94

命令输出的最后内容表示在过去的1、5、15分钟内运行队列中的平均进程数量。

一般来说只要每个CPU的当前活动进程数不大于3那么系统的性能就是良好的,如果每个CPU的任务数大于5,那么就表示这台机器的性能有严重问题。对于 上面的例子来说,假设系统有两个CPU,那么其每个CPU的当前任务数为:8.13/2=4.065。这表示该系统的性能是可以接受的。

Load average的算法

上面的输出数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数,然后根据这个数值算出来的。如果这个数除以CPU的数目,结果高于5的时候就表明系统在超负荷运转了。其算法(摘自Linux 2.4的内核代码)如下:

文件: include/linux/sched.h:

#define FSHIFT 11 /* nr of bits of precision */
#define FIXED_1 (1<#define LOAD_FREQ (5*HZ) /* 5 sec intervals */
#define EXP_1 1884 /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point, 2048/pow(exp(1), 5.0/60) */
#define EXP_5 2014 /* 1/exp(5sec/5min), 2048/pow(exp(1), 5.0/300) */
#define EXP_15 2037 /* 1/exp(5sec/15min), 2048/pow(exp(1), 5.0/900) */
#define CALC_LOAD(load,exp,n) \
load *= exp; \
load = n*(FIXED_1-exp); \
load >>= FSHIFT;

文件: kernel/timer.c:

unsigned long avenrun[3];
static inline void calc_load(unsigned long ticks)
{
unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
static int count = LOAD_FREQ;
count -= ticks;
if (count < 0) {
count = LOAD_FREQ;
active_tasks = count_active_tasks();
CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
}
}

文件: fs/proc/proc_misc.c:

#define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
#define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)

static int loadavg_read_proc(char *page, char **start, off_t off,
int count, int *eof, void *data)
{
int a, b, c;
int len;
a = avenrun[0] (FIXED_1/200);
b = avenrun[1] (FIXED_1/200);
c = avenrun[2] (FIXED_1/200);
len = sprintf(page,"%d.d %d.d %d.d %ld/%d %d ",
LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
nr_running(), nr_threads, last_pid);
return proc_calc_metrics(page, start, off, count, eof, len);
}

/proc/loadavg 各项数据的含义

/proc文件系统是一个虚拟的文件系统,不占用磁盘空间,它反映了当前操作系统在内存中的运行情况,查看/proc下的文件可以聊寄到系统的运行状态。查看系统平均负载使用“ cat /proc/loadavg ”命令,输出结果如下:

0.27 0.36 0.37 4/83 4828/

前三个数字大家都知道,是1、5、15分钟内的平均进程数(有人认为是系统负荷的百分比,其实不然,有些时候可以看到200甚至更多)。后面两个呢,一个的分子是正在运行的进程数,分母是进程总数;另一个是最近运行的进程ID号。

查看系统平均负载的常用命令

  1. cat /proc/loadavg

  2. uptime
    名称: uptime
    使用权限: 所有使用者
    使用方式: uptime [-V]
    说明: uptime 提供使用者下面的资讯,不需其他参数:
    现在的时间 系统开机运转到现在经过的时间 连线的使用者数量 最近一分钟,五分钟和十五分钟的系统负载
    参数: -V 显示版本资讯。
    范例: uptime

    其结果为:

     10:41am up 5 days, 10 min, 1 users, load average: 0.00, 0.00, 1.99
    
  3. w
    功能说明:显示目前登入系统的用户信息。
    语  法:w [-fhlsuV][用户名称]
    补充说明:执行这项指令可得知目前登入系统的用户有那些人,以及他们正在执行的程序。单独执行w
    指令会显示所有的用户,您也可指定用户名称,仅显示某位用户的相关信息。

    参数说明:

    • -f: 开启或关闭显示用户从何处登入系统。
    • -h: 不显示各栏位的标题信息列。
    • -l: 使用详细格式列表,此为预设值。
    • -s: 使用简洁格式列表,不显示用户登入时间,终端机阶段作业和程序所耗费的CPU时间。
    • -u: 忽略执行程序的名称,以及该程序耗费CPU时间的信息。
    • -V: 显示版本信息。
  4. top
    功能说明:显示,管理执行中的程序。
    语  法:top [bciqsS][d <间隔秒数>][n <执行次数>]
    补充说明:执行top指令可显示目前正在系统中执行的程序,并通过它所提供的互动式界面,用热键加以管理。

    参数说明:

    • b: 使用批处理模式。
    • c: 列出程序时,显示每个程序的完整指令,包括指令名称,路径和参数等相关信息。
    • d<间隔秒数>: 设置top监控程序执行状况的间隔时间,单位以秒计算。
    • i: 执行top指令时,忽略闲置或是已成为Zombie的程序。
    • n<执行次数>: 设置监控信息的更新次数。
    • q: 持续监控程序执行的状况。
    • s: 使用保密模式,消除互动模式下的潜在危机。
    • S: 使用累计模式,其效果类似ps指令的"-S"参数。
  5. tload
    功能说明:显示系统负载状况。
    语  法:tload [-V][-d <间隔秒数>][-s <刻度大小>][终端机编号]
    补充说明:tload指令使用ASCII字符简单地以文字模式显示系统负载状态。假设不给予终端机编号,则会在执行tload指令的终端机显示负载情形。

    参数说明:

    • -d<间隔秒数>:设置tload检测系统负载的间隔时间,单位以秒计算。
    • -s<刻度大小>:设置图表的垂直刻度大小,单位以列计算。
    • -V:显示版本信息。


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