Linux性能優化-day02 | 基礎篇：平均負載

1.uptime命令

[root@test ~]# uptime
 15:35:33 up 108 days, 18:16,  1 user,  load average: 0.01, 0.04, 0.05

各列代表的含義
15:35:33 //當前時間
up 108 days, 18:16 //系統運行時間
1 user //正在登錄用戶數
load average: 0.01, 0.04, 0.05 //依次過去1分鐘，5分鐘，15分鐘的平均負載

2.平均負載

平均負載是指：單位時間內，系統處於可運行狀態和不可中斷狀態的平均進程數，
也就是平均活躍進程數。

所謂可運行狀態的進程，是正在使用CPU或者正在等待使用CPU的進程，也就我們使用ps命令看到的處於R狀態（Running或者Runnable）的進程。

所謂不可中斷狀態的進程，是正處在內核態關鍵流程中的進程，並且這些流程是不可打斷的。比如最常見的是等待硬件設備的I/O響應，也就是使用ps命令看到的D狀態（Uninterruptible Sleep，也稱爲Disk Sleep）的進程。

3.平均負載多少時合理

1.平均負載最理想的情況是等於cpu核數

2.查看系統cpu核數

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

3.使用平均負載的3個值，分析系統負載趨勢

• 如果1分鐘，5分鐘，15分鐘的值基本一樣或者相差不大，說明系統很穩定
• 1分鐘遠小於15分鐘的值，說明系統負載減少，之前負載很大
• 1分鐘遠大於15分鐘的值，說明系統負載增加，着重觀察，如果等於或者超過cpu個數，分析過載原因

4.平均負載和CPU使用率區別

平均負載是單位時間內的可運行狀態和不可中斷狀態的進程數。包含正在使用的CPU的進程和等待CPU，等待IO的進程。

CPU使用率是單位時間內繁忙CPU的統計情況。跟平均負載並不一定完全對應。比如

• CPU密集型進程，使用大量CPU會導致平均負載升高，此時兩者一致
• IO密集型進程，等待IO會導致平均負載升高，但是CPU使用率不一定很高
• 大量等待CPU調度的進程也會導致平均負載升高，此時的CPU使用率也會很高

5.性能工具

安裝：
（1）centos：yum install -y stress sysstat
（2）ubuntu：apt install stress sysstat
介紹：
stress是一個系統壓力測試工具，用作異常進程模擬平均負載升高的場景。
sysstat包含常用的Linux性能工具，用來監測和分析系統的性能。主要使用倆個命令

• mpstats是一個常用的多核CPU性能分析工具，用來實時查詢每個CPU的性能指標以及所有CPU的平均指標
• pidstat是一個常用的進程性能分析工具，用來實時查詢進程的CPU，內存，I/O以及上下文切換等性能指標。

6.實戰

每個場景開4個終端，使用root用戶登錄到同一臺Linux機器，使用uptime命令看一下測試前的平均負載

$ uptime
 ... load average: 0.00, 0.17, 0.78

場景一：CPU密集型
第一個終端運行stress命令，模擬一個CPU使用率100%的場景

$ stress --cpu 1 --timeout 600

第二個終端運行uptime命令，查看平均負載變化情況

#-d 參數表示高亮顯示變化的區域
 $ watch -d uptime
 ...,  load average: 1.00, 0.75, 0.39

第三個終端使用mpstat命令，查看CPU使用率的變化情況

 #-P ALL 表示監控所有CPU，後面數字5表示間隔5秒後輸出一組數據 
 mpstat -P ALL 5
Linux 3.10.0-957.21.3.el7.x86_64  	04/21/2020 	_x86_64_	(1 CPU)

06:32:20 PM  CPU    %usr   %nice    %sys     %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
06:32:25 PM  all    99.60    0.00    0.40     0.00   0.00    0.00    0.00     0.00       0.00     0.00
06:32:25 PM    0    99.60    0.00    0.40     0.00   0.00    0.00    0.00     0.00       0.00       0.00

分析：從第二個終端看，1分鐘的平均負載滿滿增加到1，第三個終端看cpu使用率接近100%，iowait確實0%，說明平均負載的升高正式由於CPU使用率100%。到底是哪個進程導致的CPU使用率爲100%，
第四個使用pidstat命令查看

#間隔5秒後輸出一組數據
pidstat -u 5 1
Linux 3.10.0-957.21.3.el7.x86_64  	04/21/2020 	_x86_64_	(1 CPU)

06:47:18 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
06:47:23 PM     0      6195    0.00    0.20    0.00    0.20     0  watch
06:47:23 PM     0     10406   99.20    0.00    0.00   99.20     0  stress

可以明顯的看到strees的CPU使用率接近100%。