Linux系统负载LoadAverage详解

 运维工程师在日常运维中经常使用w、top、uptime等命令来查看系统当前运行的负载情况。那么作为运维工程师是如何通过以上命令来判断系统当前负载是否已经达到极限了呢？为此笔者总结了一下如何通过loadaverage返回的数据来判断系统运行情况。

什么是Load？什么是Load Average?

Load用最通俗的语言说就是当前cpu需要干的工作量的多少。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）内平均负载。

top - 10:02:01 up 180 days, 19:34,  2 users,

load average: 2.77, 2.91, 2.72

以上数据代表1分钟，5分钟，15分钟内的CPU的平均负载。

如果系统cpu超负荷  load average会大于您机器的cpu数量，比如您机器2颗物理cpu在每颗物理cpu上又做了6颗逻辑CPU之后在每颗逻辑CPU上又实现了超线程后，假如此时你在系统中使用cat /proc/cpuinfo |grep 'processor'|wc –l返回24颗，如果load值（15分钟的返回值作为参考依据）长期在24以上，说明系统已经很繁忙了。

当然load值走高也不一定就是cpu资源紧张导致的，我们还需要结合vmstat工具进行确认和判断是cpu不足还是磁盘IO问题又或者是内存不足导致。

那么在Load average 高的情况下如何确定系统瓶颈呢？下面我就需要借助vmstat工具做进一步分析了。

[root@localhost ~]# vmstat 1

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

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

 1  0 256968  42428 159696 659584    0    0     0     0    0    0  1  0 99  0  0

 1  0 256968  42304 159696 659584    0    0     0     0 20689 31827  1  1 98  0 0

一、procs列

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。
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
二、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。

三、memory列
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。
四、swap列
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。

四、IO列
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。

五、cpu列
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。

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。

[root@localhost ~]# iostat -x 1 10

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

           0.33    0.00    0.08    0.04    0.00   99.55

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

sda               0.00    17.00  0.00  4.00     0.00   168.00    42.00     0.02    4.00   3.00   1.20

如果 %util 长期接近 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如果长期大于70% IO压力就比较大了,这时一般读取速度有较多的wait.