Linux 如何檢視系統負載

Kingmax發表於2019-07-26
Linux負載

作業系統的負載狀態，反映了應用程式的資源使用情況，從中能找出應用程式最佳化的瓶頸所在。

系統平均負載，是指處於執行或不可打擾狀態的程式的平均數。\
處於執行，表示執行態，佔用CPU，或就緒態，等待CPU排程。\
不可打擾，表示阻塞，正在等待I/O

在 Linux 系統中，要檢視負載情況一般使用 uptime 命令（w 命令和 top 命令也行）*

一、uptime 命令

$ uptime\
16:33:56 up 69 days,  5:10,  1 user,  load average: 0.14, 0.24, 0.29

以上資訊的解析如下：

  • 16:33:56 : 當前時間
  • up 69 days, 5:10 : 系統執行了69天5小時10分
  • 1 user : 當前有1個使用者登入了系統load average: 0.14, 0.24, 0.29 : 系統在過去1分鐘內，5分鐘內，15分鐘內的平均負載
  • load average: 0.14, 0.24, 0.29 : 系統在過去1分鐘內，5分鐘內，15分鐘內的平均負載

平均負載解析

檢視邏輯 CPU 核心數：

$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l\
1\

執行結果表示，有 1 個邏輯 CPU 核心。以1個CPU核心為例，假設 CPU 每分鐘最多處理100個程式 –

  • load=0，沒有程式需要 CPU
  • load=0.5，CPU處理了 50 個程式
  • load=1, CPU 處理了 100 個程式，這時 CPU 已被佔滿，但系統還是能順暢運作的
  • load=1.5, CPU 處理了 100 個程式，還有 50 個程式正在排除等著 CPU 處理，這時，CPU 已經超負荷工作了

為了系統順暢執行，load 值最好不要超過 1.0，這樣就沒有程式需要等待了，所有程式都能第一時間得到處理。\
很顯然，1.0 是一個關鍵值，超過這個值，系統就不在最佳狀態了。 一般 0.7 是一個比較理想的值。\
另外，load 值的健康狀態還跟系統 CPU 核心數相關，如果 CPU 核心數為 2，那麼 load 值健康值應該為 2，以此類推。 \
評價系統的負載一般採用 15 分鐘內的那個平均負載值。

二、w 命令

$ w\
 17:47:40 up 69 days,  6:24,  1 user,  load average: 0.46, 0.26, 0.25\
USER     TTY      FROM              LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT\
lvinkim  pts/0    14.18.144.2      15:55    0.00s  0.02s  0.00s w

第1行 : 與 uptime 一相同。 \
第2行以下，當前登入使用者的列表。

三、top 命令

$ top\
top - 17:51:23 up 69 days,  6:28,  1 user,  load average: 0.31, 0.30, 0.26\
Tasks:  99 total,   1 running,  98 sleeping,   0 stopped,   0 zombie\
Cpu(s):  2.3%us,  0.2%sy,  0.0%ni, 97.4%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st\
Mem:   1922244k total,  1737480k used,   184764k free,   208576k buffers\
Swap:        0k total,        0k used,        0k free,   466732k cached\
\
  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                \
    1 root      20   0 19232 1004  708 S  0.0  0.1   0:01.17 init                                                                    \
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.01 kthreadd                                                                \
...

第1行 : 與 uptime 一相同。

第2行 : 程式數資訊。

  • Tasks: 99 total : 總共有 99 個程式
  • 1 running : 1 個程式正在佔用 CPU
  • 98 sleeping : 98 個睡眠程式
  • 0 stopped : 0 個停止的程式
  • 0 zombie : 0 個殭屍程式

第3行 : CPU 使用率

  • us (user): 非nice使用者程式佔用CPU的比率
  • sy (system): 核心、核心程式佔用CPU的比率
  • ni (nice): 使用者程式空間內改變過優先順序的程式佔用CPU比率
  • id (idle): CPU空閒比率，如果系統緩慢而這個值很高，說明系統慢的原因不是CPU負載高
  • wa (iowait): CPU等待執行I/O操作的時間比率，該指標可以用來排查磁碟I/O的問題，通常結合wa和id判斷
  • hi (Hardware IRQ): CPU處理硬體中斷所佔時間的比率
  • si (Software Interrupts): CPU處理軟體中斷所佔時間的比率
  • st (steal): 流逝的時間，虛擬機器中的其他任務所佔CPU時間的比率

