CPU性能（一）：什么是负载（load）？什么是平均负载（load average）？Linux中如何查看和分析这些数据？

在很早之前，我在一篇文章中总结了 htop 命令的使用，和 其中一些数据的含义。从那以后以后我深感对于一个程序员来讲，学会如何查看CPU使用情况，学会理解CUP如何工作非常的重要。
接下来跟着我一起开始学习理解CPU性能吧！PS：大神请关闭忽略 ：）
使用的环境

Ubuntu 16.04 （vagrant + virtualbox构建的虚拟机）
4 核CPU
常用命令 htop、top & uptime

在我们想了解机器资源使用情况时，我们经常使用的命令有 **htop、top 和 uptime **，比如这样
$ uptime
07:05:47 up 6 min, 1 user, load average: 0.13, 0.32, 0.20

07:05:47 当前时间

up 6 min 系统运行时长

1 user 当前登录用户数量

load average：

0.13 过去1分钟平均负载

0.32 过去5分钟平均负载

0.20 过去15分钟平均负载

继续往下走，现在你可能的疑惑是——啥是平均负载？
误区纠正：这里平均负载（如0.13）并不是CPU的使用率是 13%。而是系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，或称为平均活跃进程数，它和 CPU 使用率并没半毛钱关系。
可运行状态：处于 R 状态（Running 或 Runnable）的进程，可以使用 ps命令中看到的R状态进程
不可中断状态：处于内核态关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的，比如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态。
例如，进程正在向磁盘写入数据，在得到磁盘回复前，该进程不能被打断。这是为了保证磁盘数据和进程数据的一致性。所以，不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。
由此我们可以想到，理想状态下，平均负载等于CPU个数，是正好将机器的性能发挥到极致，又不至于有一部分进程得不到执行。

查看CPU个数

$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l
这里又有一个问题，uptime命令给出了3个平均负载，具体应该参考哪一个值呢？应该都参考
1 分钟、5 分钟、15 分钟的三个值基本相同，或者相差不大，那就说明系统负载很平稳。
1 分钟的值远小于 15 分钟的值，就说明系统最近 1 分钟的负载在减少，而过去 15 分钟内却有很大的负载。
反之亦然。
什么情况下会导致平均负载变化（升高）

这个问题，追根求源，还是要回到 平均负载 本身的定义上来——系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，或称为平均活跃进程数 ——包括正在使用 CPU 的、等待CPU 的 和等待 I/O 的 进程。。
CPU密集型进程， 此时的 CPU 使用率也会比较高。
I/O密集型基础，但 此时 CPU 使用率不一定高
大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高，此时的 CPU 使用率也会比较高。
如何分析平均负载增高的原因

这里我们需要两个工具stress、sysstat
stress --cpu 1 --timeout 300
stress: info: [8149] dispatching hogs: 1 cpu, 0 io, 0 vm, 0 hdd
$ watch -d uptime

可以看到平均负载逐步增加到 1 左右，

-P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 3 表示间隔 3 秒后输出一组数据

$ mpstat -P ALL 3

在会看到 iowait 为 0，表明不是io导致平均负载（load avaerage）增加， 而其中一个cpu的 usr使用率增加到了100.00%,说明是CPU密集型进程导致的平均负载升高

$ pidstat -u 3

可以查看具体是哪个进程导致CPU使用率高的

情景2：分别依次执行（模拟I/O使用率高的情景）
stress -c 16 --timeout 300 # 我的机器有4个cpu，这里我模拟16个正在运行的进程
具体分析同情景1大致相同
总结（阅读完本文，我们学会了）：

平均负载的定义、可运行状态的含义、不可中断状态的含义
带领大家实际操作，如何分析 平均负载 升高的原因

预告：下一期将带大家了解，CPU上下文

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