linulinux 系统负载的问题

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linulinux 系统负载的问题

1：load Average

1.1：什么是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

compute system is doing）

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。【参考

文章：unix Load Average Part1：How It Works】

1.2：查看指令：

w or uptime or procinfo or top

load average: 0.02, 0.27, 0.17

1 per/minute 5 per/minute 15 per/minute

1.3：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。如果平均负载始终在1.2一下，而你有2颗cup 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

1.4：Load 与容量规划（Capacity Planning）

一般是会根据15分钟那个load 平均值为首先。

1.5：Load 误解：

1：系统load 高一定是性能有问题。

真相：Load 高也许是因为在进行cpu 密集型的计算

2：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计过多了。但队列中的任务实际可能是耗Cpu 的，也可能是耗

i/0 奶子其他因素的。

3：系统长期Load 高，首先增加CPU

真相：Load 只是表象，不是实质。增加CPU 个别情况下会临时看到Load 下降，但治标不治本。

2：在Load average 高的情况下如何鉴别系统瓶颈。

是CPU 不足，还是io 不够快造成或是内存不足？

2.1：查看系统负载vmstat

Vmstat

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa

0 0 100152 2436 97200 289740 0 1 34 45 99 33 0 0 99 0

procs

r 列表示运行和等待cpu 时间片的进程数，如果长期大于1，说明cpu 不足，需要增加cpu。

b 列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。

cpu 表示cpu 的使用状态

us 列显示了用户方式下所花费CPU 时间的百分比。us 的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu 时间多，但

是如果长期大于50%，需要考虑优化用户的程序。

sy 列显示了内核进程所花费的cpu 时间的百分比。这里us + sy 的参考值为80%，如果us+sy 大于80%说明

可能存在CPU 不足。

wa 列显示了IO 等待所占用的CPU 时间的百分比。这里wa 的参考值为30%，如果wa 超过30%，说明IO 等

待严重，这可能是磁盘大量随机访问造成的，也可能磁盘或者磁盘访问控制器的带宽瓶颈造成的(主要是块操

作)。

id 列显示了cpu 处在空闲状态的时间百分比

system 显示采集间隔内发生的中断数

in 列表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数。

cs 列表示每秒产生的上下文切换次数，如当cs 比磁盘I/O 和网络信息包速率高得多，都应进行进一步调查。

memory

swpd 切换到内存交换区的内存数量(k 表示)。如果swpd 的值不为0，或者比较大，比如超过了100m，只要

si、so 的值长期为0，系统性能还是正常

free 当前的空闲页面列表中内存数量(k 表示)

buff 作为buffer cache 的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。

cache: 作为page cache 的内存数量，一般作为文件系统的cache，如果cache 较大，说明用到cache 的文件较

多，如果此时IO 中bi 比较小，说明文件系统效率比较好。

swap

si 由内存进入内存交换区数量。

so 由内存交换区进入内存数量。

IO

bi 从块设备读入数据的总量（读磁盘）（每秒kb）。

bo 块设备写入数据的总量（写磁盘）（每秒kb）

这里我们设置的bi+bo 参考值为1000，如果超过1000，而且wa 值较大应该考虑均衡磁盘负载，可以结合iostat

输出来分析。

2.2：查看磁盘负载iostat

每隔2秒统计一次磁盘IO 信息，直到按Ctrl+C 终止程序，-d 选项表示统计磁盘信息， -k 表示以每秒KB 的

形式显示，-t 要求打印出时间信息，2 表示每隔2 秒输出一次。第一次输出的磁盘IO 负载状况提供了关于

自从系统启动以来的统计信息。随后的每一次输出则是每个间隔之间的平均IO 负载状况。

# iostat -x 1 10

Linux 2.6.18-92.el5xen 02/03/2009

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle

1.10 0.00 4.82 39.54 0.07 54.46

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util

sda 0.00 3.50 0.40 2.50 5.60 48.00 18.48 0.00 0.97 0.97 0.28

sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

sdc 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

sdd 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

sde 0.00 0.10 0.30 0.20 2.40 2.40 9.60 0.00 1.60 1.60 0.08

sdf 17.40 0.50 102.00 0.20 12095.20 5.60 118.40 0.70 6.81 2.09 21.36

sdg 232.40 1.90 379.70 0.50 76451.20 19.20 201.13 4.94 13.78 2.45 93.16

rrqm/s: 每秒进行merge 的读操作数目。即delta(rmerge)/s

wrqm/s: 每秒进行merge 的写操作数目。即delta(wmerge)/s

r/s: 每秒完成的读I/O 设备次数。即delta(rio)/s

w/s: 每秒完成的写I/O 设备次数。即delta(wio)/s

rsec/s: 每秒读扇区数。即delta(rsect)/s

wsec/s: 每秒写扇区数。即delta(wsect)/s

rkB/s: 每秒读K 字节数。是rsect/s 的一半，因为每扇区大小为512字节。(需要计算)

wkB/s: 每秒写K 字节数。是wsect/s 的一半。(需要计算)

avgrq-sz: 平均每次设备I/O 操作的数据大小(扇区)。delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)

avgqu-sz: 平均I/O 队列长度。即delta(aveq)/s/1000 (因为aveq 的单位为毫秒)。

await: 平均每次设备I/O 操作的等待时间(毫秒)。即delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)

svctm: 平均每次设备I/O 操作的服务时间(毫秒)。即delta(use)/delta(rio+wio)

%util: 一秒中有百分之多少的时间用于I/O 操作，或者说一秒中有多少时间I/O 队列是非空的。即

delta(use)/s/1000 (因为use 的单位为毫秒)

如果%util 接近100%，说明产生的I/O 请求太多，I/O 系统已经满负荷，该磁盘

可能存在瓶颈。

idle 小于70% IO 压力就较大了,一般读取速度有较多的wait.

