理解Linux系统负荷 (修订版)

前言

正文

一、查看系统负荷

如果你的电脑很慢，你或许想查看一下，它的工作量是否太大了。 
在Linux系统中，我们一般使用uptime命令查看（w命令和top命令也行）。 

这行信息的后半部分，显示”load average”，它的意思是”系统的平均负荷”，里面有三个数字，我们可以从中判断系统负荷是大还是小。

它们的意思分别是1分钟、5分钟、15分钟内系统的平均负荷。 
p s:当CPU完全空闲的时候，平均负荷为0；当CPU工作量饱和的时候，平均负荷为1。 
那么很显然，”load average”的值越低，比如等于0.2或0.3，就说明电脑的工作量越小，系统负荷比较轻。 
但是，什么时候能看出系统负荷比较重呢？等于1的时候，还是等于0.5或等于1.5的时候？如果1分钟、5分钟、15分钟三个值不一样，怎么办？

二、一个类比

判断系统负荷是否过重，必须理解load average的真正含义。”Understanding Linux CPU Load”这篇文章，尝试用最通俗的语言，解释这个问题。

首先，假设最简单的情况，你的电脑只有一个CPU，所有的运算都必须由这个CPU来完成。 
那么，我们不妨把这个CPU想象成一座大桥，桥上只有一根车道，所有车辆都必须从这根车道上通过。（很显然，这座桥只能单向通行。）

• 系统负荷为0，意味着大桥上一辆车也没有。

• 系统负荷为0.5，意味着大桥一半的路段有车。

• 系统负荷为1.0，意味着大桥的所有路段都有车，也就是说大桥已经”满”了。但是必须注意的是，直到此时大桥还是能顺畅通行的。

 
系统负荷为1.7，意味着车辆太多了，大桥已经被占满了（100%），后面等着上桥的车辆为桥面车辆的70%。以此类推，系统负荷2.0，意味着等待上桥的车辆与桥面的车辆一样多；系统负荷3.0，意味着等待上桥的车辆是桥面车辆的2倍。总之，当系统负荷大于1，后面的车辆就必须等待了；系统负荷越大，过桥就必须等得越久。 
 
CPU的系统负荷，基本上等同于上面的类比。大桥的通行能力，就是CPU的最大工作量；桥梁上的车辆，就是一个个等待CPU处理的进程（process）。 
如果CPU每分钟最多处理100个进程，那么系统负荷0.2，意味着CPU在这1分钟里只处理20个进程；系统负荷1.0，意味着CPU在这1分钟里正好处理100个进程；系统负荷1.7，意味着除了CPU正在处理的100个进程以外，还有70个进程正排队等着CPU处理。 
为了电脑顺畅运行，系统负荷最好不要超过1.0，这样就没有进程需要等待了，所有进程都能第一时间得到处理。很显然，1.0是一个关键值，超过这个值，系统就不在最佳状态了，你要动手干预了。

系统负荷的经验法则

1.0是系统负荷的理想值吗？ 
不一定，系统管理员往往会留一点余地，当这个值达到0.7，就应当引起注意了。经验法则是这样的：

• 当系统负荷持续大于0.7，你必须开始调查了，问题出在哪里，防止情况恶化。
• 当系统负荷持续大于1.0，你必须动手寻找解决办法，把这个值降下来。
• 当系统负荷达到5.0，就表明你的系统有很严重的问题，长时间没有响应，或者接近死机了。你不应该让系统达到这个值。

四、多处理器

上面，我们假设你的电脑只有1个CPU。如果你的电脑装了2个CPU，会发生什么情况呢？ 
2个CPU，意味着电脑的处理能力翻了一倍，能够同时处理的进程数量也翻了一倍。 
还是用大桥来类比，两个CPU就意味着大桥有两根车道了，通车能力翻倍了。 

所以，2个CPU表明系统负荷可以达到2.0，此时每个CPU都达到100%的工作量。推广开来，n个CPU的电脑，可接受的系统负荷最大为n.0。

五、多核处理器

芯片厂商往往在一个CPU内部，包含多个CPU核心，这被称为多核CPU。 
在系统负荷方面，多核CPU与多CPU效果类似，所以考虑系统负荷的时候，必须考虑这台电脑有几个CPU、每个CPU有几个核心。然后，把系统负荷除以总的核心数，只要每个核心的负荷不超过1.0，就表明电脑正常运行。

怎么知道电脑有多少个CPU核心呢？ 
“cat /proc/cpuinfo”命令，可以查看CPU信息。”grep -c ‘model name’ /proc/cpuinfo”命令，直接返回CPU的总核心数。

最佳观察时长

最后一个问题，”load average”一共返回三个平均值—-1分钟系统负荷、5分钟系统负荷，15分钟系统负荷，—-应该参考哪个值？

如果只有1分钟的系统负荷大于1.0，其他两个时间段都小于1.0，这表明只是暂时现象，问题不大。

如果15分钟内，平均系统负荷大于1.0（调整CPU核心数之后），表明问题持续存在，不是暂时现象。所以，你应该主要观察”15分钟系统负荷”，将它作为电脑正常运行的指标。

[参考文献] 
1. Understanding Linux CPU Load

2. Wikipedia - Load (computing)

总结

AIX监视工具——nmon和topas

topas  ; w;

1.opas工具类似于Linux系统的top命令，但是比top命令强大。nmon和topas可以相互切换，通过“~”键

  ps:

a.topas能够监视的信息没有超出nmon的范围，可能本身偏重于展示吧，能够将系统的全局信息，

  b.nmon -f -s 10 -c 60

        该命令表示以标准的输出文件的方式（-f）捕获数据，每10秒捕获1次，共捕获60次。

topas可以通过大写的快捷键如W、L、D、E、C、G、F、T、V、M等，来开启单独的WLM面板、逻辑分区/cpu面板、磁盘面板、网络面板、Cross-LPAR面板、Cluster面板、文件系统面板、磁带面板、卷组面板、内存拓扑面板等字面板，此处就不详细展开了。

 nmon命令实时监控系统资源消耗情况

• CPU实时信息，按小写c键
• 内存实时信息，按小写m键
• 网络实时信息，按小写n键
• 磁盘实时信息，按小写d键

• 按r键，显示系统资源信息
• 按p键，显示LPAR信息
• 按k键，显示内核资源信息
• 按l键，以long term的方式显示CPU信息
• 按M键，显示不同大小页的相关参数：
• 按n键，显示网络接口统计信息
• 按N键，显示NFS相关信息
• 按P键，显示Page Space相关统计信息
• 按D键，显示磁盘IO统计信息
• 按o键，显示磁盘忙闲图
• 按a键，显示磁盘Adapter统计信息
• 按e键，显示ESS vpath统计信息
• 按V键，显示VG卷组统计信息
• 按^键，显示FC Adapter统计信息
• 按O键，显示VIOS SEA统计信息
• 按t键，相当于Linux的top
• 按A键，显示异步IO统计信息

• 如按W键，显示WorkLoadManagment统计的相关负载信息
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