Linux性能优化-day02 | 基础篇：平均负载

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

各列代表的含义
15:35:33 //当前时间
up 108 days, 18:16 //系统运行时间
1 user //正在登录用户数
load average: 0.01, 0.04, 0.05 //依次过去1分钟，5分钟，15分钟的平均负载

2.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平均进程数，
也就是平均活跃进程数。

所谓可运行状态的进程，是正在使用CPU或者正在等待使用CPU的进程，也就我们使用ps命令看到的处于R状态（Running或者Runnable）的进程。

所谓不可中断状态的进程，是正处在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，也就是使用ps命令看到的D状态（Uninterruptible Sleep，也称为Disk Sleep）的进程。

3.平均负载多少时合理

1.平均负载最理想的情况是等于cpu核数

2.查看系统cpu核数

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

3.使用平均负载的3个值，分析系统负载趋势

• 如果1分钟，5分钟，15分钟的值基本一样或者相差不大，说明系统很稳定
• 1分钟远小于15分钟的值，说明系统负载减少，之前负载很大
• 1分钟远大于15分钟的值，说明系统负载增加，着重观察，如果等于或者超过cpu个数，分析过载原因

4.平均负载和CPU使用率区别

平均负载是单位时间内的可运行状态和不可中断状态的进程数。包含正在使用的CPU的进程和等待CPU，等待IO的进程。

CPU使用率是单位时间内繁忙CPU的统计情况。跟平均负载并不一定完全对应。比如

• CPU密集型进程，使用大量CPU会导致平均负载升高，此时两者一致
• IO密集型进程，等待IO会导致平均负载升高，但是CPU使用率不一定很高
• 大量等待CPU调度的进程也会导致平均负载升高，此时的CPU使用率也会很高

5.性能工具

安装：
（1）centos：yum install -y stress sysstat
（2）ubuntu：apt install stress sysstat
介绍：
stress是一个系统压力测试工具，用作异常进程模拟平均负载升高的场景。
sysstat包含常用的Linux性能工具，用来监测和分析系统的性能。主要使用俩个命令

• mpstats是一个常用的多核CPU性能分析工具，用来实时查询每个CPU的性能指标以及所有CPU的平均指标
• pidstat是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查询进程的CPU，内存，I/O以及上下文切换等性能指标。

6.实战

每个场景开4个终端，使用root用户登录到同一台Linux机器，使用uptime命令看一下测试前的平均负载

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

场景一：CPU密集型
第一个终端运行stress命令，模拟一个CPU使用率100%的场景

$ stress --cpu 1 --timeout 600

第二个终端运行uptime命令，查看平均负载变化情况

#-d 参数表示高亮显示变化的区域
 $ watch -d uptime
 ...,  load average: 1.00, 0.75, 0.39

第三个终端使用mpstat命令，查看CPU使用率的变化情况

 #-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 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：从第二个终端看，1分钟的平均负载满满增加到1，第三个终端看cpu使用率接近100%，iowait确实0%，说明平均负载的升高正式由于CPU使用率100%。到底是哪个进程导致的CPU使用率为100%，
第四个使用pidstat命令查看

#间隔5秒后输出一组数据
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

可以明显的看到strees的CPU使用率接近100%。