Linux 进程管理之负载均衡

经过前面的学习，我们知道一个 task 有如下几种状态，但用top时往往会以缩写的形式展现，这里我们总结下。

• R (TASK_RUNNING)，可运行状态。Linux中的 Ready 和 Running 对应的都是TASK_RUNNING标志位，ready 表示进程正处在队列中，尚未被调度；running 则表示进程正在CPU上运行；
• D (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态。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。处于 TASK_UNINTERRUPTIBLE 状态的进程不能被信号唤醒，只能由 wakeup 唤醒。既然 TASK_UNINTERRUPTIBLE 不能被信号唤醒，自然也不会响应 kill 命令，就算是必杀 kill -9 也不例外。
• S (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态。
• T (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态。
• Z (TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程。

什么是平均负载？

认识一下：

cat /proc/loadavg 
0.18 0.94 0.72 1/486 3569

查看当前系统的平均负载，前三个数分别是 1分钟、5分钟、15分钟的平均进程数。第四个的分子是正在运行的进程数，分母是进程总数；最后一个最近运行的进程ID号。

也可以：

uptime 
22:32:31 up 9 min,  1 user,  load average: 0.18, 0.94, 0.72

load average: 0.18, 0.94, 0.72 //分别是 1分钟、5分钟、15分钟的平均进程数。

我这里的PC是2个cpu，所以这里的负载是比较低的（如果平均负载高于2.0的话说明过载，平均负载低于2.0就是比较正常的。）

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(即上面的R，D两个状态的平均进程数，很容易忽略D状态的进程)，也就是平均活跃进程数，它和 CPU 使用率并没有直接关系。实际的计算比较复杂，感兴趣的同学可以查看源码 https://github.com/torvalds/linux/blob/master/kernel/sched/loadavg.c 。

平均负载不等于CPU使用率

通过上面的介绍我们知道：

平均负载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。

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。

所以这就是有时通过top发现cpu使用率不是很高，但是cat /proc/loadavg时负载又很大的原因。

常用命令

top

可以查看系统CPU的状态，以百分比的形式显示出来。

Tasks: 251 total,   1 running, 243 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
Mem:   2007724k total,   862108k used,  1145616k free,    18560k buffers
Swap:  1505788k total,        0k used,  1505788k free,   415260k cached
400%cpu  16%user   0%nice   6%sys 377%idle   0%iow   0%irq   0%sirq   0%host
  PID USER         PR  NI VIRT  RES  SHR S[%CPU] %MEM     TIME+ ARGS
 5628 root         20   0 5.9M 3.1M 2.7M R 19.3   0.1   0:00.07 top
 5614 root          0 -20    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/u9:0]
 5609 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/3:2]
 5607 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/u8:2]
 5590 root          0 -20    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/u9:4]
 5585 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/u8:3]
 5577 root          0 -20    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/u9:2]
 5571 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.00 [kworker/3:0]
 5537 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.05 [kworker/u8:1]
 5448 root         20   0    0    0    0 S  0.0   0.0   0:00.67 [kworker/3:1]

• us（user cpu time）：用户态使用的cpu时间比。该值较高时，说明用户进程消耗的 CPU 时间比较多，比如，如果该值长期超过 50%，则需要对程序算法或代码等进行优化。
• sy（system cpu time）：系统态使用的cpu时间比。
• ni（user nice cpu time）：用做nice加权的进程分配的用户态cpu时间比
• id（idle cpu time）：空闲的cpu时间比。如果该值持续为0，同时sy是us的两倍，则通常说明系统则面临着 CPU 资源的短缺。
• wa（wait）：等待使用CPU的时间。
• hi（hardware irq）：硬中断消耗时间
• si（software irq）：软中断消耗时间
• st（steal time）：虚拟机偷取时间

vmstat

vmstat用来检测系统的状态，包括CPU和内存，非常方便系统调试使用。

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ----cpu----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa
 1  0      0 1146440 18564 415260    0    0     2     1    0   95  0  0 100 0
 0  0      0 1146476 18564 415260    0    0     0     0    0  384  0  0 100 0
 0  0      0 1146104 18564 415260    0    0     0     0    0  375  0  0 100 0
 0  0      0 1146724 18564 415260    0    0     0     0    0  387  0  0 100 0
 0  0      0 1146848 18564 415260    0    0     0     0    0  369  0  0 100 0

参考： 

https://mp.weixin.qq.com/s/UzmlGu-5n25B0wNScD50Jg

https://mp.weixin.qq.com/s/E5X9U7QIGnLCd4ETn2Ldlw