Load average linux что это такое

Load average

Наблюдая выводы таких команд, как top, htop, uptime, w и, возможно, других, пользователь наверняка обращал внимание на строку load average:

Расширяя обсуждение в «Общем обзоре стандартных средств наблюдений за системой», попробуем разобрать смысл этих чисел. Итак, проще говоря, числа отражают число блокирующих процессов в очереди на исполнение в определенный временной интервал, а именно 1 минута, 5 минут и 15 минут, соответственно. Понятие блокирующих процессов обычно хорошо освещают в последнее время, когда рассказывают о nginx. 🙂 В данном случае, блокирующий процесс — это процесс, который ожидает ресурсов для продолжения работы. Как правило, происходит ожидание таких ресурсов, как центральный процессор, дисковая подсистема ввода/вывода или сетевая подсистема ввода/вывода.

Высокие значения показателей load average говорят о том, что система не справляется с нагрузкой. Если речь идет о целевом сервере, работающем под высокой нагрузкой, то обычно полезно провести тонкую настройку операционной системы (сетевая подсистема, ограничение на количество одновременно открытых файлов и тому подобное). Высокая загрузка также может быть вызвана аппаратными проблемами, например, выходом из строя накопителя.

Для диагностики обратимся к другим полезным данным, предоставляемым выводом top. Строка Cpu(s) содержит информацию о распределении процессорного времени. Первые два значения непосредственно отражают работу CPU по обработке процессов:

Затяжные высокие (99-100%) показатели указывают на ЦП как на узкое место.

Параметр wa говорит о простое, связанным с вводом/выводом:

Выше 80% считается не совсем нормальным и явно указывает нам на то, что процессор проводит очень много времени в ожидании ввода/вывода (обычно это означает, что выходит из строя HDD или NIC).

Если же оборудование в порядке и ЦП быстр, скорее всего, проблема в ПО. Проблемное приложение можно отловить с помощью ps axfu. Полученный вывод предоставит список процессов, а также нужную информацию: потребление процессора, памяти, состояние, ну и непосредственно информацию, идентифицирующую процесс (PID и команду). К слову о состояниях процессов. Типичными состояниями процессов являются следующие три (полный список доступен на странице руководства man ps — спасибо, onix74):

• S — так называемое состояние сна;
• R — состояние выполнения;
• D — состояние ожидания.

Последнее как раз то, что мы ищем. Дальнейшую отладку можно производить вооружившись iostat, systat (FreeBSD), strace, iperf, но это уже тема другой статьи.

Высоких uptime, низких load average, ну и конечно же удачи! 🙂

Источник

CPU Load: когда начинать волноваться?

Данная заметка является переводом статьи из блога компании Scout. В статье дается простое и наглядное объяснение такого понятия, как load average . Статья ориентирована на начинающих Linux-администраторов, но, возможно, будет полезна и более опытным админам. Заинтересовавшимся добро пожаловать под кат.

Вероятно, Вы уже знакомы с понятием load average . Load average — это три числа, отображаемые при выполнении команд top и uptime . Выглядят они примерно так:

Большинство интуитивно понимают, что эти три числа обозначают средние значения загрузки процессора на прогрессивно увеличивающихся временных промежутках (одна, пять и пятнадцать минут) и чем меньше их значения — тем лучше. Большие числа свидетельствуют о слишком большой нагрузке на сервер. Но какие значения считать предельными? Какие значения являются «плохими», а какие — «хорошими»? Когда Вам следует просто волноваться о занчениях средней загрузки, а когда следует бросать другие дела и решать проблему так быстро, как это возможно?
Для начала, давайте разберемся, что же означает load average . Рассмотрим простейший случай: предположим, что у нас в наличии один сервер с одноядерным процессором.

Аналогия транспортного потока

Одноядерный процессор похож на дорогу с одной полосой движения. Представьте себе, что Вы управяете движением машин по мосту. Иногда, Ваш мост загружен настолько сильно, что машинам приходится ждать в очереди чтобы проехать по нему. Вы хотите дать людям понять, как долго им придется ждать чтобы перебраться на другую сторону реки. Хорошим способом сделать это будет показать как много машин ждут в очереди в конкретный момент времени. Если машин в очереди нет, подъезжающие водители будут знать, что они сразу смогут проехать по мосту. В противном случае, они будут понимать, что придется ждать своей очереди.
Итак, Управляющий Мостом, какую систему обозначений Вы будете использовать? Как насчет такой:

