:sparkles: 平均负载

SUMMARY.md

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 * [Shell](shell.md)	
 
 ## 实用 shell 例子
-* [demo](demo.md)	
+* [demo](demo.md)
+
+## 性能优化
+* [平均负载](stress-sysstat-mpstat-pidstat-watch-uptime.md)
 
 ## 参考资料
 * [书籍](http://billie66.github.io/TLCL/book/)	

stress-sysstat-mpstat-pidstat-watch-uptime.md

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+## 什么平均负载
+
+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，它和 CPU 使用率并没有直接关系。
+
+所谓可运行状态的进程，是指正在使用 CPU 或者正在等待 CPU 的进程，也就是我们常用 ps 命令看到的，处于 R 状态(Running 或 Runnable)的进程。
+
+不可中断状态的进程则是正处于内核态关键流程中的进程，并且这些流程是不可打断的， 比如最常见的是等待硬件设备的 I/O 响应，也就是我们在 ps 命令中看到的 D 状态 (Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep)的进程。
+
+比如，当一个进程向磁盘读写数据时，为了保证数据的一致性，在得到磁盘回复前，它是
+不能被其他进程或者中断打断的，这个时候的进程就处于不可中断状态。如果此时的进程
+被打断了，就容易出现磁盘数据与进程数据不一致的问题。
+
+所以，不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。
+
+因此，可以简单理解为，平均负载其实就是平均活跃进程数。平均活跃进程数，直观上
+的理解就是单位时间内的活跃进程数，但它实际上是活跃进程数的指数衰减平均值。这
+个“指数衰减平均”的详细含义你不用计较，这只是系统的一种更快速的计算方式，你把
+它直接当成活跃进程数的平均值也没问题。
+
+既然平均的是活跃进程数，那么最理想的，就是每个 CPU 上都刚好运行着一个进程，这样 每个 CPU 都得到了充分利用。比如当平均负载为 2 时，意味着什么呢?
+
+- 在只有 2 个 CPU 的系统上，意味着所有的 CPU 都刚好被完全占用。 
+- 在 4 个 CPU 的系统上，意味着 CPU 有 50% 的空闲。
+- 而在只有 1 个 CPU 的系统中，则意味着有一半的进程竞争不到 CPU。
+
+## 平均负载为多少时合理
+
+首先你要知道系统有几个 CPU，这可以通过 top 命令或者从文件 /proc/cpuinfo 中读取，比如: `grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l` 即可查看，有了 CPU 个数，我们就可以判断出，当平均负载比 CPU 个数还大的时候，系统已经出现了过载。正常平均负载高于 CPU 数量 70% 的时候，就属于负载过高。
+
+## 平均负载与 CPU 使用率
+
+现实工作中，我们经常容易把平均负载和 CPU 使用率混淆，平均负载是指单位时间内，处于可运行状态和不可中断状态的进程数。所以，它不仅包括了正在使用 CPU 的进程，还包括等待 CPU 和等待 I/O 的进程。而 CPU 使用率，是单位时间内 CPU 繁忙情况的统计，跟平均负载并不一定完全对应。比 如:CPU 密集型进程，使用大量 CPU 会导致平均负载升高，此时这两者是一致的;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，此时的 CPU 使用率也会比较高。
+
+## 平均负载测试
+
+以下场景在 Ubuntu 16.04 版本下进行测试，配置为：2 核 4 G，每个场景都需要你开三个终端
+
+#### stress 是一个 Linux 系统压力测试工具，用于异常进程模拟平均负载升高的场景
+
+__ Ubuntu 安装__
+
+```
+apt-get install stress 
+```
+
+#### sysstat 包含了常用的 Linux 性能工具，用来监控和分析系统的性能，其中包含以下命令
+
+- `mpstat` 常用的多核 CPU 性能分析工具，用来实时查看每个 CPU 的性能指标， 以及所有 CPU 的平均指标
+
+- `pidstat` 常用的进程性能分析工具，用来实时查看进程的 CPU、内存、I/O 以及 上下文切换等性能指标
+
+__ Ubuntu 安装__
+
+```
+apt-get install sysstat 
+```
+
+#### 场景一：CPU 密集型进程
+
+第一个终端输入
+
+```
+stress --cpu 1 --timeout 600 #模拟一个 CPU 使用率 100%
+```
+
+第二个终端输入
+
+```
+watch -d uptime #监测系统运行时间 -d 表示高亮显示变化的区域
+```
+
+第三个终端输入
+
+```
+mpstat -P ALL 5 #-P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据
