CPU Load 高分析排查

川长思鸟来 2022-09-16 03:42 254阅读 0赞

> top命令中load average显示的是最近1分钟、5分钟和15分钟的系统平均负载。系统平均负载不仅包括正在运行的任务还包括处于不可中断状态（TASK\_UNINTERRUPTIBLE 或 nr\_uninterruptible）的任务数。

#### 一、理解Linux平均负载 ####

平均负载是指单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的任务数(CPU、磁盘、不间断锁)，它和 CPU使用率没有直接的关系。

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。

不可中断状态的进程，可以这么理解：

*  这个进程现在基本上不在 CPU 执行指令，但是它还是占用这个 CPU。
 *  这个进程在做一些事情（大部分是磁盘 I/O），做的这个事情不能被打断。
 *  为啥不能被打断，因为系统觉得它做的这个事情很重要，如果打断了可能结果很严重（比如进程正在读写磁盘数据，把它打断了可能会导致进程的数据和磁盘上的数据不一致的情况）。

CPU使用率和CPU平均负载容易混淆，CPU使用率表示单位时间CPU的利用情况,CPU使用率和平均负载的关系有三个场景:

*  CPU密集型进程,大量使用CPU会使CPU利用率和平均负载都增高。
 *  IO密集型进程，会使平均负载增高但CPU使用率不一定会增高。
 *  大量等待CPU的进程调度会使平均负载增高，CPU使用率也会增高。

#### 二、平均负载多少算合适 ####

对于 CPU 负载平均值，您可以将该值除以 CPU 核数，通常会觉得该值大于或等于 1，说明系统处于饱和状态，可能会导致性能问题。然而loadavg 的计算不仅包括 R 进程，还包括 D 进程，这类的进程又不能简单的除以 CPU 核数。同时，loadavg 的计算总是一段时间内的（至少间隔 1min）。虽然它用了指数加权平均，但是还是无法精确地展现现在的状态。

所以针对系统负载并不能单一地依靠 loadavg 来判断，要结合其他的系统性能指标一起来看。

至于Linux的系统负载平均值：由于它们涵盖不同的资源类型，因此更加模糊，并没有一个绝对的 loadavg/cpu 核数的比值（比如 0.7）可以指导用户当前是否有性能问题,重要的还是看趋势相对比较更有用，比如你知道系统在负载为20时运行良好，而现在是40时，那么是时候深入研究其他指标了，看看发生了什么。

#### 三、更好的参考指标 ####

当Linux平均负载增加时，我们知道对资源（CPU、磁盘和一些锁）的需求会增加，但不确定是哪一个，可以用如下指标进行排查

*  每个CPU的利用率

# mpstat -P ALL 1

*  每个进程的 CPU 利用率

# top
    # pidstat 1

*  CPU 运行队列长度

# vmstat 1

#### 四、负载高排查思路 ####

进程增多可能会导致系统负载上升，但是进程不变情况下，负载突然飙升，那就是线程增长所引起的，可以使用如下脚本进行排查。原理是当系统当前loadavg超过一个预设值时，周期采样当前的R,D状态线程，通过这个信息来确定load产生的原因

# cat loadavg.sh
    #!/bin/bash
    
    # D TASK_UNINTERRUPTIBLE 不可中断的睡眠状态
    # R TASK_RUNNING         正在运行的和准备就绪等待运行的进程（running & runnable）
    
    while true; do
        load=$(cat /proc/loadavg | awk '$1 > 20 {print $1}')
    
        if [ -n "$load" ]; then
            ps -Leo stat,pid,ppid,command | awk 'index($1, "D") || index($1, "R")'
        fi
        sleep 1
    done

# sh loadavg.sh >> /tmp/loadavg.log

**Reference**

*  [https://www.sohu.com/a/298367650\_262549][https_www.sohu.com_a_298367650_262549]

[https_www.sohu.com_a_298367650_262549]: https://www.sohu.com/a/298367650_262549