Unix/Linux 的 Load 初级解释

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-08-11 07:29 57阅读 0赞

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几乎每个接触类 Unix 操作系统的工程师都知道如何查看系统负载。但这东西的工作机理到底是怎样的，可能没有多少能说清楚。对比了一些相关信息，加上自己的理解，做一下笔记。

#### 什么是 Load ? 什么是 Load Average ? ####

Load 就是对计算机干活多少的度量([WikiPedia][]: the system load is a measure of the amount of work that a computer system is doing)。也有简单的说是进程队列的长度. Load Average 就是一段时间 (1 分钟、5分钟、15分钟) 内平均 Load 。【最好的参考文章：[UNIX® Load Average Part 1: How It Works][UNIX_ Load Average Part 1_ How It Works]】

下面是一个 uptime 命令输出：

$ uptime
     18:57:48 up 423 days,  3:55,  2 users,  load average: 1.16, 1.12, 1.20

尽管各种信息来源的定义都不太确定。能确定的一件事情是，你不能**精确**获取当前时间的 Load . 最小的计算粒度是 5 秒钟([CALC\_LOAD 每 5HZ 计算一次][CALC_LOAD _ 5HZ], 5HZ 为 5秒钟，这里的 HZ 是系统定义的变量). 参见 Linux Kernel [这段代码][Link 2]:

869        count -= ticks;
     870        if (unlikely(count < 0)) {
         
     871                active_tasks = count_active_tasks();
     872                do {
         
     873                        CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks); 
     874                        CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
     875                        CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
     876                        count += LOAD_FREQ;
     877                } while (count < 0);
     878        }
     879}

#### 如何判断系统是否已经 Over Load ? ####

对一般的系统来说，根据 CPU 数量去判断，如上面的例子， 如果平均负载始终在 1.2 以下，而你是 2 颗 CPU 的机器。那么基本不会出现 CPU 不够用的情况。也就是 Load 平均要小于 CPU 的数量。

这是 Solaris 性能与工具(Solaris Performance Tools ) 一书推荐的评估方法。【在这里要推荐一下这本书，尽管在 Load 这个地方没有达到我期望的那么细致。但全书揭示了非常多的性能信息。每个 DBA、架构师 的必须书。】

这么说实际上带来另外两个疑问：

**1 如果是多核 CPU / 超线程的机器怎么判断?** 对这样的机器，我的建议是看操作系统怎么识别的 CPU，根据系统识别出来的逻辑 CPU 数量来判断。如果要考虑性能系数，建议参考一下 Oracle 针对不同架构下多核 CPU 的收费标准。

**2 如果应用是面向线程的怎么判断?** 这实际上和 [M:N 线程][M_N]模型有关。你的系统是怎样的? 把这个问题考虑进去即可了。

多数情况下，Load 过高都未必和 CPU 有关。或许倒是有一个例外的，就是**应用场景**的问题。比如用单 CPU 的机器去做高并发 Web 服务器，麻烦就来了

#### Load 与容量规划(Capacity Planning) ####

任何一个相对成熟的站点都会利用 Cacti（基于RRDTool） 等工具进行容量规划工作。抓取的 Load 会传 1、5、15 分钟列值过去，这三个度量采用哪个呢? 15 分钟为首选【参见[Gunther 的 PPT][Gunther _ PPT]】。

#### Load 与系统预警 ####

很多对可用性要求比较高的环境都建立了 邮件或SMS 报警机制。关于 Load 报警阈值的制定也有看到不太合理的时候。这里建议 Critical 值(如果用 Nagios 之类的工具你明白这是什么)上限为 物理 CPU 的个数(当然你可以设置比这个低)。但比这个值高的话，意义就不大了。比如，数据库服务器有 4 颗 CPU，那么 Load 高于 4 就应该报警出来，设置比 4 高可能意义不大，因为接到报警还有个人为响应时间...