同时可以结合vmstat 查看查看b 参数(等待资源的进程数)和wa 参数(IO 等待所占用的CPU 时间的百分比,

高过30%时IO 压力高)

另外还可以参考

一般:

svctm < await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，

svctm 的大小一般和磁盘性能有关:CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多也会间接导致svctm 的增

加。

await: await 的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及I/O 队列的长度和I/O 请求的发出模式。

如果svctm 比较接近await，说明I/O 几乎没有等待时间；

如果await 远大于svctm，说明I/O 队列太长，应用得到的响应时间变慢，

如果响应时间超过了用户可以容许的范围，这时可以考虑更换更快的磁盘，调整内核elevator 算法，优化

应用，或者升级CPU。

队列长度(avgqu-sz)也可作为衡量系统I/O 负荷的指标，但由于avgqu-sz 是按照单位时间的平均值，所

以不能反映瞬间的I/O 洪水。

别人一个不错的例子.(I/O 系统vs. 超市排队)

举一个例子，我们在超市排队checkout 时，怎么决定该去哪个交款台呢? 首当是看排的队人数，5个人

总比20人要快吧?除了数人头，我们也常常看看前面人购买的东西多少，如果前面有个采购了一星期食品的大

妈，那么可以考虑换个队排了。还有就是收银员的速度了，如果碰上了连钱都点不清楚的新手，那就有的等

了。另外，时机也很重要，可能5分钟前还人满为患的收款台，现在已是人去楼空，这时候交款可是很爽啊，

当然，前提是那过去的5 分钟里所做的事情比排队要有意义(不过我还没发现什么事情比排队还无聊的)。

I/O 系统也和超市排队有很多类似之处:

r/s+w/s 类似于交款人的总数

平均队列长度(avgqu-sz)类似于单位时间里平均排队人的个数

平均服务时间(svctm)类似于收银员的收款速度

平均等待时间(await)类似于平均每人的等待时间

平均I/O 数据(avgrq-sz)类似于平均每人所买的东西多少

I/O 操作率(%util)类似于收款台前有人排队的时间比例。

我们可以根据这些数据分析出I/O 请求的模式，以及I/O 的速度和响应时间。

下面是别人写的这个参数输出的分析

# iostat -x 1

avg-cpu: %user %nice %sys %idle

16.24 0.00 4.31 79.44

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util

/dev/cciss/c0d0

0.00 44.90 1.02 27.55 8.16 579.59 4.08 289.80 20.57 22.35 78.21 5.00 14.29

/dev/cciss/c0d0p1

0.00 44.90 1.02 27.55 8.16 579.59 4.08 289.80 20.57 22.35 78.21 5.00 14.29

/dev/cciss/c0d0p2

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

上面的iostat 输出表明秒有28.57 次设备I/O 操作: 总IO(io)/s = r/s(读) +w/s(写) = 1.02+27.55 = 28.57

(次/秒) 其中写操作占了主体(w:r = 27:1)。

平均每次设备I/O 操作只需要5ms 就可以完成，但每个I/O 请求却需要等上78ms，为什么? 因为发出

的I/O 请求太多(每秒钟约29 个)，假设这些请求是同时发出的，那么平均等待时间可以这样计算:

平均等待时间= 单个I/O 服务时间* ( 1 + 2 + ... + 请求总数-1) / 请求总数

应用到上面的例子: 平均等待时间= 5ms * (1+2+...+28)/29 = 70ms，和iostat 给出的78ms 的平均等待时

间很接近。这反过来表明I/O 是同时发起的。

每秒发出的I/O 请求很多(约29 个)，平均队列却不长(只有2 个左右)，这表明这29 个请求的到来

并不均匀，大部分时间I/O 是空闲的。

一秒中有14.29% 的时间I/O 队列中是有请求的，也就是说，85.71% 的时间里I/O 系统无事可做，所

有29 个I/O 请求都在142毫秒之内处理掉了。

delta(ruse+wuse)/delta(io) = await = 78.21 => delta(ruse+wuse)/s=78.21 * delta(io)/s = 78.21*28.57 =2232.8，表

明每秒内的I/O 请求总共需要等待2232.8ms。所以平均队列长度应为2232.8ms/1000ms = 2.23，而iostat 给出

的平均队列长度(avgqu-sz) 却为22.35，为什么?! 因为iostat 中有bug，avgqu-sz 值应为2.23，而不是

22.35。

从以下链接摘录

http://hi.baidu.com/coolhayy/blog/item/7a311da2750f5ca7caefd0e9.html





http://cqfish.blog.51cto.com/622299/140776