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这篇文章主要介绍“Linux 中怎么理解系统负载”，在日常操作中，相信很多人在 Linux 中怎么理解系统负载问题上存在疑惑，丸趣 TV 小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Linux 中怎么理解系统负载”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着丸趣 TV 小编一起来学习吧！
一般在类 unix 系统上，都会有系统负载（load average）这个指标，用来形容系统的繁忙程度，值越大则代表系统越繁忙。
查看负载
$ uptime
19:59:57 up 29 days, 7:08, 1 user, load average: 0.57, 0.26, 0.18我们关注 load average 后的 3 个值，分别代表 1 分钟、5 分钟、15 分钟的系统平均负载，如果 1 分钟值 5 分钟值 15 分钟值，则代表近 15 分钟内系统压力越来越大，反之亦然。
同样，在 top 命令的第一行，也能看到系统负载，它的含义和 uptime 是一样的。
负载是什么
一般来说，系统线程基本都在这 3 个状态上：运行中，可运行，阻塞等待，其中，运行中的线程正在 CPU 上跑，可运行的线程等待 CPU 调度，而阻塞的线程等待锁释放或 io 完成。
在传统 unix 系统上（如 BSD），系统负载由正在运行的线程以及可运行的线程这 2 个部分组成。
它能很好的说明 CPU 的饱和情况，比如 4 核的 CPU，如果负载一直高于 4，那说明 CPU 资源饱和了。
而 Linux 扩大了负载的定义，如下：
Linux 负载由正在运行的线程和可运行的线程，以及 D 状态的线程 (一般是等待 io 完成) 这 3 个部分组成。
因为 Linux 认为，虽然 D 状态的线程并不消耗 CPU 资源，但是它会消耗磁盘、网卡等硬件资源以及锁这样的软件资源，因此它也应该被用来计算系统负载，想来也合理，毕竟系统负载是用来描述整个系统的繁忙程度的，而不仅仅是 CPU 的。
线程状态 D
在 Linux 里面，线程有如下常见状态：
R: 正在运行或可运行状态
S: 睡眠状态，被阻塞等待唤醒
D: 不可中断睡眠状态，一般是等待 io 完成
这里面的 R 与 D 状态的线程会影响系统负载，因此，当系统负载较高时，可以通过如下命令了解是哪些线程导致的：
ps -eLo pid,tid,stat,comm | grep -E R|D小实验: 将系统负载升到 100
# 使用 vfork 函数创建一个子进程，子进程如果不调用 exec 系统调用，它的状态会一直是 D。
$ cat uninterruptible.c
int main() { vfork();
sleep(600);
return 0;
# 编译成可执行程序
$ gcc -o uninterruptible uninterruptible.c
# 运行 100 个程序
$ for i in {1..100}; do ./uninterruptible done等待 1 分钟，就会发现系统负载升到了快 100，如下：
$ uptime
20:24:42 up 29 days, 7:32, 1 user, load average: 99.94, 74.82, 35.87
# 可以看到很多 D 状态的进程
$ ps -eLo pid,tid,stat,pcpu,wchan:32,comm | grep D
3774195 3774195 D 0.0 do_fork uninterruptible
3774196 3774196 D 0.0 do_fork uninterruptible
3774197 3774197 D 0.0 do_fork uninterruptible
3774198 3774198 D 0.0 do_fork uninterruptible如上，通过 ps 命令可以看到线程状态，还有一个 wchan 字段，它显示的是线程当前被阻塞在什么内核函数上，这能看出一些蛛丝马迹。
另外，通过 /proc/sysrq-trigger 可以看到 D 线程阻塞时的代码路径，如下：
# 写入一个 w 即可，需要 root 权限执行
$ echo w /proc/sysrq-trigger
# 然后内核会把 D 状态线程调用栈输出到内核日志，这可以通过 dmesg 查看
$ dmesg这里就能很清楚的看到，是由于 vfork 系统调用引起的负载上升。
之前介绍过 bcc 工具集里的 offcputime 工具，它可以用来绘制 offcpu 火焰图，同样的，诊断高负载问题时，也可以用这个工具，传一个参数，让其只关注 D 状态线程的 offcpu 行为即可，如下：
# ubuntu 安装 bcc 工具集
$ sudo apt install bpfcc-tools
# 使用 root 身份进入 bash
$ sudo bash
# --state 2 用于指定抓取 TASK_UNINTERRUPTIBLE 即 D 状态线程的 offcpu 栈
$ offcputime-bpfcc -K --state 2 -f 60 d_state_offcpu_stack.out
# 绘制为 offcpu 火焰图
$ awk { print $1, $2 / 1000 } d_state_offcpu_stack.out | ./FlameGraph/flamegraph.pl --color=io --countname=ms d_state_offcpu.svg到此，关于“Linux 中怎么理解系统负载”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注丸趣 TV 网站，丸趣 TV 小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
