Linux 性能优化实战（倪朋飞）---平均负载
查看平均负载：
$ uptime20:32:31 up 33 min, 1 user, load average: 0.72, 0.63, 0.70
结果解释：
20:32:31 // 当前时间
up 33 min // 系统运行时间
1 user // 正在登录的用户数
0.72, 0.63, 0.70 // 分别为过去 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载
平均负载：处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，即平均活跃进程数。
可运行状态进程：正在使用 CPU 或正在等待 CPU 的进程。ps 后看到的 R 状态的进程。
不可中断进程：正处于内核态关键流程中的进程，且这些流程不可打断，如等待硬件设备 I/O 响应。ps 后看到的 D 状态的进程。是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。
平均负载的理想情况是等于 CPU 数。
查看 CPU 个数：
$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l
平均负载案例分析
准备
$ apt install stress
$ sudo apt install sysstat
stress 是一个 Linux 系统压力测试工具。
sysstat 包含了常用的 Linux 性能工具，用来监控和分析系统的性能。案例中会用到 mpstat 和 pidstat。
mpstat 是一个常用的多核 CPU 性能分析工具，用来实时查看 CPU 的性能指标及所有 CPU 的平均指标。
pidstat 是一个常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的 CPU、内存、I/O 及上下文切换等性能指标。
测试前的平均负载：
$ uptime20:53:18 up 54 min, 1 user, load average: 0.47, 0.46, 0.58
案例一：CPU 密集型进程
在第一个终端运行 stress，模拟 CPU 使用率 100% 的场景：
$ stress --cpu 1 --timeout 600
在第二个终端运行 uptime，查看平均负载的变化情况：
# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d uptime
... load average: 1.43, 1.00, 0.78
1 分钟的平均负载增加到 1.43。
在第三个终端运行 mpstat，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 4.13.0-45-generic (yjp-VirtualBox) 2019年04月23日 _x86_64_ (2 CPU)21时05分22秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
21时05分27秒 all 33.19 0.00 1.46 11.84 0.00 0.58 0.00 0.00 0.00 52.92
21时05分27秒 0 98.55 0.00 1.45 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
21时05分27秒 1 4.83 0.00 1.47 17.02 0.00 0.63 0.00 0.00 0.00 76.05
有一个 CPU 的使用率为 98.55%，而 iowait 为 0，说明平均负载升高是由 CPU 使用率过高导致。
用 pidstat 查看导致 CPU 使用率过高的进程：
# 间隔 5 秒后输出一组数据
$ pidstat -u 5 1
Linux 4.13.0-45-generic (yjp-VirtualBox) 2019年04月23日 _x86_64_ (2 CPU)21时11分15秒 UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command
21时11分20秒 1000 6697 98.01 1.00 0.00 99.00 0 stress
案例二：I/O 密集型进程
模拟 I/O 压力：
$ stress -i 1 --timeout 600
第二个终端中查看平均负载变化情况：
$ watch -d uptime
...load average: 1.93, 1.46, 1.21
1 分钟的平均负载慢慢升高到了 1.93
第三个终端中查看 CPU 使用率变化情况：
$ mpstat -P ALL 5 1
Linux 4.13.0-45-generic (yjp-VirtualBox) 2019年04月23日 _x86_64_ (2 CPU)21时20分51秒 CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
21时20分56秒 all 2.60 0.00 1.52 41.28 0.00 1.84 0.00 0.00 0.00 52.76
21时20分56秒 0 0.60 0.00 0.40 0.60 0.00 0.40 0.00 0.00 0.00 97.99
21时20分56秒 1 4.92 0.00 2.58 88.76 0.00 3.51 0.00 0.00 0.00 0.23Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle
Average: all 2.60 0.00 1.52 41.28 0.00 1.84 0.00 0.00 0.00 52.76
Average: 0 0.60 0.00 0.40 0.60 0.00 0.40 0.00 0.00 0.00 97.99
Average: 1 4.92 0.00 2.58 88.76 0.00 3.51 0.00 0.00 0.00 0.23
其中一个 CPU 使用率为 2.58%，而 iowait 为 88.76%，说明平均负载升高由 I/O 引起。
pidstat 查找高 I/O 进程：
$ pidstat -u 5 1
Linux 4.13.0-45-generic (yjp-VirtualBox) 2019年04月23日 _x86_64_ (2 CPU)21时21分22秒 UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command
21时21分27秒 0 8 0.00 0.20 0.00 0.20 1 rcu_sched
21时21分27秒 0 16 0.00 0.20 0.00 0.20 1 ksoftirqd/1
21时21分27秒 0 176 0.00 1.20 0.00 1.20 1 kworker/1:1H
21时21分27秒 0 177 0.00 0.40 0.00 0.40 0 kworker/0:1H
21时21分27秒 0 199 0.00 0.40 0.00 0.40 0 jbd2/sda1-8
21时21分27秒 0 866 5.78 1.39 0.00 7.17 1 snapd
21时21分27秒 0 1425 1.20 0.80 0.00 1.99 1 Xorg
21时21分27秒 0 1815 0.00 0.20 0.00 0.20 0 dockerd
21时21分27秒 1000 3350 0.80 1.59 0.00 2.39 0 compiz
21时21分27秒 0 6754 0.00 0.20 0.00 0.20 1 kworker/u4:1
21时21分27秒 1000 6987 0.20 4.98 0.00 5.18 0 stress
21时21分27秒 1000 6988 0.40 0.20 0.00 0.60 1 watch
21时21分27秒 1000 7087 0.20 0.20 0.00 0.40 1 pidstat
场景三：大量进程场景
模拟 8 个进程：
$ stress -c 8 --timeout 600
1 分钟的平均负载慢慢升高到了 8：
$ watch -d uptime
...load average: 8.00, 4.17, 2.43
查看进程情况，8 个进程争抢 2 个 CPU：
$ pidstat -u 5 1
Linux 4.13.0-45-generic (yjp-VirtualBox) 2019年04月23日 _x86_64_ (2 CPU)21时34分56秒 UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command
21时35分02秒 0 176 0.00 0.20 0.00 0.20 1 kworker/1:1H
21时35分02秒 0 199 0.00 0.20 0.00 0.20 1 jbd2/sda1-8
21时35分02秒 0 763 0.20 0.00 0.00 0.20 0 accounts-daemon
21时35分02秒 0 866 3.15 0.79 0.00 3.94 1 snapd
21时35分02秒 0 1425 1.77 1.77 0.00 3.54 1 Xorg
21时35分02秒 0 2029 0.20 0.20 0.00 0.39 1 docker-containe
21时35分02秒 1000 3350 0.59 0.79 0.00 1.38 0 compiz
21时35分02秒 1000 4433 0.20 0.00 0.00 0.20 1 gnome-terminal-
21时35分02秒 1000 7534 24.80 0.20 0.00 25.00 0 stress
21时35分02秒 1000 7535 21.46 1.77 0.00 23.23 1 stress
21时35分02秒 1000 7536 23.62 0.39 0.00 24.02 0 stress
21时35分02秒 1000 7537 22.83 0.59 0.00 23.43 1 stress
21时35分02秒 1000 7538 22.64 0.20 0.00 22.83 0 stress
21时35分02秒 1000 7539 21.85 1.57 0.00 23.43 1 stress
21时35分02秒 1000 7540 22.24 1.57 0.00 23.82 1 stress
21时35分02秒 1000 7541 23.82 0.20 0.00 24.02 0 stress
21时35分02秒 1000 7544 0.00 0.20 0.00 0.20 0 pidstat参考
倪朋飞. Linux 性能优化实战
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