详解Linux系统的CPU负载均值 操作系统

详解Linux系统的CPU负载均值

上一篇文章的最后,作者提到了文章的参考来源,我特意前往访问了下,发现写得非常不错,特转过来,可以结合阅读,以便更容易理解CPU负载这个概念。 你可能对于 Linux 的负载均值(load averages)已有了充分的了解。负载均值在 uptime 或者 top 命令中可以看到,它们可能会显示成这个样子: 很多人会这样理解负载均值:三个数分别代表不同时间段的系统平均负载(一分钟、五 分钟、以及十五分钟),它们的数字当然是越小越好。数字越高,说明服务器的负载越 大,这也可能是服务器出现某种问题的信号。 而事实不完全如此,是什么因素构成了负载均值的大小,以及如何区分它们目前的状况是 「好」还是「糟糕」?什么时候应该注意哪些不正常的数值? 回答这些问题之前,首先需要了解下这些数值背后的些知识。我们先用最简单的例子说明, 一台只配备一块单核处理器的服务器。 行车过桥 一只单核的处理器可以形象得比喻成一条单车道。设想下,你现在需要收取这条道路的过桥 费 -- 忙于处理那些将要过桥的车辆。你首先当然需要了解些信息,例如车辆的载重、以及 还有多少车辆正在等待过桥。如果前面没有车辆在等待,那么你可以告诉后面的司机通过。 如果车辆众多,那么需要告知他们可能需要稍等一会。 因此,需要些特定的代号表示目前的车流情况,例如: 0.00 表示目前桥面上没有任何的车流。 实际上这种情况与 0.00 和 1.00 之间是相同的,总而言之很通畅,过往的车辆可以丝毫不用等待的通过。 1.00 表示刚好是在这座桥的承受范围内。 这种情况不算糟糕,只是车流会有些堵,不过这种情况可能会造成交通越来越慢。 超过 1.00,那么说明这座桥已经超出负荷,交通严重的拥堵。 那么情况有多糟糕? 例如 2.00 的情况说明车流已经超出了桥所能承受的一倍,那么将有多余过桥一倍的车辆正在焦急的等待。3.00 的话情况就更不妙了,说明这座桥基本上已经快承受不了,还有超出桥负载两倍多的车辆正在等待。 上面的情况和处理器的负载情况非常相似。一辆汽车的过桥时间就好比是处理器处理某线程 的实际时间。Unix 系统定义的进程运行时长为所有处理器内核的处理时间加上线程 在队列中等待的时间。 和收过桥费的管理员一样,你当然希望你的汽车(操作)不会被焦急的等待。所以,理想状态 下,都希望负载平均值小于 1.00 。当然不排除部分峰值会超过 1.00,但长此以往保持这 个状态,就说明会有问题,这时候你应该会很焦急。 「所以你说的理想负荷为 1.00 ?」 嗯,这种情况其实并不完全正确。负荷 1.00 说明系统已经没有剩余的资源了。在实际情况中 ,有经验的系统管理员都会将这条线划在 0.70: * 「需要进行调查法则」:* 如果长期你的系统负载在 0.70 上下,那么你需要在事情变得更糟糕之前,花些时间了解其原因。 * 「现在就要修复法则」:1.00 。* 如果你的服务器系统负载长期徘徊于 1.00,那么就应该马上解决这个问题。否则,你将半夜接到你上司的电话,这可不是件令人愉快的事情。 * 「凌晨三点半锻炼身体法则」:5.00。* 如果你的服务器负载超过了 5.00 这个数字,那么你将失去你的睡眠,还得在会议中说明这情况发生的原因,总之千万不要让它发生。 那么多个处理器呢?我的均值是 3.00,但是系统运行正常! 哇喔,你有四个处理器的主机?那么它的负载均值在 3.00 是很正常的。 在多处理器系统中,负载均值是基于内核的数量决定的。以 100% 负载计算,1.00 表示单个处理器,而 2.00 则说明有两个双处理器,那么 4.00 就说明主机具有四 个处理器。  回到我们上面有关车辆过桥的比喻。1.00 我说过是「一条单车道的道路」。那么在单车道 1.00 情况中,说明这桥梁已经被车塞满了。而在双处理器系统中,这意味着多出了一倍的 负载,也就是说还有 50% 的剩余系统资源 -- 因为还有另外条车道可以通行。 所以,单处理器已经在负载的情况下,双处理器的负载满额的情况是 2.00,它还有一倍的资源可以利用。 多核与多处理器...
阅读全文
教你如何查看Linux的CPU负载 操作系统

