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Unix平均负载average load计算方法

发布时间:2015-05-04 09:36:38来源:未知作者:hl

average load表示系统在一段时间内的平均进程个数,也就是表示系统的繁忙程度。average load和CPU利用率不一样,更加能够表示系统的繁忙程度,下面将就系统的average load的计算和相关进行简单介绍。


查看方法

在Linux系统下使用uptime命令,或者查看/proc/loadavg都可以看到系统负载average load。使用uptime命令会显示系统分别在过去的1分钟,5分钟和10分钟里的平均负载。

[root@localhost ~]# uptime
19:32:09 up 5 days, 8:53, 5 users, load average: 0.05, 0.04, 0.05
[root@localhost ~]# cat /proc/loadavg
0.04 0.04 0.05 1/394 23203


那么uptime命令计算load average的工作原理是什么呢?


计算方法

对于单cpu和多cpu情况,系统的average load情况稍有不同。单cpu是最简单的情形,比如过去的平均一分钟里面,判断系统处于运行或者等待状态的进程数则表示系统的平均负载,但是在linux系统下稍有不同,那些处于io等待状态的进程也会被纳入去计算。这样就导致CPU利用率可能和平均负载很不同,在大部分进程都在做IO的时候,即使平均负载很大,也会没有很大的CPU利用率。另外,有些系统对于进程和线程的处理也很不一样,有的对于每一个线程都会进行计算,有的只关注进程,对于超线程技术的线程来说,可能又是别的处理方式。对于多CPU的平均负载的计算,是在单CPU的情况下再除以CPU的个数。


文件: kernel/timer.c:

unsigned long avenrun[3];

static inline void calc_load(unsigned long ticks)
{
unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
static int count = LOAD_FREQ;

count -= ticks;
if (count < 0) {
count += LOAD_FREQ;
active_tasks = count_active_tasks();
CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
}
}


内核中的函数sched.h

/*
* These are the constant used to fake the fixed-point load-average
* counting. Some notes:
*  - 11 bit fractions expand to 22 bits by the multiplies: this gives
*    a load-average precision of 10 bits integer + 11 bits fractional
*  - if you want to count load-averages more often, you need more
*    precision, or rounding will get you. With 2-second counting freq,
*    the EXP_n values would be 1981, 2034 and 2043 if still using only
*    11 bit fractions.
*/
extern unsigned long avenrun[];         /* Load averages */
extern void get_avenrun(unsigned long *loads, unsigned long offset, int shift);

#define FSHIFT          11              /* nr of bits of precision */
#define FIXED_1         (1<<FSHIFT)     /* 1.0 as fixed-point */
#define LOAD_FREQ       (5*HZ+1)        /* 5 sec intervals */
#define EXP_1           1884            /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point */
#define EXP_5           2014            /* 1/exp(5sec/5min) */
#define EXP_15          2037            /* 1/exp(5sec/15min) */

#define CALC_LOAD(load,exp,n) \
load *= exp; \
load += n*(FIXED_1-exp); \
load >>= FSHIFT;

extern unsigned long total_forks;
extern int nr_threads;
DECLARE_PER_CPU(unsigned long, process_counts);
extern int nr_processes(void);
extern unsigned long nr_running(void);
extern unsigned long nr_uninterruptible(void);
extern unsigned long nr_iowait(void);
extern unsigned long nr_iowait_cpu(int cpu);
extern unsigned long this_cpu_load(void);


ewma算法

linux系统在很多方面都使用了这个算法,比如除了这个还有TC系统的CBQ算法,这是统计学的一个算法,具体请参考http://en.wikipedia.org/wiki/EWMA_chart和http://en.wikipedia.org/wiki/Moving_average


参考文献

http://man.he.net/man8/tc-cbq-details
linux内核代码
http://en.wikipedia.org/wiki/EWMA_chart
http://en.wikipedia.org/wiki/Moving_average


相关文章:
Linux系统负载监控-load average:http://www.linuxdiyf.com/linux/10238.html