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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的軟件被開發(fā)出來，也產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)需要處理。CPU作為計(jì)算機(jī)中最重要的資源之一，其負(fù)載成為了一個(gè)熱門話題。在Linux系統(tǒng)中，可以通過各種工具來監(jiān)控CPU負(fù)載，但是對于普通用戶來說，理解CPU負(fù)載的本質(zhì)及其背后的技術(shù)原理也是非常重要的。
什么是CPU負(fù)載？
CPU負(fù)載通常是指CPU已經(jīng)或者正在處理的的運(yùn)算或資料量，這些運(yùn)算或資料可能來自于系統(tǒng)或用戶程序。CPU負(fù)載可以通過觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)來進(jìn)行評估。在Linux中，CPU負(fù)載通常由三個(gè)參數(shù)表示：1分鐘負(fù)載、5分鐘負(fù)載和15分鐘負(fù)載。
這些參數(shù)表示在過去的1分鐘、5分鐘和15分鐘內(nèi)，系統(tǒng)處理的平均進(jìn)程數(shù)。通常，如果1分鐘負(fù)載超過了CPU的物理核心數(shù)量，就表示系統(tǒng)負(fù)載過高，需要進(jìn)行優(yōu)化。
CPU負(fù)載與CPU利用率的區(qū)別
CPU負(fù)載并不等于CPU利用率。其中CPU利用率通常用來描述CPU的實(shí)際工作時(shí)間與總時(shí)間之比，而CPU負(fù)載則是一個(gè)更廣泛的指標(biāo)，因?yàn)樗粌H包含了正在使用CPU的進(jìn)程，還包括那些在等待CPU的進(jìn)程。換句話說，即使系統(tǒng)有空閑的CPU，也可能存在CPU負(fù)載過高的情況。
如何降低CPU負(fù)載？
要降低高CPU負(fù)載，需要識(shí)別并解決引起高CPU負(fù)載的根本原因。下面是一些常見原因以及應(yīng)對策略：
1. 內(nèi)存不足。檢查系統(tǒng)內(nèi)存使用情況，并確保內(nèi)存夠用。
2. 磁盤訪問瓶頸。檢查磁盤I/O使用情況，并升級磁盤驅(qū)動(dòng)器或硬件。
3. 進(jìn)程導(dǎo)致負(fù)載過高。通過top命令或其他相應(yīng)命令來了解當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程，關(guān)閉或優(yōu)化占用大量CPU資源的進(jìn)程。
4. 不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)調(diào)優(yōu)。檢查系統(tǒng)設(shè)置，優(yōu)化內(nèi)核參數(shù)，減少系統(tǒng)異常操作的次數(shù)。
在Linux中，CPU負(fù)載是評估系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。理解CPU負(fù)載的概念和原理，則能夠幫助用戶更好地確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。為了降低CPU負(fù)載，需要找到引起高CPU負(fù)載的原因，并采取相應(yīng)的措施。要注意CPU負(fù)載與CPU利用率之間的區(qū)別，以便更好地進(jìn)行CPU性能分析。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux系統(tǒng)CPU/內(nèi)存使用率過高的問題排查
Linux系統(tǒng)CPU/內(nèi)存使用率過高的問題排查
服務(wù)器出現(xiàn)由內(nèi)存問題引發(fā)的故障，例如系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)響應(yīng)速度變慢、服務(wù)器登錄不上、系統(tǒng)觸發(fā) OOM（Out Of Memory）等。通常情況下當(dāng)實(shí)例內(nèi)存使用率持續(xù)高于90%時(shí)，可判斷為實(shí)例內(nèi)存使用率過高。CPU/內(nèi)存使用率過高的問題原因可能由硬件因素、系統(tǒng)進(jìn)程、業(yè)務(wù)進(jìn)程或者木馬病毒等因素導(dǎo)致。
