Linux系统Load Average平均负载高如何处理
通过top或着uptime命令可以看到系统的平均负载，如下，分别表示过去 1 分钟、5 分钟、15 分钟的系统平均负载（之所以统计三个时间点数值，是为了更好的反映系统整体的负载趋势）
[root@k8s-master ~]# uptime 10:54:36 up 8 days, 12:31, 1 user, load average: 0.25, 0.51, 1.19
平均负载的含义：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，这里的平均指的是指数衰减平均值，对应到进程的状态如下
可运行状态（Running或Runnable）
不可中断状态（Uninterruptible Sleep，也称为 Disk Sleep）
#查找R或D状态的进程 ps aux | awk \'{if($8 ~ /R|D/) print $0 }\' [root@k8s-master ~]# ps aux | awk \'{if($8 ~ /R|D/) print $0 }\' root 9 0.0 0.0 0 0 ? R Jun30 6:08 [rcu_sched] root 30474 0.0 0.0 157456 1912 pts/0 R+ 11:10 0:00 ps aux root 30475 0.0 0.0 113548 1232 pts/0 R+ 11:10 0:00 awk {if($8 ~ /R|D/) print $0 }
根据上述平均负载的定义，能够导致平均负载升高的场景有：
1、处于Running状态的进程大量消耗cpu（CPU密集型进程）
2、大量处于Runnable的进程，cpu会频繁进行上下文切换（寄存器、程序计数器）
操作系统管理的任务包括进程（线程），还有硬件通过触发信号，会导致中断处理程序的调用
上下文切换包括：进程上下文切换（虚拟内存、栈、全局变量等用户空间的资源，还包括了内核堆栈、寄存器等内核空间的状态）、线程上下文切换、以及中断上下文切换
特权模式切换：用户态到内核态的上下文切换
查看系统总体的上下文切换情况 vmstat 5 [root@k8s-master sysstat]# vmstat 5 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 8 0 0 131084 203200 1801028 0 0 1724 166 2 8 12 7 79 2 0 0 0 0 130480 203216 1801272 0 0 42 81 1829 5047 8 5 86 1 0 0 0 0 129676 203232 1802092 0 0 161 110 1814 4840 16 6 76 1 0 0 0 0 129344 203236 1802496 0 0 78 70 1939 5258 14 12 73 1 0 0 0 0 128464 203248 1803156 0 0 120 106 1836 5195 9 6 84 1 0 1 0 0 128000 203256 1803612 0 0 91 98 1807 4726 16 6 77 1 0 cs（context switch）是每秒上下文切换的次数。
in（interrupt）则是每秒中断的次数。
r（Running or Runnable）是就绪队列的长度，
也就是正在运行和等待 CPU 的进程数。
b（Blocked）则是处于不可中断睡眠状态的进程数。
各类型中断次数统计
watch -d cat /proc/interrupts 查看每个进程的上下文切换次数
pidstat -w -t 1 (-t显示线程上下文切换统计) 05:17:54 PM UID PID cswch/s nvcswch/s Command 05:17:55 PM 0 1 1.03 0.00 systemd 05:17:55 PM 0 3 21.65 0.00 ksoftirqd/0 05:17:55 PM 0 9 100.00 0.00 rcu_sched 05:17:55 PM 0 296 12.37 0.00 kworker/0:1H 05:17:55 PM 0 320 6.19 0.00 jbd2/vda1-8 05:17:55 PM 0 1139 1.03 0.00 iscsid 05:17:55 PM 1337 5766 13.40 0.00 envoy 05:17:55 PM 1337 6061 16.49 1.03 envoy 05:17:55 PM 1337 6065 16.49 0.00 envoy 05:17:55 PM 1 6141 1.03 2.06 python 05:17:55 PM 1337 6331 13.40 0.00 envoy 05:17:55 PM 0 10774 14.43 0.00 envoy 05:17:55 PM 0 10805 2.06 0.00 YDLive 05:17:55 PM 0 10844 15.46 0.00 envoy 05:17:55 PM 0 11532 3.09 1.03 coredns 05:17:55 PM 0 12767 40.21 15.46 etcd 05:17:55 PM 0 13170 10.31 0.00 kube-proxy 05:17:55 PM 0 18892 1.03 0.00 sshd 05:17:55 PM 0 19758 1.03 0.00 kworker/u2:2 05:17:55 PM 0 27112 8.25 0.00 kworker/0:2 05:17:55 PM 0 28294 1.03 1.03 pidstat 05:17:55 PM 0 28365 2.06 0.00 YDService cswch：自愿上下文切换，是指进程无法获取所需资源，导致的上下文切换。比如说， I/O、内存等系统资源不足时，就会发生自愿上下文切换。 nvcswch：非自愿上下文切换，则是指进程由于时间片已到等原因，被系统强制调度，进而发生的上下文切换
3、存在处于D状态的进程
centos安装 pidstat和mpstat工具 yum install -y sysstat
