浅谈为什么磁盘慢会导致Linux负载飙升

 一、CPU利用率和负载率的区别

这里要区别CPU负载和CPU利用率，它们是差别的两个概念，但它们的信息可以在同一个top命令中举行显示。CPU利用率显示的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比，这是对一个时间段内CPU利用状态的统计，通过这个指标可以看出在某一个时间段内CPU被占用的情况， 假如被占用时间很高，那么就必要考虑CPU是否已经处于超负荷运作。而CPU负载显示的是在一段时间内CPU正在处理以及等候CPU处理的进程数之和的统计信息，也就是CPU利用队列的长度的统计信息。

CPU利用率高并不意味着负载就一定大，大概这个任务是一个CPU密集型的。一样CPU低利用率的情况下是否会有高Load Average的情况产生呢？明白占有时间和利用时间就可以知道，当CPU分配时间片以后，是否利用完全取决于利用者，因此完全大概出现低利用率高Load Average的情况。另外IO设备也大概导致CPU负载高。

由此来看，仅仅从CPU的利用率来判断CPU是否处于一种超负荷的工作状态照旧不够的，必须联合Load Average来全局的看CPU的利用情况。网上有个例子来说明两者的区别如下：某公用电话亭，有一个人在打电话，四个人在等候，每人限定利用电话一分钟，如有人一分钟之内没有打完电话，只能挂掉电话去列队，等候下一轮。电话在这里就相当于CPU，而正在或等候打电话的人就相当于任务数。在电话亭利用过程中，肯定会有人打完电话走掉，有人没有打完电话而选择重新列队，更会有新增的人在这儿列队，这个人数的变化就相当于任务数的增减。为了统计平均负载情况，我们5秒钟统计一次人数，并在第1、5、15分钟的时候对统计情况取平均值，从而形成第1、5、15分钟的平均负载。有的人拿起电话就打，不停打完1分钟，而有的人大概前三十秒在找电话号码，或者在犹豫要不要打，后三十秒才真正在打电话。假如把电话看作CPU，人数看作任务，我们就说前一个人（任务）的CPU利用率高，后一个人（任务）的CPU利用率低。固然， CPU并不会在前三十秒工作，后三十秒歇着，CPU是不停在工作。只是说，有的程序涉及到大量的盘算，以是CPU利用率就高，而有的程序扳连到盘算的部分很少，CPU利用率天然就低。但无论CPU的利用率是高是低，跟背面有多少任务在列队没有必然关系。

CPU数量和CPU核心数（即内核数）都会影响到CPU负载，因为任务最终是要分配到CPU核心去处理的。两块CPU要比一块CPU好，双核要比单核好。因此，我们必要记住，除去CPU性能上的差异，CPU负载是基于内核数来盘算的，即“有多少内核，即有多少负载”，如单核最好不要高出100%，也就是负载为1.00，如此类推。

Linux里有一个/proc目次，存放的是当前运行系统的假造映射，其中有一个文件为cpuinfo，这个文件里存放着CPU的信息。/proc/cpuinfo文件按逻辑CPU而非真实CPU分段落显示信息，每个逻辑CPU的信息占用一个段落，第一个逻辑CPU标识从0开始。

要明白该文件中的CPU信息，有几个相干的概念要知道，如：processor表示逻辑CPU的标识、model name表示真实CPU的型号信息、physical id表示真实CPU和标识、cpu cores表示真实CPU的内核数等等。

逻辑CPU的描述：如今的服务器一般都利用了“超线程”（Hyper-Threading，简称HT）技术来进步CPU的性能。超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源，理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程。固然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，每各CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时必要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。具有超线程技术的CPU另有一些别的方面的限制。

二、CPU负载率的盘算方式

Load average的概念源自UNIX系统，固然各家的公式不尽类似，但都是用于权衡正在利用CPU的举行数量和正在等候CPU的进程数量，一句话就是runable processes的数量。以是Load average可以作为CPU瓶颈的参考指标，假如大于CPU的数量，说明CPU大概不够用了。

但是，在Linux上有点差异！

Linux上的load average除了包罗正在利用CPU的进程数量和正在等候CPU的进程数量之外，还包罗uninterruptible sleep的进程数量。通常等候IO设备、等候网络的时候，进程会处于uninterruptible sleep状态。Linux计划者的逻辑是，uninterruptible sleep应该都是很短暂的，很快就会恢复运行，以是被等同于runnable。然而uninterruptible sleep纵然再短暂也是sleep，况且现实天下中uninterruptible sleep未必很短暂，大量的、或长时间的uninterruptible sleep通常意味着IO设备遇到了瓶颈。众所周知，sleep状态的进程是不必要CPU的，纵然所有的CPU都空闲，正在sleep的进程也是运行不了的，以是sleep进程的数量绝对不适适用作权衡CPU负载的指标，Linux把uninterruptible sleep进程算进load average的做法直接颠覆了load average的本来意义。以是在Linux系统上，load average这个指标根本失去了作用，因为你不知道它代表什么意思，当看到load average很高的时候，你不知道是runnable进程太多照旧uninterruptible sleep进程太多，也就无法判断是CPU不够用照旧IO设备有瓶颈。

从另一个方面来说，也就可以解释为什么磁盘慢时（大量磁盘利用时），CPU负载会飙高了。根本上我遇到CPU负载高的情况就两种情况：CPU自己处理太多任务，再加上软中断和上下文切换太频繁导致负载高；再就是磁盘太慢导致了不可中断就寝太多导致CPU负载高。

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