#### 误解 一：系统 Load 高一定是性能有问题。 ####

真相：系统 Load 高也或许是因为在进行 CPU 密集型的计算(比如编译)

#### 误解 二：系统 Load 高一定是 CPU 能力问题或数量不够。 ####

真相：Load 高只是代表需要运行的队列累积过多了。但队列中的任务实际可能是耗 CPU的，也可能是耗 I/O 乃至其它因素的。

#### 误解 三：系统长期 Load 高，首选增加 CPU。 ####

真相：Load 只是表象，不是实质。增加 CPU 个别时候会临时看到系统 Load 下降，但治标不治本。

小小一个 Load 讲究其实不少。英文信息其实比较全的，尽量保证加入一点新信息到这篇文章里。入看到有写的不合理的地方或者有异议，请指正或告知。

\--EOF--

#### FAQ 1：数据库服务器突然 CPU 100% 繁忙，咋办? ####

A ：一般情况下，这是由糟糕的 SQL 引起。建议抓取 [Slow Query Log][] ，针对 I/O 开销比较大(重点看全表扫描）的 SQL 进行优化。根据经验值，每个 CPU Core 一秒钟能处理 100-400MB 数据量。如果是大量的并发 I/O 操作，尽管存储的吞吐可能还没那么大，也可能会把 CPU "塞满"。

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## 本文相关评论|Comments(7) ##

xyb 的评论:

“CALC\_LOAD 每 5HZ 计算一次, 5HZ 为 5秒钟”这句话完全没看懂。HZ是衡量频率的，不是时间，5HZ一次是什么意思？5HZ代表的是一秒钟5次，如果要想表示5秒钟一次，那么频率应该是0.2HZ才对呀？

[June 23, 2008 10:32 AM][June 23_ 2008 10_32 AM]

[virushuo][] 的评论:

按照cpu数量报警有点保守了。一般大部分机器长期高于4都不会有太大问题。长期高于8会感觉到响应变缓慢了。

另外，建议讲一下cpu 占用100%，这个在unix通常不是衡量的重要指标，很多刚入门的，尤其是win转过来的，一看到这个就吓的要命。

[June 23, 2008 10:34 AM][June 23_ 2008 10_34 AM]

xyb 的评论:

看了看linux的内核，原来这里说的是有个变量叫HZ，Orz：  
[http://lxr.linux.no/linux/include/asm-i386/param.h\#L5][http_lxr.linux.no_linux_include_asm-i386_param.h_L5]

不同硬件架构的HZ定义不同，这跟硬件时钟应该有关系了。看起来i386的HZ = 100 ticks。同样的，文件中又定义了：  
\# define USER\_HZ 100  
\# define CLOCKS\_PER\_SEC (USER\_HZ)  
所以实际上1x HZ就是一秒，5x HZ就是五秒了。

可是……简写成5HZ实在太迷惑人了。

[June 23, 2008 10:45 AM][June 23_ 2008 10_45 AM]

[Fenng][] [![Author Profile Page][]][Fenng] 的评论:

@virushuo

一般的双CPU多核机器，Load 高于 4 问题不大

单CPU 就问题很大了

如果CPU 比较多，再高一些的确不是问题

[June 23, 2008 10:57 AM][June 23_ 2008 10_57 AM]

[广发聚丰][Link 4] 的评论:

cpu的开发得跟上！

[June 23, 2008 12:39 PM][June 23_ 2008 12_39 PM]

[twinsant][] 的评论:

补充一篇文章:  
Using LoadAvg for Performance Optimization  
[http://www.mysqlperformanceblog.com/2006/12/04/using-loadavg-for-performance-optimization/][http_www.mysqlperformanceblog.com_2006_12_04_using-loadavg-for-performance-optimization]

可以作为参考

[June 23, 2008 2:20 PM][June 23_ 2008 2_20 PM]

[阳朔][Link 5] 的评论:

路过,这里的东东太专业了

[June 24, 2008 2:43 AM][June 24_ 2008 2_43 AM]

[http_www.dbanotes.net_arch_unix_linux_load.html]: http://www.dbanotes.net/arch/unix_linux_load.html
[Fenng]: http://www.dbanotes.net/
[Link 1]: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/
[WikiPedia]: http://en.wikipedia.org/wiki/Load_%28computing%29
[UNIX_ Load Average Part 1_ How It Works]: http://www.teamquest.com/resources/gunther/display/5/
[CALC_LOAD _ 5HZ]: http://lxr.linux.no/linux/kernel/timer.c#L864
[Link 2]: http://lxr.linux.no/linux/kernel/timer.c#L623
[M_N]: http://www.dbanotes.net/techmemo/aix_6_new_features.html
[Gunther _ PPT]: http://nosheep.net/story/defining-unix-load-average/
[Slow Query Log]: http://www.dbanotes.net/database/mysql_slow_query.html
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[June 23_ 2008 2_20 PM]: http://www.dbanotes.net/arch/unix_linux_load.html#comment-71013
[Link 5]: http://www.ysly.com/
[June 24_ 2008 2_43 AM]: http://www.dbanotes.net/arch/unix_linux_load.html#comment-71016