• 0.00 означает, что на мосту нет ни одной машины. Фактически, значения от 0.00 до 1.00 означают отсутствие очереди. Подъезжающая машина может воспользоваться мостом без ожидания;
• 1.00 означает, что на мосту находится как раз столько автомобилей, сколько он может вместить. Все еще идет хорошо, но, в случае увеличения потока машин, возможны проблемы;
• Значения, превышающие 1.00 означают наличие очереди на въезде. Насколько большой? Например, значение 2.00 показывает, что в очереди стоит столько же автомобилей, сколько движется по мосту. 3.00 означает, что мост полностью занят и в очереди ожидает в два раза больше машин, чем он может вместить. И так далее.

load average = 1.00
load average = 0.50
load average = 1.70
Вот базовое значение загрузки процессора. «Машины» обрабатываются с использованием промежутков процессорного времени («пересекают мост»), либо ставятся в очередь. В Unix это называется длина очереди выполнения: количество всех процессов, выполняемых в данный момент времени, плюс количество процессов, ожидающих в очереди.
Вам, как управляющему мостом, хотелось бы, чтобы машины-процессы никогда не ждали в очереди. Таким образом, предпочтительно, чтобы загрузки процессора была всегда ниже 1.00. Периодически возможны всплески трафика, когда загрузка будет превышать 1.00, но если она постоянно превышает данное значение — это повод начать волноваться.

Так Вы говорите, 1.00 — идеальное значание load average?

Что насчет многопроцессорных систем? Мой сервер показывает загрузку 3.00 и все ОК!

У Вас четырехпроцессорная система? Все в порядке, если load average равен 3.00.
В мультипроцессорных системах загрузка вычисляется относительно количества доступных процессорных ядер. 100% загрузка обозначается числом 1.00 для одноядерной машины, числом 2.00 для двуядерной, 4.00 для четырехъядерной и т.д.
Если вернуться к нашей аналогии с мостом, 1.00 означает «одну полностью загруженную полосу движения». Если на мосту всего одна полоса, 1.00 означает, что мост загружен на 100%, если же в наличии две полосы, он загружен всего на 50%.
То же самое с процессорами. 1.00 означает 100% загрузки одноядерного процессора. 2.00 — 100% загрузки двуядерного и т.д.

Многоядерность vs. многопроцессорность

Сведем все вместе

Давайте посмотрим на средние значения загрузки с помощью команды uptime :

Здесь представлены показатели для системы с четырехъядерным процессором и мы видим, что имеется большой запас по нагрузке. Я даже не буду задумываться о ней, пока load average не превысит 3.70.

Какое среднее значение мне следует контролировать? Для одной, пяти или 15 минут?

Количество ядер важно для правильно понимания load average. Как мне его узнать?

Команда cat /proc/cpuinfo выводит информацию обо всех процессорах в вашей системе. Чтобы узнать количество ядер, «скормите» ее вывод утилите grep :

Примечания переводчика

Выше представлен перевод самой статьи. Также много интересной информации можно почерпнуть из комментариев к ней. Так, один из комментаторов говорит о том, что не для каждой системы важно иметь запас по производтельности и не допускать значения загрузки выше 0.70 — иногда нам нужно чтобы сервер работал «на всю катушку» и в таких случаях load average = 1.00 — то, что доктор прописал.

Хабраюзер dukelion добавил в комментариях ценное замечание, что в некоторых сценариях, для достижения максимального КПД «железа», стоит держать значение load average несколько выше 1.00 в ущерб эффективности работы каждого отдельного процесса.

Хабраюзер enemo в комментариях добавил замечание о том, что высокий показатель load average может быть вызван большим количеством процессов, выполняющих в данный момент операции чтения/записи. То есть, load average > 1.00 на одноядерной машине не всегда говорит о том, что в Вашей системе отсутствует запас по загрузке процессора. Требуется более внимательное изучение причин такого показателя. Кстати, это хорошая тема для нового поста на Хабре 🙂

Источник

Load average linux что это такое

В любой нагруженной системе существует необходимость постоянного контроля уровня существующей нагрузки, основным показателем, находящимся под мониторингом автоматики и проверяемым вручную при возникновении проблем в работе сервера является LA или Load Average (средняя нагрузка).

