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理解Linux平均负载和性能监控
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在本文中,我们将解释Linux系统中最关键的管理任务之一——关于系统/CPU的负载和平均负载的性能监控。
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首先来看类UNIX系统中两个重要的表述:
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* 系统负载/CPU负载 – 衡量Linux系统的CPU过载或利用率低;处于运算状态或等待状态的CPU核心数。
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* 平均负载 – 通过固定周期如1，5，15分钟计算出的平均系统负载。
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Linux中，平均负载一般指在内核运行队列中被标记为运行或不可打断状态的平均进程数。
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注意：
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* 多数Linux或类Unix系统会为用户展示平均负载的值。
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* 完全空闲的Linux系统平均负载为0，不包括空闲进程。
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* 绝大多数类Unix系统只统计运行和等待状态的进程。但是在Linux中，平均负载包括不可打断的睡眠状态进程；等待其它系统资源如磁盘I/O的进程等。
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### 如何监测Linux系统平均负载
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有诸多方式监测系统平均负载，如uptime，展示系统运行时间，用户数量及平均负载:
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```
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$ uptime
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07:13:53 up 8 days, 19 min, 1 user, load average: 1.98, 2.15, 2.21
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```
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平均负载的数字从左到右的含义依次为:
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* 最近1分钟的平均负载为 1.98
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* 最近5分钟的平均负载为 2.15
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* 最近15分钟的平均负载为 2.21
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高平均负载意味着系统是过载的；许多进程在等待CPU时间。
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下一节将介绍平均负载和CPU核数的关系。此外，常用的工具[top][5] 和 [glances][6] 可以实时显示Linux系统的运行状态：
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#### Top命令
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```
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$ top
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```
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显示运行中的Linux进程
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```
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top - 12:51:42 up 2:11, 1 user, load average: 1.22, 1.12, 1.26
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Tasks: 243 total, 1 running, 242 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
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%Cpu(s): 17.4 us, 2.9 sy, 0.3 ni, 74.8 id, 4.6 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st
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KiB Mem : 8069036 total, 388060 free, 4381184 used, 3299792 buff/cache
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KiB Swap: 3906556 total, 3901876 free, 4680 used. 2807464 avail Mem
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PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
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6265 tecmint 20 0 1244348 170680 83616 S 13.3 2.1 6:47.72 Headset
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2301 tecmint 9 -11 640332 13344 9932 S 6.7 0.2 2:18.96 pulseaudio
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2459 tecmint 20 0 1707692 315628 62992 S 6.7 3.9 6:55.45 cinnamon
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2957 tecmint 20 0 2644644 1.035g 137968 S 6.7 13.5 50:11.13 firefox
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3208 tecmint 20 0 507060 52136 33152 S 6.7 0.6 0:04.34 gnome-terminal-
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3272 tecmint 20 0 1521380 391324 178348 S 6.7 4.8 6:21.01 chrome
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6220 tecmint 20 0 1595392 106964 76836 S 6.7 1.3 3:31.94 Headset
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1 root 20 0 120056 6204 3964 S 0.0 0.1 0:01.83 systemd
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2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kthreadd
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3 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.10 ksoftirqd/0
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5 root 0 -20 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kworker/0:0H
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....
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```
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#### Glances工具
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```
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$ glances
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```
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Glances – Linux系统监测工具
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```
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TecMint (LinuxMint 18 64bit / Linux 4.4.0-21-generic) Uptime: 2:16:06
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CPU 16.4% nice: 0.1% LOAD 4-core MEM 60.5% active: 4.90G SWAP 0.1%
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||||
user: 10.2% irq: 0.0% 1 min: 1.20 total: 7.70G inactive: 2.07G total: 3.73G
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system: 3.4% iowait: 2.7% 5 min: 1.16 used: 4.66G buffers: 242M used: 4.57M
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idle: 83.6% steal: 0.0% 15 min: 1.24 free: 3.04G cached: 2.58G free: 3.72G
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||||
NETWORK Rx/s Tx/s TASKS 253 (883 thr), 1 run, 252 slp, 0 oth sorted automatically by cpu_percent, flat view
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enp1s0 525Kb 31Kb
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lo 2Kb 2Kb CPU% MEM% VIRT RES PID USER NI S TIME+ IOR/s IOW/s Command
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wlp2s0 0b 0b 14.6 13.3 2.53G 1.03G 2957 tecmint 0 S 51:49.10 0 40K /usr/lib/firefox/firefox
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||||
7.4 2.2 1.16G 176M 6265 tecmint 0 S 7:08.18 0 0 /usr/lib/Headset/Headset --type=renderer --no-sandbox --primordial-pipe-token=879B36514C6BEDB183D3E4142774D1DF --lan
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||||
DISK I/O R/s W/s 4.9 3.9 1.63G 310M 2459 tecmint 0 R 7:12.18 0 0 cinnamon --replace
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ram0 0 0 4.2 0.2 625M 13.0M 2301 tecmint -11 S 2:29.72 0 0 /usr/bin/pulseaudio --start --log-target=syslog
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||||
ram1 0 0 4.2 1.3 1.52G 105M 6220 tecmint 0 S 3:42.64 0 0 /usr/lib/Headset/Headset
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ram10 0 0 2.9 0.8 409M 66.7M 6240 tecmint 0 S 2:40.44 0 0 /usr/lib/Headset/Headset --type=gpu-process --no-sandbox --supports-dual-gpus=false --gpu-driver-bug-workarounds=7,2
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||||
ram11 0 0 2.9 1.8 531M 142M 1690 root 0 S 6:03.79 0 0 /usr/lib/xorg/Xorg :0 -audit 0 -auth /var/lib/mdm/:0.Xauth -nolisten tcp vt8
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||||
ram12 0 0 2.6 0.3 79.3M 23.8M 9651 tecmint 0 R 0:00.71 0 0 /usr/bin/python3 /usr/bin/glances
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ram13 0 0 1.6 4.8 1.45G 382M 3272 tecmint 0 S 6:25.30 0 4K /opt/google/chrome/chrome
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...