#模拟进程消耗cpu stress -i 1 --timeout 600 #查看各cpu使用情况（我这里只有一个cpu） (取5s内的数据计算一组平均值） [root@k8s-master ~]# date;mpstat -P ALL 5 1 Thu Jul 9 14:32:06 CST 2020 Linux 3.10.0-957.27.2.el7.x86_64 (k8s-master.com) 07/09/2020 _x86_64_ (1 CPU) 02:32:07 PM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 02:32:12 PM all 96.79 0.00 3.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 02:32:12 PM 0 96.79 0.00 3.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 96.79 0.00 3.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 0 96.79 0.00 3.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 #确定占用cpu较多的进程 pidstat的-u参数表示查看cpu指标 [root@k8s-master ~]# pidstat -u 5 1 Linux 3.10.0-957.27.2.el7.x86_64 (k8s-master.com) 07/09/2020 _x86_64_ (1 CPU) 02:37:27 PM UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 02:37:33 PM 0 25315 80.90 0.00 0.00 80.90 0 stress 02:37:33 PM 0 25539 0.00 0.39 0.00 0.39 0 pidstat Average: UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command Average: 0 25315 80.90 0.00 0.00 80.90 - stress Average: 0 25539 0.00 0.39 0.00 0.39 - pidstat
stress -i 1 --timeout 600 通过mpstat可以看到cpu0有60%的时间片都在用于等待io，且这个过错不可中断 [root@k8s-master ~]# mpstat -P ALL 5 1 Linux 3.10.0-957.27.2.el7.x86_64 (k8s-master.com) 07/09/2020 _x86_64_ (1 CPU) 03:07:38 PM CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle 03:07:43 PM all 9.58 0.00 30.00 60.00 0.00 0.42 0.00 0.00 0.00 0.00 03:07:43 PM 0 9.58 0.00 30.00 60.00 0.00 0.42 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: CPU %usr %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %guest %gnice %idle Average: all 9.58 0.00 30.00 60.00 0.00 0.42 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: 0 9.58 0.00 30.00 60.00 0.00 0.42 0.00 0.00 0.00 0.00
通过前面的命令ps aux也能看到stess进程状态为D
为什么会有D状态的进程？
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。
ps aux中各进程状态说明（man ps)
PROCESS STATE CODES Here are the different values that the s, stat and state output specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of a process: D uninterruptible sleep (usually IO) R running or runnable (on run queue) S interruptible sleep (waiting for an event to complete) T stopped by job control signal t stopped by debugger during the tracing W paging (not valid since the 2.6.xx kernel) X dead (should never be seen) Z defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent For BSD formats and when the stat keyword is used, additional characters may be displayed: < high-priority (not nice to other users) N low-priority (nice to other users) L has pages locked into memory (for real-time and custom IO) s is a session leader l is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do) + is in the foreground process group
版权声明：本文为orchidzjl原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。