教你如何查看Linux的CPU负载

记得博主以前被问到CPU负载如何才算高的时候,出过一次糗,具体就不记录了。。。在网上找了一篇比较详细的Linux下的CPU负载算法教程,科普一下。不感兴趣,或看不懂的朋友无视即可,不必浪费时间哈。 昨天查看Nagios警报信息,发现其中一台服务器CPU负载过重,机器为CentOS系统。信息如下: 2011-2-15 (星期二) 17:50   WARNING - load average: 9.73, 10.67, 10.49 还有前两个小时发出的警报信息: 2011-2-15 (星期二) 16:50WARNING - load average: 10.52, 10.10, 10.06 2011-2-15 (星期二) 15:40WARNING - load average: 8.27, 9.23, 9.48 一、警报信息的三个参数到底是什么意思? 9.73、10.67、10.49分别代表前一分钟,五分钟,十五分钟的平均CPU负载,最重要的指标是最后一个数字,即前15分钟的平均CPU负载,这个数字越小越好。所谓CPU负载指的是一段时间内任务队列的长度,通俗的讲,就是一段时间内一共有多少任务在使用或等待使用CPU。 二、除了Nagios,还有哪些工具可以查看CPU负载? 可以使用top命令、uptime命令,特别是top命令,功能强大,不仅仅可以用来查看CPU负载。 三、CPU负载怎么理解?是不是CPU利用率? 这里要区别CPU负载和CPU利用率,它们是不同的两个概念,但它们的信息可以在同一个top命令中进行显示。CPU利用率显示的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比,而CPU负载显示的是一段时间内正在使用和等待使用CPU的平均任务数。CPU利用率高,并不意味着负载就一定大。网上有篇文章举了一个有趣比喻,拿打电话来说明两者的区别,我按自己的理解阐述一下。 某公用电话亭,有一个人在打电话,四个人在等待,每人限定使用电话一分钟,若有人一分钟之内没有打完电话,只能挂掉电话去排队,等待下一轮。电话在这里就相当于CPU,而正在或等待打电话的人就相当于任务数。 在电话亭使用过程中,肯定会有人打完电话走掉,有人没有打完电话而选择重新排队,更会有新增的人在这儿排队,这个人数的变化就相当于任务数的增减。为了统计平均负载情况,我们5秒钟统计一次人数,并在第1、5、15分钟的时候对统计情况取平均值,从而形成第1、5、15分钟的平均负载。 有的人拿起电话就打,一直打完1分钟,而有的人可能前三十秒在找电话号码,或者在犹豫要不要打,后三十秒才真正在打电话。如果把电话看作CPU,人数看作任务,我们就说前一个人(任务)的CPU利用率高,后一个人(任务)的CPU利用率低。 当然, CPU并不会在前三十秒工作,后三十秒歇着,只是说,有的程序涉及到大量的计算,所以CPU利用率就高,而有的程序牵涉到计算的部分很少,CPU利用率自然就低。但无论CPU的利用率是高是低,跟后面有多少任务在排队没有必然关系。 四、了解了CPU负载的含义,我们如何来降低服务器的CPU负载呢? 最简单办法的是更换性能更好的服务器,不要想着仅仅提高CPU的性能,那没有用,CPU要发挥出它最好的性能还需要其它软硬件的配合。 在服务器其它方面配置合理的情况下,CPU数量和CPU核心数(即内核数)都会影响到CPU负载,因为任务最终是要分配到CPU核心去处理的。两块CPU要比一块CPU好,双核要比单核好。 因此,我们需要记住,除去CPU性能上的差异,CPU负载是基于内核数来计算的!有一个说法,“有多少内核,即有多少负载”。 五、那么,本文开头的CPU负载分担到每个CPU上的负载是多少呢? 那就要看我这台服务器有一共有多少个内核了。 Linux里有一个/proc目录,存放的是当前运行系统的虚拟映射,其中有一个文件为cpuinfo,这个文件里存放着CPU的信息。我们可以直接打开查看,或者过滤关键字进行查看,因为文件内容比较多,所以一般我们需要过滤关键字。 /proc/cpuinfo文件按逻辑CPU而非真实CPU分段落显示信息,每个逻辑CPU的信息占用一个段落,第一个逻辑CPU标识从0开始。我们首先要明白这一点,至于什么是逻辑CPU,下面会提到。要理解该文件中的CPU信息,有几个相关的概念要知道: processor:逻辑CPU的标识 model name:真实CPU的型号信息 physical id:真实CPU和标识 cpu cores:真实CPU的内核数 可以看出,该服务器CPU型号为Intel(R) Xeon(R) CPU E5320,双CPU,每个CPU都是双核,相当于服务器有4个内核。 前面我们说CPU负载是基于CPU内核数计算的,那么以前十五分钟的平均负载数10.49为例,我们可以得出,这台服务器每个CPU的负载为5.245,再分配到内核上,每个内核的负载为2.6左右。 这个负载是否是合理的呢?那就要看理想CPU负载的标准是什么样子的了。 六、CPU负载为多少才算比较理想? 这个有争议,各有各的说法,我个人比较赞同CPU负载小于等于0.7算是一种理想状态。 不管某个CPU的性能有多好,1秒钟能处理多少任务,我们可以认为它无关紧要,虽然事实并非如此。在评估CPU负载时,我们只以5秒钟为单位为统计任务队列长度。如果每隔5秒钟统计的时候,发现任务队列长度都是1,那么CPU负载就为1。假如我们只有一个单核的CPU,负载一直为1,意味着没有任务在排队,还不错。 上面提到的我那台服务器,是双核又CPU,等于是有4个内核,每个内核的负载为1的话,总负载为4。这就是说,如果我那台服务器的CPU负载长期保持在4左右,还可以接受。但实际上CPU负载已经达到9以上了,所以就很麻烦了。  但是每个内核的负载为1,并不能算是一种理想状态!这意味着我们的CPU一直很忙,不得清闲。网上有说理想的状态是每个内核的负载为0.7左右,我比较赞同,0.7乘以内核数,得出服务器理想的CPU负载,比如我这台服务器,负载在3.0以下就可以。 七、下面关于逻辑CPU的描述,全部来自网上: 现在的服务器一般都使用了“超线程”(Hyper-Threading,简称HT)技术来提高CPU的性能。超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源,理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程。 虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,每各CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。 具有超线程技术的CPU还有一些其它方面的限制。 八、学习过程中参考了下列文档,在此一并感谢: http://www.gracecode.com/archives/2973/ http://xuev.blogbus.com/logs/37835586.html (已失效)
阅读全文