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```
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这些工具中的平均负载是从/proc/loadavg文件中读取的，可以直接使用[cat 命令][7]查看：
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```
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$ cat /proc/loadavg
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2.48 1.69 1.42 5/889 10570
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```
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想要图形样式监测平均负载，请戳：[ttyload – 终端中颜色编码图形显示Linux平均负载][8]
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在PC中，可以使用用户图形接口工具查看系统平均负载。
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### 理解系统平均负载和CPU核心数的关系
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考虑了CPU核心数的影响，才能解释系统负载。
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#### 多处理器 Vs 多核处理器
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* 多处理器 – 一个计算机系统中集成两个或多个物理CPU
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* 多核处理器 – 单个物理CPU有两个或多个单独的核并行工作（也叫处理单元）。双核意味着有两个处理单元，4核有4个处理单元，以此类推。
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此外，Intel引入了超线程技术用来提高并行计算能力。
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通过超线程技术，在操作系统中，单物理CPU表现的和双逻辑CPU一样。（实际在硬件上只有一个CPU）。
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单CPU核同一时间只能执行一个任务，于是产生了多CPU/处理器，多核CPU，以及多线程技术。
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多CPU时，多个程序可以同时执行。如今的Intel CPU使用了多核心和超线程技术。
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可以使用 [nproc or lscpu 命令][9]查看系统中的处理器单元数量。
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```
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$ nproc
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4
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或者
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lscpu
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也可以使用 [grep 命令][10]
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```
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$ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l
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4
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```
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为了进一步理解系统负载，需要做一些假设。假设系统负载如下：
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23:16:49 up 10:49, 5 user, load average: 1.00, 0.40, 3.35
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######单核系统中意味着：
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* CPU被充分利用(100%)；最近的1分钟平均有1个进程在运行。
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* CPU有60%处于空闲状态；在最近的5分钟平均没有进程等待CPU时间。
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* CPU平均过载了235%；最近的15分钟平均有2.35个进程在等待CPU时间。
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###### 双核系统中意味着：
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* 有一个CPU处于完全空闲状态，另一个CPU被使用；最近的1分钟平均没有进程等待CPU时间。
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* CPU平均160%处于空闲状态；最近的5分钟平均没有进程等待CPU时间。
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* CPU平均过载了135%；最近的15分钟平均有1.35个进程等到CPU时间。
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也许你还会喜欢：
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1. [20 Command Line Tools to Monitor Linux Performance – Part 1][1]
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2. [13 Linux Performance Monitoring Tools – Part 2][2]
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||||
3. [Perf- A Performance Monitoring and Analysis Tool for Linux][3]
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||||
4. [Nmon: Analyze and Monitor Linux System Performance][4]
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总而言之，如果你是系统管理员，你应该关注高平均负载。平均负载高于CPU核心数意味着需要增加CPU，反之则意味着CPU未被充分利用。
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作者简介：
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Aaron Kili是Linux和自由软件的热心者，热衷于分享知识，现在是TecMint网站的内容创作者，不久之后将成为Linux系统管理员，web开发者。
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via: https://www.tecmint.com/understand-linux-load-averages-and-monitor-performance/
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作者：[Aaron Kili ][a]
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译者：[kylecao](https://github.com/kylecao)
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校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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[a]:https://www.tecmint.com/author/aaronkili/
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[1]:https://www.tecmint.com/command-line-tools-to-monitor-linux-performance/
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[2]:https://www.tecmint.com/linux-performance-monitoring-tools/
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||||
[3]:https://www.tecmint.com/perf-performance-monitoring-and-analysis-tool-for-linux/
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||||
[4]:https://www.tecmint.com/nmon-analyze-and-monitor-linux-system-performance/
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||||
[5]:https://www.tecmint.com/12-top-command-examples-in-linux/
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||||
[6]:https://www.tecmint.com/glances-an-advanced-real-time-system-monitoring-tool-for-linux/
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||||
[7]:https://www.tecmint.com/13-basic-cat-command-examples-in-linux/
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||||
[8]:https://www.tecmint.com/ttyload-shows-color-coded-graph-of-linux-load-average/
|
||||
[9]:https://www.tecmint.com/check-linux-cpu-information/
|
||||
[10]:https://www.tecmint.com/12-practical-examples-of-linux-grep-command/
|
||||
[11]:https://www.tecmint.com/author/aaronkili/
|
||||
[12]:https://www.tecmint.com/10-useful-free-linux-ebooks-for-newbies-and-administrators/
|
||||
[13]:https://www.tecmint.com/free-linux-shell-scripting-books/
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