刘文奇

系统平均负载

5/11/2019 系统平均负载

# 什么是系统平均负载(Load average)？

在Linux系统中，uptime、w、top等命令都会有系统平均负载load average的输出，那么什么是系统平均负载呢？

系统平均负载被定义为在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数。如果一个进程满足以下条件则其就会位于运行队列中：

  • 它没有在等待I/O操作的结果
  • 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用'wait')
  • 没有被停止(例如：等待终止)

例如：

　　[root@opendigest root]# uptime
　　7:51pm up 2 days, 5:43, 2 users, load average: 8.13, 5.90, 4.94
1
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命令输出的最后内容表示在过去的1、5、15分钟内运行队列中的平均进程数量。

一般来说只要每个CPU的当前活动进程数不大于3那么系统的性能就是良好的，如果每个CPU的任务数大于5，那么就表示这台机器的性能有严重问题。对于 上面的例子来说，假设系统有两个CPU，那么其每个CPU的当前任务数为：8.13/2=4.065。这表示该系统的性能是可以接受的。

# Load average的算法

上面的输出数据是每隔5秒钟检查一次活跃的进程数，然后根据这个数值算出来的。如果这个数除以CPU的数目，结果高于5的时候就表明系统在超负荷运转了。其算法(摘自Linux 2.4的内核代码)如下：

文件: include/linux/sched.h:

#define FSHIFT 11 /* nr of bits of precision */
#define FIXED_1 (1<#define LOAD_FREQ (5*HZ) /* 5 sec intervals */
#define EXP_1 1884 /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point, 2048/pow(exp(1), 5.0/60) */
#define EXP_5 2014 /* 1/exp(5sec/5min), 2048/pow(exp(1), 5.0/300) */
#define EXP_15 2037 /* 1/exp(5sec/15min), 2048/pow(exp(1), 5.0/900) */
#define CALC_LOAD(load,exp,n) \
load *= exp; \
load = n*(FIXED_1-exp); \
load >>= FSHIFT;
/**********************************************************/
文件: kernel/timer.c:
unsigned long avenrun[3];
static inline void calc_load(unsigned long ticks)
{
    unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
    static int count = LOAD_FREQ;
    count -= ticks;
    if (count < 0) {
    count = LOAD_FREQ;
    active_tasks = count_active_tasks();
    CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
    CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
    CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
    }
}
/**********************************************************/
文件: fs/proc/proc_misc.c:
#define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
#define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)

static int loadavg_read_proc(char *page, char **start, off_t off,
int count, int *eof, void *data)
{
    int a, b, c;
    int len;
    a = avenrun[0] (FIXED_1/200);
    b = avenrun[1] (FIXED_1/200);
    c = avenrun[2] (FIXED_1/200);
    len = sprintf(page,"%d.d %d.d %d.d %ld/%d %d ",
    LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
    LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
    LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
    nr_running(), nr_threads, last_pid);
    return proc_calc_metrics(page, start, off, count, eof, len);
}
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# /proc/loadavg 各项数据的含义

/proc文件系统是一个虚拟的文件系统，不占用磁盘空间，它反映了当前操作系统在内存中的运行情况，查看/proc下的文件可以聊寄到系统的运行状态。查看系统平均负载使用cat /proc/loadavg命令，输出结果如下：

0.27 0.36 0.37 4/83 4828/
1

前三个数字大家都知道，是1、5、15分钟内的平均进程数（有人认为是系统负荷的百分比，其实不然，有些时候可以看到200甚至更多）。后面两个呢，一个的分子是正在运行的进程数，分母是进程总数；另一个是最近运行的进程ID号。

# 查看系统平均负载的常用命令

  1. cat /proc/loadavg

  2. uptime

  • 名称： uptime
  • 使用权限： 所有使用者
  • 使用方式： uptime [-V]
  • 说明： uptime提供使用者下面的资讯，不需其他参数：

现在的时间 系统开机运转到现在经过的时间 连线的使用者数量 最近一分钟，五分钟和十五分钟的系统负载

  • 参数： -V 显示版本资讯。

范例： uptime 其结果为：

10:41am up 5 days, 10 min, 1 users, load average: 0.00, 0.00, 1.99
1
  1. w

功能说明：显示目前登入系统的用户信息。

语　　法：w [-fhlsuV][用户名称]

补充说明：执行这项指令可得知目前登入系统的用户有那些人，以及他们正在执行的程序。单独执行w 指令会显示所有的用户，您也可指定用户名称，仅显示某位用户的相关信息。

参　　数：

  • -f 　开启或关闭显示用户从何处登入系统。
  • -h 　不显示各栏位的标题信息列。
  • -l 　使用详细格式列表，此为预设值。
  • -s 　使用简洁格式列表，不显示用户登入时间，终端机阶段作业和程序所耗费的CPU时间。
  • -u 　忽略执行程序的名称，以及该程序耗费CPU时间的信息。
  • -V 　显示版本信息。
  1. top

功能说明：显示，管理执行中的程序。 语　　法：top [bciqsS][d <间隔秒数>][n <执行次数>] 补充说明：执行top指令可显示目前正在系统中执行的程序，并通过它所提供的互动式界面，用热键加以管理。 参　　数：

  • -b 　使用批处理模式。
  • -c 　列出程序时，显示每个程序的完整指令，包括指令名称，路径和参数等相关信息。
  • -d<间隔秒数> 　设置top监控程序执行状况的间隔时间，单位以秒计算。
  • -i 　执行top指令时，忽略闲置或是已成为Zombie的程序。
  • -n<执行次数> 　设置监控信息的更新次数。
  • -q 　持续监控程序执行的状况。
  • -s 　使用保密模式，消除互动模式下的潜在危机。
  • -S 　使用累计模式，其效果类似ps指令的"-S"参数。
  1. tload

功能说明： 显示系统负载状况。

语　　法： tload [-V][-d <间隔秒数>][-s <刻度大小>][终端机编号]

补充说明： tload指令使用ASCII字符简单地以文字模式显示系统负载状态。假设不给予终端机编号，则会在执行tload指令的终端机显示负载情形。

参　　数：

  • -d<间隔秒数>　设置tload检测系统负载的间隔时间，单位以秒计算。
  • -s<刻度大小> 　设置图表的垂直刻度大小，单位以列计算。
  • -V 　显示版本信息。