Самым простым способом посмотреть текущие показатели LA в Linux является выполнение команды uptime

По умолчанию команда выводит текущее время, время с момента старта сервера, количество пользователей в системе и характеристики LA

20:36:11 up 1:50, 1 user, load average: 1,09, 0,66, 0,66

Также uptime можно использовать с ключом -p — в выводе в этом случае будет только непосредственно время, которое сервер пребывает во включенном состоянии

up 1 hour, 52 minutes

Однако, LA в этом случае отображаться не будет

Показатели Load Average можно посмотреть открыв какой-либо анализатор состояния системы, например top

Load Average Linux: что такое LA и какие его значения следует считать большими

LA — показатель нагрузки на систему. Подсчет ведется за последние минуту, 5 минут и 15 минут.

LA может считаться большим или малым в зависимости от количества ядер процессора.

Одноядерный процессор может обрабатывать в единицу времени определенное количество запросов. Если количество поступающих запросов меньше возможностей процессора — «пропускной способности» — высокой нагрузки не создается, значения LA не превышают единицу.

Единица считается максимальным значением для системы, содержащей одно процессорное ядро. Показатели превышающие единицу означают, что определенные процессы не могут быть обработаны и ждут своей очереди, их количество постоянно накапливается.

Если применяется несколько процессоров необходимо пересчитывать их количество на количество используемых ядер и сопоставлять полученное число с показателями LA.

Допустимая нагрузка просто умножается на количество используемых ядер процессора.

Если сервер использует 8 ядер — максимальная нагрузка считающаяся нормальной составляет 8. Значения, ее превышающие можно считать аномальной ситуацией.

Как узнать сколько ядер используется Linux сервер

Информация о процессоре в Linux хранится в файле /proc/cpuinfo. Получить сведения о количестве ядер процессора можно сделав выборку из содержимого файла по ключевому выражению ‘cpu cores’

cpu cores : 2
cpu cores : 2
cpu cores : 2
cpu cores : 2

Повышенная нагрузка практически всегда является ситуацией, требующей вмешательства и означающей, что система работает некорректно.

Некоторые сервисы позволяют работать в режиме когда LA с определенной периодичностью возрастает больше допустимого — например, почтовые серверы — при возникновении нагрузки возможны задержки при отправке писем, но в целом работоспособности системы контролируемый рост нагрузки не угрожает.

В то же время для бэкэнд веб-серверов возрастание LA выше допустимого означает то, что часть посетителей сайта вместо контента будут видеть ошибку сервера.

В исключительных случаях инфраструктурные решения создаются с тем расчетом, что часть серверов будет постоянно работать при нагрузке больше допустимой.

Читайте про управление процессами в Linux, если LA выше обычного — рассмотренные в материале команды позволят выявить процессы, нагружающие систему.

Источник

Как считается Load Average

Постановка вопроса

Недавно, во время собеседования в одну крупную компанию мне задали простой вопрос, что такое Load Average. Не знаю, на сколько правильно я ответил, но лично для себя пришло осознание, что точного ответа я на самом деле и не знаю.

Большинство людей наверняка знают, что Load Average — это среднее значение загрузки системы за некоторый период времени (1, 5 и 15 минут). Так же можно узнать некоторые подробности из данной статьи, про то, как этим пользоваться. В большинстве случаев этих знаний достаточно для того, что бы по значению LA оценивать загрузку системы, но я по специальности физик, и когда я вижу «среднее за промежуток времени» мне сразу становится интересна частота дискретизации на данном промежутке. А когда я вижу термин «ожидающие ресурсов», становится интересно, каких именно и сколько времени надо ждать, а так же сколько тривиальных процессов надо запустить, что бы получить за короткий промежуток времени высокий LA. И главное, почему ответы на эти вопросы не дает 5 минут работы с гуглом? Если вам данные тонкости так же интересны, добро пожаловать под кат.

Что-то здесь не так.

Для начала определимся с тем, что мы знаем. В общем виде Load Average это среднее количество ожидающих ресурсов ЦПУ процессов за один из трех промежутков времени. Так же нам известно, что это значение в нормальном состоянии находится в диапазоне от 0 до 1, и единица соответствует 100% загрузке одноядерной системы без перегруза. В дальнейшем я буду рассматривать систему как одноядерную, поскольку это проще и показательней.

Что здесь не так?