筆者以前寫過一篇文章- Linux 下的 60 秒分析的檢查清單 ，適用于 任何性能問題 的分析工作，這一篇文章是關(guān)于CPU/內(nèi)存使用率的具體的排查思路總結(jié)。
執(zhí)行 top 命令后按 M ，根據(jù)駐留內(nèi)存大小進(jìn)行排序，查看 “RES” 及 “SHR” 列是否有進(jìn)程占用內(nèi)存過高。滾液按 P，以 CPU 占用率大小的順序排列進(jìn)程列表，查看是否有進(jìn)程占用cpu過高。
如果有異常進(jìn)程占用了大量 CPU 或內(nèi)存資源，記錄需要終止的進(jìn)程 PID，輸入k，再輸入需要終止進(jìn)程的 PID ，按 Enter。
另外說明一下，top 運(yùn)行中可以通過 top 的內(nèi)部命令對進(jìn)程的顯示方式進(jìn)行控制，最常用的是M和P。
CPU 空閑但高負(fù)載情況，Load average 是 CPU 負(fù)載的評估，其值越高，說明其任務(wù)隊(duì)列越長，處于等待執(zhí)行的任務(wù)越多。執(zhí)行ps -axjf命令，查看進(jìn)程狀態(tài)，并檢查是否存在 D 狀態(tài)進(jìn)程。D 狀態(tài)指不可中斷的睡眠狀態(tài)，該狀態(tài)進(jìn)程無法被殺死，也無法自行退出。若出現(xiàn)較多 D 狀態(tài)進(jìn)程，可通過恢復(fù)該進(jìn)程依賴資源或重啟系統(tǒng)進(jìn)行解決。
Linux 系統(tǒng)通過分頁機(jī)制管理內(nèi)存的同時(shí)，將磁盤的一部分劃出來作為大改物
虛擬內(nèi)存
。而 kswapd0 是 Linux 系統(tǒng)虛擬內(nèi)存管理中負(fù)責(zé)換頁的進(jìn)程。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)，kswapd0 會(huì)頻繁的進(jìn)行換頁操作。換頁操作非常消耗 CPU 資源，導(dǎo)致該進(jìn)程持續(xù)占用高 CPU 資源。
執(zhí)行top命令，找到 kswapd0 進(jìn)程。觀察 kswapd0 進(jìn)程狀態(tài)，若持續(xù)處于非睡眠狀態(tài)，且運(yùn)行時(shí)間較長并持續(xù)占用較高 CPU 資源，執(zhí)行 vmstat ，free，ps 等指令，查詢系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)程的殲銀內(nèi)存占用情況，重啟系統(tǒng)或終止不需要且安全的進(jìn)程。如果 si，so 的值也比較高，則表示系統(tǒng)存在頻繁的換頁操作，當(dāng)前系統(tǒng)的
物理內(nèi)存
已經(jīng)不能滿足您的需要。 si 表示每秒從交換區(qū)寫入內(nèi)存的大小(單位:kb/s) ， so 每秒從內(nèi)存寫到交換區(qū)的大小。
執(zhí)行cat/proc/meminfo |grep-i shmem命令查看
共享內(nèi)存
。
buddy可以以頁為單位獲取連續(xù)的物理內(nèi)存了，即4K為單位。slab負(fù)責(zé)需要頻繁的獲取/釋放并不大的連續(xù)物理內(nèi)存，比如幾十字節(jié)。執(zhí)行cat /proc/meminfo | grep -i SUnreclaim命令查看slab 內(nèi)存。
標(biāo)準(zhǔn)的 4KB 大小的頁面外，內(nèi)存大頁管理內(nèi)存中的巨大的頁面，處理較少的頁面映射表，從而減少訪問/維護(hù)它們的開銷。執(zhí)行cat /proc/meminfo | grep -iE “HugePages_Total|Hugepagesize” 查看內(nèi)存大頁。
內(nèi)存使用率計(jì)算：
(Total – available)100% / Total
（Total – Free – Buffers – Cached – SReclaimable + Shmem）* 100% / Total
cat /proc/meminfo查看信息含義：
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本文名稱：LinuxCPU負(fù)載的簡單解釋(cpuloadlinux)
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