Linux CPU 負載和計算

      昨天查看Nagios警報信息，發現其中一臺服務器CPU負載太重，機器爲CentOS系統。信息以下：

2011-2-15 (星期二) 17:50WARNING - load average: 9.73, 10.67, 10.49

還有前兩個小時發出的警報信息：

2011-2-15 (星期二) 16:50WARNING - load average: 10.52, 10.10, 10.06

2011-2-15 (星期二) 15:40WARNING - load average: 8.27, 9.23, 9.48

1、警報信息的三個參數究竟是什麼意思？ 9.7三、10.6七、10.49分別表明前一分鐘，五分鐘，十五分鐘的平均CPU負載，最重要的指標是最後一個數字，即前15分鐘的平均CPU負載，這個數字越小越好。所謂CPU負載指的是一段時間內任務隊列的長度，通俗的講，就是一段時間內一共有多少任務在使用或等待使用CPU。
2、除了Nagios，還有哪些工具能夠查看CPU負載？ 可使用top命令、uptime命令，特別是top命令，功能強大，不只僅能夠用來查看CPU負載。   3、CPU負載怎麼理解？是否是CPU利用率？ 這裏要區別CPU負載和CPU利用率，它們是不一樣的兩個概念，但它們的信息能夠在同一個top命令中進行顯示。CPU利用率顯示的是程序在運行期間實時佔用的CPU百分比，而CPU負載顯示的是一段時間內正在使用和等待使用CPU的平均任務數。CPU利用率高，並不意味着負載就必定大。網上有篇文章舉了一個有趣比喻，拿打電話來講明二者的區別，我按本身的理解闡述一下。 某公用電話亭，有一我的在打電話，四我的在等待，每人限定使用電話一分鐘，如有人一分鐘以內沒有打完電話，只能掛掉電話去排隊，等待下一輪。電話在這裏就至關於CPU，而正在或等待打電話的人就至關於任務數。 在電話亭使用過程當中，確定會有人打完電話走掉，有人沒有打完電話而選擇從新排隊，更會有新增的人在這兒排隊，這我的數的變化就至關於任務數的增減。爲了統計平均負載狀況，咱們5秒鐘統計一次人數，並在第一、五、15分鐘的時候對統計狀況取平均值，從而造成第一、五、15分鐘的平均負載。 有的人拿起電話就打，一直打完1分鐘，而有的人可能前三十秒在找電話號碼，或者在猶豫要不要打，後三十秒才真正在打電話。若是把電話看做CPU，人數看做任務，咱們就說前一我的（任務）的CPU利用率高，後一我的（任務）的CPU利用率低。 固然， CPU並不會在前三十秒工做，後三十秒歇着，只是說，有的程序涉及到大量的計算，因此CPU利用率就高，而有的程序牽涉到計算的部分不多，CPU利用率天然就低。但不管CPU的利用率是高是低，跟後面有多少任務在排隊沒有必然關係。   4、瞭解了CPU負載的含義，咱們如何來下降服務器的CPU負載呢？ 最簡單辦法的是更換性能更好的服務器，不要想着僅僅提升CPU的性能，那沒有用，CPU要發揮出它最好的性能還須要其它軟硬件的配合。 在服務器其它方面配置合理的狀況下，CPU數量和CPU核心數（即內核數）都會影響到CPU負載，由於任務最終是要分配到CPU核心去處理的。兩塊CPU要比一塊CPU好，雙核要比單核好。 所以，咱們須要記住，除去CPU性能上的差別，CPU負載是基於內核數來計算的！有一個說法，「有多少內核，即有多少負載」。   5、那麼，本文開頭的CPU負載分擔到每一個CPU上的負載是多少呢？那就要看我這臺服務器有一共有多少個內核了。 Linux裏有一個/proc目錄，存放的是當前運行系統的虛擬映射，其中有一個文件爲cpuinfo，這個文件裏存放着CPU的信息。咱們能夠直接打開查看，或者過濾關鍵字進行查看，由於文件內容比較多，因此通常咱們須要過濾關鍵字。 /proc/cpuinfo文件按邏輯CPU而非真實CPU分段落顯示信息，每一個邏輯CPU的信息佔用一個段落，第一個邏輯CPU標識從0開始。咱們首先要明白這一點，至於什麼是邏輯CPU，下面會提到。要理解該文件中的CPU信息，有幾個相關的概念要知道： processor：邏輯CPU的標識 model name：真實CPU的型號信息 physical id：真實CPU和標識 cpu cores：真實CPU的內核數  

$>grep ‘model name’ /proc/cpuinfo |uniqmodel name : Intel(R) Xeon(R) CPU  E5320  @ 1.86GHz

$>grep ‘physical id’ /proc/cpuinfo |sort |uniq |wc -l2

$>grep ‘cpu cores’ /proc/cpuinfo |uniq2

能夠看出，該服務器CPU型號爲Intel(R) Xeon(R) CPU E5320，雙CPU，每一個CPU都是雙核，至關於服務器有4個內核。 前面咱們說CPU負載是基於CPU內核數計算的，那麼之前十五分鐘的平均負載數10.49爲例，咱們能夠得出，這臺服務器每一個CPU的負載爲5.245，再分配到內核上，每一個內核的負載爲2.6左右。 這個負載是不是合理的呢？那就要看理想CPU負載的標準是什麼樣子的了。   6、CPU負載爲多少纔算比較理想？ 這個有爭議，各有各的說法，我我的比較贊同CPU負載小於等於0.7算是一種理想狀態。 無論某個CPU的性能有多好，1秒鐘能處理多少任務，咱們能夠認爲它可有可無，雖然事實並不是如此。在評估CPU負載時，咱們只以5秒鐘爲單位爲統計任務隊列長度。若是每隔5秒鐘統計的時候，發現任務隊列長度都是1，那麼CPU負載就爲1。假如咱們只有一個單核的CPU，負載一直爲1，意味着沒有任務在排隊，還不錯。 上面提到的我那臺服務器，是雙核又CPU，等因而有4個內核，每一個內核的負載爲1的話，總負載爲4。這就是說，若是我那臺服務器的CPU負載長期保持在4左右，還能夠接受。但實際上CPU負載已經達到9以上了，因此就很麻煩了。   可是每一個內核的負載爲1，並不能算是一種理想狀態！這意味着咱們的CPU一直很忙，不得悠閒。網上有說理想的狀態是每一個內核的負載爲0.7左右，我比較贊同，0.7乘之內核數，得出服務器理想的CPU負載，好比我這臺服務器，負載在3.0如下就能夠。   7、下面關於邏輯CPU的描述，所有來自網上： 如今的服務器通常都使用了「超線程」（Hyper-Threading，簡稱HT）技術來提升CPU的性能。超線程技術是在一顆CPU同時執行多個程序而共同分享一顆CPU內的資源，理論上要像兩顆CPU同樣在同一時間執行兩個線程。 雖然採用超線程技術能同時執行兩個線程，但它並不象兩個真正的CPU那樣，每各CPU都具備獨立的資源。當兩個線程都同時須要某一個資源時，其中一個要暫時中止，並讓出資源，直到這些資源閒置後才能繼續。所以超線程的性能並不等於兩顆CPU的性能。 具備超線程技術的CPU還有一些其它方面的限制。   8、學習過程當中參考了下列文檔，在此一併感謝： http://www.gracecode.com/archives/2973/ http://xuev.blogbus.com/logs/37835586.html