Во первых, все мы знаем, что среднее арифметическое нескольких величин равно сумме этих величин, деленной на их количество. Из той информации, что у нас есть абсолютно непонятно это самое количество. Если мы считаем ожидающие процессы в течении всей минуты, то среднее значение будет равно количеству процессов за минуту, деленному на единицу. Если будем считать каждую секунду — то и количество процессов в каждом подсчете уменьшится с диапазоном, и делить будем на 60. Таким образом чем выше частота дискретизации при наборе данных, тем меньшее среднее значение мы получим.

Во вторых что значит «ожидающий ресурсов процесс»? Если мы запустим большое количество быстрых процессов разом, то все они встанут в очередь, и по логике на короткий промежуток времени LA должен вырасти до совершенно неприемлемых величин, и при продолжительном мониторинге должны наблюдаться постоянные скачки, чего, в нормальной ситуации, нет.

В третьих, одноядерная система при 100% загрузке должна давать Load Average равный 1. Но здесь нет никакой зависимости от параметров этого ядра, хотя количество процессов может отличаться в разы. Данный вопрос может быть снят либо корректным определением «ожидающего ресурсов процесса», либо наличием какой-то нормировки на параметры ядра.

Литература

Найти ответы на поставленные вопросы оказалось не так уж и сложно. Правда только на английском языке, и не все так сходу стало понятно. Конкретно были найдены две статьи:
«Examining Load Average»
«UNIX Load Average»
Пользователь Rondo так же предложил вторую часть статьи с более подробным рассмотрением математического аппарата: «UNIX Load Average. Part 2»
А так же небольшой тест для тех, кто и так все понимает, указанный во второй статье.

Интересующимся я бы советовал прочитать обе статьи, хотя в них описаны очень близкие вещи. В первой описывается в общем виде много разных интересных подробностей работы системы, а во второй более подробно разбирается непосредственно расчет LA, приводятся примеры с нагрузкой и комментарии специалистов.

Немного ядерной магии

Из данных материалов можно узнать, что каждому вызываемому процессу дается ограниченный промежуток времени на использование CPU, в стандартной архитектуре intel этот промежуток равен 10мс. Это целая сотая доля секунды и в большинстве случаев процессу столько времени не нужно. Однако, если какой-то процесс использовал все отведенное ему время, то вызывается аппаратное прерывание и система возвращает себе управление процессором. Помимо этого каждые 10мс увеличивая счетчик тиков (jiffies counter). Данные тики считаются с момента запуска системы и каждые 500 тиков (раз в 5 секунд) рассчитывается Load Average.

Код непосредственно расчета находится в ядре в файле timer.c (код приведен для версии 2.4, в версии 2.6 все это несколько рассредоточено, но логика не изменилась, дальше, надеюсь, тоже существенных изменений нет, но, честно говоря, последние релизы не проверял):

Как видно, рассчитываются по очереди те самые три значения LA, однако не указано, что именно считается, и как именно считается. Это тоже не проблема, код функции count_active_tasks() находится в том же файле, чуть выше:

А CALC_LOAD лежит в sched.h вместе с несколькими интересными константами:

Из всего вышеперечисленного можно сказать, что раз в 5 секунд ядро смотрит, сколько всего процессов находится в состоянии RUNNING и UNINTERRUPTIBLE (кстати в других UNIX системах это не так) и для каждого такого процесса увеличивает счетчик на FIXED_1, что равняется 1 вот такое

Однако помимо ответов на имевшиеся изначально вопросы разбор кода ставит и новые. Например, применима ли затухающая экспонента к сокращению числа ожидающих процессов? Если мы рассматриваем радиоактивный распад, то его скорость ограничена лишь количеством ядер, в нашем же случае, при большом количестве процессов все все упрется в пропускную способность CPU. Так же, если сравнить полученную формулу с экспоненциальным законом, становится видно, что , где T — продолжительность интервала набора данных (1, 5 или 15 минут). Таким образом разработчики ядра считают, что скорость уменьшения Load Average обратно пропорциональна продолжительности измерений, что несколько неочевидно, по крайней мере для меня. Ну и не сложно смоделировать ситуации, когда огромные значения LA не будут реально отображать загрузку системы, или наоборот.

В конечном счете складывается впечатление, что для расчета Load Average была выбрана сглаживающая функция, максимально быстро уменьшающая свое значение, что в целом логично для получения конечно числа, но не отображает реально происходящего процесса. И если кто-нибудь мне объяснит, почему именно экспонента и почему именно в таком виде, буду весьма признателен.

Источник