性能測試-cpu負載和cpu利用率

概述

作壓力測試的時候，咱們常常會關注兩個指標，CPU利用率和CPU負載

　　Linux中，進程分爲三種狀態：

• 　　阻塞的進程blocked process

• 　　可運行的進程runnable process

• 　　正在運行的進程running process

　　當進程阻塞時，進程會等待I/O設備的數據或者系統調用。

　　進程處於可運行狀態時，它處在一個運行隊列中，與其餘可運行進程爭奪CPU

 

CPU使用率

CPU使用率指的是程序在運行期間實時佔用的CPU百分比，這是對一個時間段內CPU使用情況的統計。

經過這個指標能夠看出在某一個時間段內CPU被佔用的狀況

 

CPU負載（load） 

　　它指的是正在運行（running）和準備運行（runnable）的進程的總數，也就是是等待處理的任務隊列

load-average 

　　它指的就是特定時間內運行隊列中(在CPU上運行或者等待運行)的平均進程數。

　　在linux top命令中指的是是最近1分鐘、5分鐘和15分鐘的系統平均負載

　　若是一個進程知足如下條件，則其就會位於運行隊列中

　　- 它沒有在等待I/O操做的結果

　　- 它沒有主動進入等待狀態(也就是沒有調用wait)

　　- 沒有被中止

 

cpu負載的計算

　　CPU數量和CPU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，除去CPU性能上的差別，CPU負載是基於內核數來計算的。

　　「有多少內核，就有多少load」。如單核負載爲1.00，雙核負載爲2.00.以此類推。

 

舉例說明cpu負載

 

你們都要坐電梯坐電梯。假設一部電梯能站10我的，那當1-10人坐電梯時，能夠認爲電梯的load<1；
正好10人時，load=1；
超過10人時，load>1；
若是有15我的要坐電梯，那就是說能有10人直接上過山車，另外5人須要等待。
此時電梯的load=15/10 = 1.5
也就是說，1.5的負載表示系統當前滿負荷運轉，且還有至關於50%滿負荷的請求在等待

 

對於load average的臨界值，業內有兩種判斷依據

load average <= cpu核數 * 0.7

load average <= cpu核數 - 1

 

爲何會有高Load，低CPU使用率的狀況?

　　依然拿電梯的例子來講明。假設一共有20我的來坐電梯。電梯一次運行5分鐘。兩次運行之間，第一批10人下來，第二批10人來，電梯等人進來，加上關門時間時間也要3分鐘。這種狀況下電梯的使用率就是50%左右。而過山車的load是2。對應到咱們的CPU上，當運行的進程（線程）過多時，頻繁的上下文切換耗費了大量的CPU時間，致使真正用在運算的CPU時間片比較少（低CPU使用率），卻有不少進程在等待運行（高Load）。 

 

Cpu 利用率和 load 值高低沒有直必然關係

　　咱們作壓測的時候通常認爲 CPU 利用率和 Load 值是正比的關係，既Load 值越高，CPU 利用率就越高。

可是事實上有時候 Load 很高，CPU 利用率卻比較低（多核更可能出現分配不均的狀況）。

　　由於 Load 是等待處理的任務隊列，當你的應用在等待同步消息返回處理的同時，CPU 仍是會將時間切片分配給這些線程。

而真正須要 CPU 的那些線程，卻不得不在得不到時間片之後暫時放棄工做被掛起。

　　CPU利用率高也並不意味着負載就必定大，可能這個任務是一個CPU密集型的。CPU低利用率的狀況下也會有高Load Average的狀況。當CPU分配時間

片之後，是否使用徹底取決於使用者，所以徹底可能出現低利用率高Load Average的狀況。

　　所以在程序設計的時候要考慮如何利用好CPU的這個資源，如何均勻的將壓力分攤到各個CPU 上（有時候一個線程在不斷循環，致使單個CPU負荷很高）

 

再舉例

　　公共電話亭裏有一我的在打電話，後面有四我的在等待，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。公共電話在就至關於CPU，而正在打電話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。人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，打滿1分鐘，有的人可能前三十秒在找號碼，或者猶豫要不要打，後三十秒才真正開始打。若是把電話看做CPU，人數看做任務，

咱們能夠說前一我的（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，它一直在處於load

狀態。

　　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(cpu利用率和load沒有必然關係)。

 

　　在Linux系統中，能夠經過命令看到系統平均負載load-average的輸出

　　uptime

 

 

 

　　top

 

 

　　saq -q

runq-sz：運行隊列的長度（等待運行的進程數）

plist-sz：進程列表中進程（processes）和線程（threads）的數量

ldavg-1：最後1分鐘的系統平均負載（Systemload average）

ldavg-5：過去5分鐘的系統平均負載

ldavg-15：過去15分鐘的系統平均負載