平均负载与CPU使用率的区别

2021-06-23

平均负载指单位时间内，系统处于可运行状态或不可中断状态下的平均进程数，即平均活跃进程数。
平均负载的值一般不超过1，负载满时超过CPU个数
运行状态：进程处于正在使用CPU或等待CPU的阶段
不可中断状态：进程处于内核态关键流程中，这些流程不能被中断（如进程正在等待硬件设备I/O的响应时，属于不可中断状态）

不可中断状态是系统进程与硬件设备之间的保护机制，当进程向磁盘读写数据时，在得到磁盘回复前，这个进程不会被其他进程中断或打断，这样才能保证进程数据和磁盘数据一致。

平均负载与CPU使用率区别

平均负载是平均活跃进程数，不仅包括正常使用CPU的进程，还包括等待CPU和等待I/O的进程
CPU使用率是指单位时间内CPU的繁忙情况统计，不包括等待状态和空闲状态

例：

• CPU密集型进程，会使用大量CPU，此时平均负载和CPU使用率都会升高
• I/O密集型进程，等待I/O的过程会使平均负载升高，但CPU使用率不一定很高
• 大量等待CPU的进程调度，会导致平均负载升高，但CPU使用率不一定高

测试：CPU密集型进程

stress --cpu 1 --timeout 600     #开启一个进程对CPU进行压力测试 ，模拟CPU100%的使用率，可加&后台执行
watch -d uptime        #查看平均负载的变化情况
mpstat -P ALL 5 20     #查看CPU使用率的变化情况
对比发现，CPU使用率和平均负载都增高了，但iowait为0，说明平均负载升高是因为CPU

pidstat -u 5 1     #查看哪个进程占用高CPU，最终可见是stress进程占用CPU100%
pkill -9 stress       #kill掉高占用CPU的进程即可恢复正常

测试：I/O密集型进程

stress -i 4 --hdd 1 --timeout 600 &      #用stress模拟一个高I/O的场景，后台运行
watch -d uptime        #查看平均负载的变化情况
mpstat -P ALL 5 20     #查看CPU使用率的变化情况
对比发现，平均负载飙高，超过1，iowait27%左右，CPU使用率7%左右，结论：I/O密集型的进程会导致平均负载升高，CPU使用率不会很高

pidstat -u 5 1     #查看进程情况，找出导致平均负载异常的进程，可见是stress引起的
jobs       #此时后台进程还在
pkill -9 stress     #杀死该进程
jobs     #此时后台进程不存在