Linux中怎么理解系統(tǒng)負(fù)載

這篇文章主要介紹“Linux中怎么理解系統(tǒng)負(fù)載”，在日常操作中，相信很多人在Linux中怎么理解系統(tǒng)負(fù)載問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Linux中怎么理解系統(tǒng)負(fù)載”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

一般在類unix系統(tǒng)上，都會有系統(tǒng)負(fù)載（load average）這個指標(biāo)，用來形容系統(tǒng)的繁忙程度，值越大則代表系統(tǒng)越繁忙。

查看負(fù)載

$ uptime
19:59:57 up 29 days,  7:08,  1 user,  load average: 0.57, 0.26, 0.18

我們關(guān)注load average后的3個值，分別代表1分鐘、5分鐘、15分鐘的系統(tǒng)平均負(fù)載，如果1分鐘值>5分鐘值>15分鐘值，則代表近15分鐘內(nèi)系統(tǒng)壓力越來越大，反之亦然。

同樣，在top命令的第一行，也能看到系統(tǒng)負(fù)載，它的含義和uptime是一樣的。

負(fù)載是什么

一般來說，系統(tǒng)線程基本都在這3個狀態(tài)上：運行中，可運行，阻塞等待，其中，運行中的線程正在CPU上跑，可運行的線程等待CPU調(diào)度，而阻塞的線程等待鎖釋放或io完成。

在傳統(tǒng)unix系統(tǒng)上（如BSD），系統(tǒng)負(fù)載由正在運行的線程以及可運行的線程這2個部分組成。

它能很好的說明CPU的飽和情況，比如4核的CPU，如果負(fù)載一直高于4，那說明CPU資源飽和了。

而Linux擴大了負(fù)載的定義，如下：

Linux負(fù)載由正在運行的線程和可運行的線程，以及D狀態(tài)的線程(一般是等待io完成)這3個部分組成。

因為Linux認(rèn)為，雖然D狀態(tài)的線程并不消耗CPU資源，但是它會消耗磁盤、網(wǎng)卡等硬件資源以及鎖這樣的軟件資源，因此它也應(yīng)該被用來計算系統(tǒng)負(fù)載，想來也合理，畢竟系統(tǒng)負(fù)載是用來描述整個系統(tǒng)的繁忙程度的，而不僅僅是CPU的。

線程狀態(tài)D

在Linux里面，線程有如下常見狀態(tài)：

• R: 正在運行或可運行狀態(tài)

• S: 睡眠狀態(tài)，被阻塞等待喚醒

• D: 不可中斷睡眠狀態(tài)，一般是等待io完成

這里面的R與D狀態(tài)的線程會影響系統(tǒng)負(fù)載，因此，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載較高時，可以通過如下命令了解是哪些線程導(dǎo)致的：

ps -eLo pid,tid,stat,comm | grep -E " R|D"

小實驗:將系統(tǒng)負(fù)載升到100

# 使用vfork函數(shù)創(chuàng)建一個子進程，子進程如果不調(diào)用exec系統(tǒng)調(diào)用，它的狀態(tài)會一直是D。

$ cat uninterruptible.c 
int main() {
    vfork();
    sleep(600);
    return 0;
}
# 編譯成可執(zhí)行程序
$ gcc -o uninterruptible uninterruptible.c
# 運行100個程序
$ for i in {1..100}; do ./uninterruptible &; done

等待1分鐘，就會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載升到了快100，如下：

$ uptime
20:24:42 up 29 days,  7:32,  1 user,  load average: 99.94, 74.82, 35.87
# 可以看到很多D狀態(tài)的進程
$ ps -eLo pid,tid,stat,pcpu,wchan:32,comm | grep " D"
3774195 3774195 D     0.0 do_fork                          uninterruptible
3774196 3774196 D     0.0 do_fork                          uninterruptible
3774197 3774197 D     0.0 do_fork                          uninterruptible
3774198 3774198 D     0.0 do_fork                          uninterruptible

如上，通過ps命令可以看到線程狀態(tài)，還有一個wchan字段，它顯示的是線程當(dāng)前被阻塞在什么內(nèi)核函數(shù)上，這能看出一些蛛絲馬跡。

另外，通過/proc/sysrq-trigger可以看到D線程阻塞時的代碼路徑，如下：

# 寫入一個w即可，需要root權(quán)限執(zhí)行
$ echo w > /proc/sysrq-trigger
# 然后內(nèi)核會把D狀態(tài)線程調(diào)用棧輸出到內(nèi)核日志，這可以通過dmesg查看
$ dmesg

這里就能很清楚的看到，是由于vfork系統(tǒng)調(diào)用引起的負(fù)載上升。

之前介紹過bcc工具集里的offcputime工具，它可以用來繪制offcpu火焰圖，同樣的，診斷高負(fù)載問題時，也可以用這個工具，傳一個參數(shù)，讓其只關(guān)注D狀態(tài)線程的offcpu行為即可，如下：

# ubuntu安裝bcc工具集
$ sudo apt install bpfcc-tools
# 使用root身份進入bash
$ sudo bash
# --state 2用于指定抓取TASK_UNINTERRUPTIBLE即D狀態(tài)線程的offcpu棧
$ offcputime-bpfcc -K --state 2 -f 60  > d_state_offcpu_stack.out
# 繪制為offcpu火焰圖
$ awk '{ print $1, $2 / 1000 }' d_state_offcpu_stack.out | ./FlameGraph/flamegraph.pl --color=io --countname=ms > d_state_offcpu.svg

到此，關(guān)于“Linux中怎么理解系統(tǒng)負(fù)載”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>