1. 什麼是平均負載

首先，我們先理解下什麼是平均負載。

平均負載是指單位時間內，系統處於可執行狀態和不可中斷狀態的平均程序數，也就是平均活躍程序數，它和 CPU 使用率並沒有直接關係。（為什麼和 CPU 使用率沒直接關係，這個我後面說明）

那麼問題來了，可執行狀態和不可中斷狀態又是什麼東西呢？

所謂可執行狀態的程序，是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的程序，也就是我們常用 ps 命令看到的，處於 R 狀態（Running 或 Runnable）的程序。

而不可中斷狀態的程序，則是正處於核心態關鍵流程中的程序，並且這些流程是不可打斷的，比如最常見的是等待硬體裝置的 I/O 響應，也就是我們在 ps 命令中看到的 D 狀態（Uninterruptible Sleep，也稱為 Disk Sleep）的程序。

比如，當一個程序向磁碟讀寫資料時，為了保證資料的一致性，在得到磁盤迴復前，它是不能被其他程序或者中斷打斷的，這個時候的程序就處於不可中斷狀態。如果此時的程序被打斷了，就容易出現磁碟資料與程序資料不一致的問題。

所以，不可中斷狀態實際上是系統對程序和硬體裝置的一種保護機制。

明白了什麼是平均負載後，那麼自然就是要知道怎麼用了。

2. 如何檢視平均負載

當我們使用 uptime 命令時，會出現以下結果（這是我本機的結果，每個人的機器情況不一樣）

$ uptime
02:34:03 up 2 days, 20:14,  1 user,  load average: 0.63, 0.83, 0.88

對應解釋：

02:34:03              // 當前時間
up 2 days, 20:14      // 系統執行時間
1 user                // 正在登入使用者數

最後三個數字呢，依次則是過去 1 分鐘、5 分鐘、15 分鐘的平均負載（Load Average）。

明白了怎麼看平均負載後，那麼平均負載到底是多少才是合理的呢？

3. 平均負載的合理值

當平均負載高於 CPU 數量 70% 的時候。就應該分析排查負載高的問題了。一旦負載過高，就可能導致程序響應變慢，進而影響服務的正常功能。

但 70% 這個數字並不是絕對的，最推薦的方法，還是把系統的平均負載監控起來，然後根據更多的歷史資料，判斷負載的變化趨勢（可從 uptime 得到的三個數字分析）。當發現負載有明顯升高趨勢時，比如說負載翻倍了，你再去做分析和調查。

平均負載在最理想的情況下，就是每個 CPU 上都剛好執行著一個程序，這樣每個 CPU 都得到了充分利用。

比如當平均負載為 2 時，意味著什麼呢？

• 在只有 2 個 CPU 的系統上，意味著所有的 CPU 都剛好被完全佔用。
• 在 4 個 CPU 的系統上，意味著 CPU 有 50% 的空閒。
• 而在只有 1 個 CPU 的系統中，則意味著有一半的程序競爭不到 CPU。

好了，關於平均負載的基本知識差不多就是這樣。現在，我來填下開頭的坑 —— 為什麼和 CPU 使用率沒直接關係呢？

4. 平均負載與 CPU 使用率

在文章最開始的時候就有提到，平均負載是指單位時間內，處於可執行狀態和不可中斷狀態的平均程序數。所以，它不僅包括了正在使用 CPU的程序，還包括等待 CPU和等待 IO的程序。

而 CPU 使用率，是單位時間內 CPU 繁忙情況的統計，跟平均負載並不一定完全對應。比如：

• CPU 密集型程序，使用大量 CPU 會導致平均負載升高，此時這兩者是一致的。
• I/O 密集型程序，等待 I/O 也會導致平均負載升高，但 CPU 使用率不一定很高。
• 大量等待 CPU 的程序排程也會導致平均負載升高，此時的 CPU 使用率也會比較高

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本文整理自極客時間：《Linux效能優化實戰》