.: 賣子求榮 :.: 理解Linux系統負荷

在Linux系統中，我們一般使用uptime命令查看（w命令和top命令也行）。（另外，它們在蘋果公司的Mac電腦上也適用。）

你在終端窗口鍵入uptime，系統會返回一行信息。

這行信息的後半部分，顯示"load average"，它的意思是"系統的平均負荷"，裡面有三個數字，我們可以從中判斷系統負荷是大還是小。

為什麼會有三個數字呢？你從手冊中查到，它們的意思分別是1分鐘、5分鐘、15分鐘內系統的平均負荷。

如果你繼續看手冊，它還會告訴你，當CPU完全空閒的時候，平均負荷為0；當CPU工作量飽和的時候，平均負荷為1。

那麼很顯然，"load average"的值越低，比如等於0.2或0.3，就說明電腦的工作量越小，系統負荷比較輕。

但是，什麼時候能看出系統負荷比較重呢？等於1的時候，還是等於0.5或等於1.5的時候？如果1分鐘、5分鐘、15分鐘三個值不一樣，怎麼辦？

二、一個類比

判斷系統負荷是否過重，必須理解load average的真正含義。下面，我根據"Understanding Linux CPU Load"這篇文章，嘗試用最通俗的語言，解釋這個問題。

首先，假設最簡單的情況，你的電腦只有一個CPU，所有的運算都必須由這個CPU來完成。

那麼，我們不妨把這個CPU想像成一座大橋，橋上只有一根車道，所有車輛都必須從這根車道上通過。（很顯然，這座橋只能單向通行。）

系統負荷為0，意味著大橋上一輛車也沒有。

系統負荷為0.5，意味著大橋一半的路段有車。

系統負荷為1.0，意味著大橋的所有路段都有車，也就是說大橋已經"滿"了。但是必須注意的是，直到此時大橋還是能順暢通行的。

系統負荷為1.7，意味著車輛太多了，大橋已經被佔滿了（100%），後面等著上橋的車輛為橋面車輛的70%。以此類推，系統負荷2.0，意味著等待上橋的車輛與橋面的車輛一樣多；系統負荷3.0，意味著等待上橋的車輛是橋面車輛的2倍。總之，當系統負荷大於1，後面的車輛就必須等待了；系統負荷越大，過橋就必須等得越久。

CPU的系統負荷，基本上等同於上面的類比。大橋的通行能力，就是CPU的最大工作量；橋樑上的車輛，就是一個個等待CPU處理的進程（process）。

如果CPU每分鐘最多處理100個進程，那麼系統負荷0.2，意味著CPU在這1分鐘裡只處理20個進程；系統負荷1.0，意味著CPU在這1分鐘裡正好處理100個進程；系統負荷1.7，意味著除了CPU正在處理的100個進程以外，還有70個進程正排隊等著CPU處理。

為了電腦順暢運行，系統負荷最好不要超過1.0，這樣就沒有進程需要等待了，所有進程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，你要動手干預了。

三、系統負荷的經驗法則

1.0是系統負荷的理想值嗎？

不一定，系統管理員往往會留一點餘地，當這個值達到0.7，就應當引起注意了。經驗法則是這樣的：

當系統負荷持續大於0.7，你必須開始調查了，問題出在哪裡，防止情況惡化。

當系統負荷持續大於1.0，你必須動手尋找解決辦法，把這個值降下來。

當系統負荷達到5.0，就表明你的系統有很嚴重的問題，長時間沒有響應，或者接近死機了。你不應該讓系統達到這個值。

四、多處理器

上面，我們假設你的電腦只有1個CPU。如果你的電腦裝了2個CPU，會發生什麼情況呢？

2個CPU，意味著電腦的處理能力翻了一倍，能夠同時處理的進程數量也翻了一倍。

還是用大橋來類比，兩個CPU就意味著大橋有兩根車道了，通車能力翻倍了。

所以，2個CPU表明系統負荷可以達到2.0，此時每個CPU都達到100%的工作量。推廣開來，n個CPU的電腦，可接受的系統負荷最大為n.0。

五、多核處理器

芯片廠商往往在一個CPU內部，包含多個CPU核心，這被稱為多核CPU。

在系統負荷方面，多核CPU與多CPU效果類似，所以考慮系統負荷的時候，必須考慮這台電腦有幾個CPU、每個CPU有幾個核心。然後，把系統負荷除以總的核心數，只要每個核心的負荷不超過1.0，就表明電腦正常運行。

怎麼知道電腦有多少個CPU核心呢？

"cat /proc/cpuinfo"命令，可以查看CPU信息。"grep -c 'model name' /proc/cpuinfo"命令，直接返回CPU的總核心數。

六、最佳觀察時長

最後一個問題，"load average"一共返回三個平均值----1分鐘系統負荷、5分鐘系統負荷，15分鐘系統負荷，----應該參考哪個值？

如果只有1分鐘的系統負荷大於1.0，其他兩個時間段都小於1.0，這表明只是暫時現象，問題不大。

如果15分鐘內，平均系統負荷大於1.0（調整CPU核心數之後），表明問題持續存在，不是暫時現象。所以，你應該主要觀察"15分鐘系統負荷"，將它作為電腦正常運行的指標。

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[參考文獻]

1. Understanding Linux CPU Load

2. Wikipedia - Load (computing)

（完）