+
+pidstat -u 5 1 #间隔 5 秒后输出一组数据
+```
+
+结果
+
+```
+Linux 4.4.0-142-generic (10-53-166-171) 	06/26/2019 	_x86_64_	(2 CPU)
+
+10:24:14 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
+10:24:19 PM   113      4606    0.20    0.00    0.00    0.20     0  beam.smp
+10:24:19 PM  1000     15703  100.00    0.00    0.00  100.00     1  stress
+10:24:19 PM  1000     15789    0.20    0.00    0.00    0.20     0  watch
+```
+
+#### 场景二：I/O 密集型进程
+
+第一个终端输入
+
+```
+stress -i 1 --timeout 600 #模拟 I/O 压力
+```
+
+第二个终端输入
+
+```
+watch -d uptime #监测系统运行时间 -d 表示高亮显示变化的区域
+```
+
+第三个终端输入
+
+```
+mpstat -P ALL 5 #-P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据
+
+pidstat -u 5 1 #间隔 5 秒后输出一组数据
+```
+
+结果
+
+```
+Linux 4.4.0-142-generic (10-53-166-171) 	06/26/2019 	_x86_64_	(2 CPU)
+
+10:28:28 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
+10:28:33 PM   113      4606    0.40    0.00    0.00    0.40     0  beam.smp
+10:28:33 PM  1000     16182    0.20  100.00    0.00  100.20     1  stress
+10:28:33 PM  1000     16185    0.00    0.20    0.00    0.20     0  watch
+10:28:33 PM  1000     16495    0.00    0.20    0.00    0.20     0  pidstat
+```
+
+
+#### 场景三：大量进程的场景
+
+第一个终端输入
+
+```
+stress -c 8 --timeout 600 #模拟 8 个进程
+```
+
+第二个终端输入
+
+```
+watch -d uptime #监测系统运行时间 -d 表示高亮显示变化的区域
+```
+
+第三个终端输入
+
+```
+mpstat -P ALL 5 #-P ALL 表示监控所有 CPU，后面数字 5 表示间隔 5 秒后输出一组数据
+
+pidstat -u 5 1 #间隔 5 秒后输出一组数据
+```
+
+结果
+
+```
+Linux 4.4.0-142-generic (10-53-166-171) 	06/26/2019 	_x86_64_	(2 CPU)
+
+10:30:59 PM   UID       PID    %usr %system  %guest    %CPU   CPU  Command
+10:31:04 PM   113      4606    0.20    0.00    0.00    0.20     0  beam.smp
+10:31:04 PM  1000     16825   24.90    0.00    0.00   24.90     1  stress
+10:31:04 PM  1000     16826   24.70    0.00    0.00   24.70     0  stress
+10:31:04 PM  1000     16827   24.70    0.00    0.00   24.70     1  stress
+10:31:04 PM  1000     16828   24.70    0.00    0.00   24.70     1  stress
+10:31:04 PM  1000     16829   24.70    0.00    0.00   24.70     1  stress
+10:31:04 PM  1000     16830   24.90    0.00    0.00   24.90     0  stress
+10:31:04 PM  1000     16831   24.70    0.00    0.00   24.70     0  stress
+10:31:04 PM  1000     16832   24.70    0.00    0.00   24.70     0  stress
+10:31:04 PM  1000     16884    0.20    0.00    0.00    0.20     0  pidstat
+```