Linux 性能优化之 CPU 篇 ----- 平均负载

名词解释

1. 平均负载: 指单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数。所以，它不仅包括了正在使用 CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。也就是平均活跃进程数。

2. 可运行状态的进程：是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，也就是我们常用 ps 命令看到的，处于 R 状态（Running 或 Runnable）的进程。

3. 不可中断状态的进程：正处于内核态关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的，比如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态（Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep）的进程。

   答疑

4. 当平均负载为 2 时，意味着什么呢？

   • 在只有 2 个 CPU 的系统上，意味着所有的 CPU 都刚好被完全占用
   • 在 4 个 CPU 的系统上，意味着 CPU 有 50% 的空闲。
   • 而在只有 1 个 CPU 的系统中，则意味着有一半的进程竞争不到 CPU

5. 平均负载为多少时合理？

   • 当平均负载高于 CPU 数量 70% 的时候，你就应该分析排查负载高的问题了。一旦负载过高，就可能导致进程响应变慢，进而影响服务的正常功能

6. 导致平均负载升高的；原因有哪些

   • CPU 密集型进程，使用大量 CPU 会导致平均负载升高，此时这两者是一致的；
   • I/O 密集型进程，等待 I/O 也会导致平均负载升高，但 CPU 使用率不一定很高
   • 大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高，此时的 CPU 使用率也会比较高。

小工具与技巧

1.系统有几个 CPU？

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

2.mapstat

mpstat 是一个常用的多核 CPU 性能分析工具，用来实时查看每个 CPU 的性能指标，以及所有 CPU 的平均指标。

// -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 4.15.0 (ubuntu) 09/22/18 _x86_64_ (2 CPU)
13:30:06     CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
13:30:11     all   50.05    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   49.95
13:30:11       0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
13:30:11       1  100.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

3. pidstat

   是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的 CPU、内存、I/O 以及上下文切换等性能指标。

   // 间隔5秒后输出一组数据
   $ pidstat -u 5 1
   13:37:07      UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
   13:37:12        0      2962  100.00    0.00    0.00    0.00  100.00     1  stress

本作品采用《CC 协议》，转载必须注明作者和本文链接