需要注意的一些情形：

  • 使用者程式us佔比高，I/O操作wa低：說明系統緩慢的原因在於程式佔用大量CPU，通常還會伴有教低的空閒比率id，說明CPU空轉時間很少。
  • I/O操作wa低，空閒比率id高：可以排除CPU資源瓶頸的可能。
  • I/O操作wa高：說明I/O佔用了大量的CPU時間，需要檢查交換空間的使用，交換空間位於磁碟上，效能遠低於記憶體，當記憶體耗盡開始使用交換空間時，將會給效能帶來嚴重影響，所以對於效能要求較高的伺服器，一般建議關閉交換空間。另一方面，如果記憶體充足，但wa很高，說明需要檢查哪個程式佔用了大量的I/O資源。

更多負載情形，可在實際中靈活判斷。

四、iostat 命令

iostat命令可以檢視系統分割槽的IO使用情況

$ iostat \
Linux 2.6.32-573.22.1.el6.x86_64 (sgs02)   01/20/2017     _x86_64_   (1 CPU)\
\
avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle\
           2.29    0.00    0.25    0.04    0.00   97.41\
\
Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn\
vda               1.15         3.48        21.88   21016084  131997520

一些值得注意的IO指標 :

  • Device : 磁碟名稱
  • tps : 每秒I/O傳輸請求量
  • Blk_read/s : 每秒讀取多少塊，檢視塊大小可參考命令 tune2fs
  • Blk_wrtn/s : 每秒寫取多少塊
  • Blk_read : 一共讀了多少塊
  • –Blk_wrtn : 一共寫了多少塊

五、iotop 命令

iotop命令類似於top命令，但是顯示的是各個程式的I/O情況，對於定位I/O操作較重的程式有比較大的作用。\

# iotop\
Total DISK READ: 0.00 B/s | Total DISK WRITE: 774.52 K/s\
  TID  PRIO  USER     DISK READ  DISK WRITE  SWAPIN     IO>    COMMAND                                                                \
  272 be/3 root        0.00 B/s    0.00 B/s  0.00 %  4.86 % [jbd2/vda1-8]\
 9072 be/4 mysql       0.00 B/s  268.71 K/s  0.00 %  0.00 % mysqld\
 5058 be/4 lvinkim     0.00 B/s    3.95 K/s  0.00 %  0.00 % php-fpm: pool www\
    1 be/4 root        0.00 B/s    0.00 B/s  0.00 %  0.00 % init

可以看到不同任務的讀寫強度。

六、sysstat工具

很多時候當檢測到或者知道歷史的高負載狀況時，可能需要回放歷史監控資料，這時 sar 命令就派上用場了，sar命令同樣來自sysstat工具包，可以記錄系統的CPU負載、I/O狀況和記憶體使用記錄，便於歷史資料的回放。

sysstat的配置檔案在 /etc/sysconfig/sysstat 檔案，歷史日誌的存放位置為 /var/log/sa\
統計資訊都是每10分鐘記錄一次，每天的23:59會分割統計檔案，這些操作的頻率都在 /etc/cron.d/sysstat 檔案配置。\

七、sar 命令

使用sar命令檢視當天CPU使用：

$ sar\
Linux 2.6.32-431.23.3.el6.x86_64 (szs01)   01/20/2017     _x86_64_   (1 CPU)\
\
10:50:01 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle\
11:00:01 AM     all      0.45      0.00      0.22      0.40      0.00     98.93\
Average:        all      0.45      0.00      0.22      0.40      0.00     98.93

使用sar命令檢視當天記憶體使用：

$ sar -r\
Linux 2.6.32-431.23.3.el6.x86_64 (szs01)   01/20/2017     _x86_64_   (1 CPU)\
\
10:50:01 AM kbmemfree kbmemused  %memused kbbuffers  kbcached  kbcommit   %commit\
11:00:01 AM     41292    459180     91.75     44072    164620    822392    164.32\
Average:        41292    459180     91.75     44072    164620    822392    164.32

使用sar命令檢視當天IO統計記錄：

$ sar -b\
Linux 2.6.32-431.23.3.el6.x86_64 (szs01)   01/20/2017     _x86_64_   (1 CPU)\
\
10:50:01 AM       tps      rtps      wtps   bread/s   bwrtn/s\
11:00:01 AM      3.31      2.14      1.17     37.18     16.84\
Average:         3.31      2.14      1.17     37.18     16.84

更多 sar 用法，請 man sar 。

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