CPU情况分为哪些类，什么是平均负载？

获取服务器负载情况

$ uptime 
 
02:34:03 up 2 days, 20:14, 1 user, load average: 0.63, 0.83, 0.88
    
    - 02:34:03            当前时间
    - up 2 days, 20:14    系统运行时间 
    - 1 user              正在登录用户数 
    - load average        负载指标，分别为：1分钟，5分钟，15分钟

平均负载含义

        简单来说，平均负载是指单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数

        平均负载就是平均活跃进程数，实际上就是活跃进程数的指标衰减值

• 可运行状态：处于使用CPU或者正在等待CPU的进程，也就是ps中R状态的进程
• 不可中断状态：处于内核态关键流程中的进程，常见的就是等待硬件设备的I/O响应，也就是ps中D状态 负载数 = CPU个数

 $ grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l 
2

# 关于grep和wc的用法请查询它们的手册或者网络搜索

CPU情况分类

• CPU密集型进程、使用大量的CPU会导致平均负载的升高，此时这2者是一致的
• I/O密集型进程，等待I/O也会导致平均负载升高，但CPU使用率不一定很高
• 大量等待CPU的进程调度也会导致平均负载升高，但此时的CPU使用率也会比较高

案例

使用 如下这些工具

• iostat ：压力测试工具，模拟平均负载升高的场景
• mpstat ：CPU分析工具，实时查看每个CPU的性能指标和所有CPU的平均指标
• pidstat ：进程性能分析工具，实时查看每个进程的CPU、内存、I/O以及上下文切换等性能指标 等工具

CPU密集型进程

先查看平均负载的情况

$ uptime
..., load average: 0.11, 0.15, 0.09

模拟一个CPU使用率100%的场景

$ stress --cpu 1 --timeout 600

实时查看平均负载情况

# -d 参数表示高亮显示变化的区域 
$ watch -d uptime
..., load average: 1.00, 0.75, 0.39

查看CPU使用率情况

# -P ALL 表示监控所有CPU，每5秒输出一次数据，一共输出3次
$ mpstat -P ALL 5 3
Linux 4.15.0 (ubuntu) 09/22/18 _x86_64_ (2 CPU)
13:30:06     CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
13:30:11     all   50.05    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   49.95
13:30:11       0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
13:30:11       1  100.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00

查看进程性能情况

# 每5秒输出一次数据，一共输出3次
$ pidstat -u 5 3
13:37:07      UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
13:37:12        0      2962  100.00    0.00    0.00    0.00  100.00     1  stress

I/O密集型进程

模拟I/O压力，不停的执行sync ，同步

$ stress -i 1 --timeout 600

注：上列命令使用的是sync()系统调用，作用是刷新缓存区内存到磁盘，缓冲区比较小时，无法产生大的IO压力，可以使用下一代命令stress-ng -i 1 --hdd 1 --timeout 600,hdd表示读写临时文件

实时查看平均负载情况

# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d uptime
...,  load average: 1.00, 0.75, 0.39

查看CPU使用率情况

# -P ALL 表示监控所有CPU，每5秒输出一次数据，一共输出3次
$ mpstat -P ALL 5 3
Linux 4.15.0 (ubuntu)     09/22/18     _x86_64_    (2 CPU)
13:41:28     CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest  %gnice   %idle
13:41:33     all    0.21    0.00   12.07   32.67    0.00    0.21    0.00    0.00    0.00   54.84
13:41:33       0    0.43    0.00   23.87   67.53    0.00    0.43    0.00    0.00    0.00    7.74
13:41:33       1    0.00    0.00    0.81    0.20    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   98.99

查看进程性能情况

# 每5秒输出一次数据，一共输出3次
$ pidstat -u 5 3
Linux 4.15.0 (ubuntu)     09/22/18     _x86_64_    (2 CPU)
13:42:08      UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
13:42:13        0       104    0.00    3.39    0.00    0.00    3.39     1  kworker/1:1H
13:42:13        0       109    0.00    0.40    0.00    0.00    0.40     0  kworker/0:1H
13:42:13        0      2997    2.00   35.53    0.00    3.99   37.52     1  stress
13:42:13        0      3057    0.00    0.40    0.00    0.00    0.40     0  pidstat

大量进程的场景

系统2个CPU，模拟8个CPU进程

$ stress -c 8 --timeout 600

实时查看平均负载情况

# -d 参数表示高亮显示变化的区域
$ watch -d uptime
...,  load average: 7.97, 5.93, 3.02

查看进程性能情况

# 每5秒输出一次数据，一共输出3次
$ pidstat -u 5 3
14:23:25      UID       PID    %usr %system  %guest   %wait    %CPU   CPU  Command
14:23:30        0      3190   25.00    0.00    0.00   74.80   25.00     0  stress
14:23:30        0      3191   25.00    0.00    0.00   75.20   25.00     0  stress
14:23:30        0      3192   25.00    0.00    0.00   74.80   25.00     1  stress
14:23:30        0      3193   25.00    0.00    0.00   75.00   25.00     1  stress
14:23:30        0      3194   24.80    0.00    0.00   74.60   24.80     0  stress
14:23:30        0      3195   24.80    0.00    0.00   75.00   24.80     0  stress
14:23:30        0      3196   24.80    0.00    0.00   74.60   24.80     1  stress
14:23:30        0      3197   24.80    0.00    0.00   74.80   24.80     1  stress
14:23:30        0      3200    0.00    0.20    0.00    0.20    0.20     0  pidstat