【运维必备知识】Linux系统平均负载与top、uptime命令详解

【运维必备知识】Linux系统平均负载与top、uptime命令详解

大家好，我是秋意零

工作中，服务出现问题如何排查Linux系统侧。首先第一想到应该排查是否是负载过高导致的。

今天，这篇就来看看，top、uptime命令中平均负载（load average）相关内容，初学者应该关注都比较少（也包括我。。）

top命令介绍

top 实时显示系统运行状态

top命令的功能是实时显示系统运行状态，包含处理器、内存、服务、进程等重要资产信息。运维工程师们常常会把top命令比作“加强版的Windows任务管理器”，因为除了能看到常规的服务进程信息之外，还能够对处理器和内存的负载情况一目了然，实时感知系统全局的运行状态。

top命令常用的一些参数：

1. -d ：设置top命令刷新显示的间隔时间，单位为秒。例如，top -d 10会让top每隔10秒更新一次显示。
2. -b ：以批处理模式运行top，这种模式下，top的输出会被设计为更适合被脚本或者其他程序处理，而不是交互使用。
3. -n ：指定top命令运行的次数后自动退出。例如，top -n 5会让top运行5次后结束。
4. -p ,,... ：监控指定的进程ID列表。只显示指定的进程信息，这对于跟踪特定进程的资源使用情况非常有用。
5. -u ：仅显示指定用户名的进程信息。这对于检查特定用户的系统活动很有帮助。
6. -H：在进程信息中显示线程的详细信息，这使得你可以看到每个线程的资源使用情况。
7. -i：不显示闲置（idle）或无用的进程，这可以让你的输出更加聚焦于活跃的进程。
8. -c：显示完整的命令行而不截断，这样可以查看进程启动时的完整命令参数。
9. -S：累计显示进程的CPU使用时间，这对于分析进程的历史CPU使用情况有帮助。

top命令交互式操作：

1. P (Shift+P): 根据CPU使用率对进程列表进行排序，默认就是按此排序。
2. M (Shift+M): 根据内存使用率对进程列表排序。
3. H (Shift+H): 显示帮助信息，列出所有可用的交互命令。
4. K (Shift+K): 杀死进程，选择此选项后，top会要求输入要终止的进程的PID。
5. R (Shift+R): 改变进程的优先级（nice值），需要先选择进程，然后输入新的nice值。
6. N (Shift+N): 依据不同的列对进程进行排序，重复按可以循环切换排序方式。
7. q (q): 退出top命令。
8. Space (空格键): 立即刷新显示，手动更新当前视图。
9. 1 (1): 显示每个逻辑CPU的使用情况，适用于多核处理器。
10. c (c): 切换显示命令行的显示，显示或隐藏完整的命令行。
11. d (d): 设置更新间隔时间，输入数字后回车，单位为秒。
12. W (Shift+W): 将当前top配置写入配置文件，以便下次启动时使用相同的设置。
13. f (f): 进入字段管理模式，允许用户选择要在进程列表中显示哪些列。
14. i (i): 切换是否显示闲置（Idle）和僵死（Zombie）的进程。
15. o (o): 根据指定的字段排序进程列表，会提示选择排序的字段。
16. t (t): 切换是否显示进程和CPU状态信息的标题行。

top命令解析

$ top
top - 20:35:30 up 123 days,  6:28,  2 users,  load average: 0.02, 0.01, 0.00
Tasks: 132 total,   1 running, 131 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.5 us,  0.3 sy,  0.0 ni, 99.0 id,  0.0 wa,  0.2 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   1889.0 total,    265.7 free,    948.8 used,    674.5 buff/cache
MiB Swap:      0.0 total,      0.0 free,      0.0 used.    742.6 avail Mem

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND
    788 root      20   0  474984  19280   2008 S   0.3   1.0 284:35.41 tuned
 744079 root      20   0   16992   5352   3752 S   0.3   0.3   0:00.26 sshd
 745499 root      20   0  227200   4640   3988 R   0.3   0.2   0:00.01 top

注意：下列相关重要参数，都有标记重要二字

第一行：top - 20:35:30 up 123 days, 6:28, 2 users, load average: 0.02, 0.01, 0.00

参数	解释
时钟、系统运行时间：top – 20:35:30 up 123 days, 6:28	时钟：top - 20:35:30 表示当前时间是20小时35分钟30秒 系统运行时间：up 123 days, 6:28 意味着系统已经连续运行了123天6小时28分钟
登录用户数：2 users	当前有2个用户登录
负载平均值（重要）：load average: 0.02, 0.01, 0.00	分别是过去1分钟、5分钟和15分钟的系统负载平均值，数值都很低，表明系统目前很空闲

第二行：Tasks: 132 total, 1 running, 131 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

参数	解释
任务总数：Tasks: 132 total
进程状态（重要）：1 running, 131 sleeping, 0 stopped, 0 zombie	分别表示正在运行、休眠、停止和僵尸状态的进程数。

第三行：%Cpu(s): 0.5 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.0 si, 0.0 st

参数	解释
CPU使用率：%Cpu(s): 0.5 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.0 si, 0.0 st	us: 用户CPU时间百分比，表示用户态进程消耗的CPU时间 sy: 系统CPU时间百分比，表示内核态消耗的CPU时间 ni: nice值，调整过的用户CPU时间百分比 id: 空闲CPU时间百分比（重要） wa: 等待I/O完成的CPU时间百分比 hi: 硬中断时间百分比 si: 软中断时间百分比 st: 被虚拟机偷走的CPU时间百分比（如果在虚拟化环境中）

第四行：MiB Mem : 1889.0 total, 265.7 free, 948.8 used, 674.5 buff/cache

参数	解释
总内存：1889.0 total	系统总内存为1889MB
可用内存：265.7 free	直接可用内存为265.7MB
已用内存：948.8 used	已分配给进程的内存948.8MB
缓冲/缓存内存：674.5 buff/cache	系统用于缓冲和缓存的内存674.5MB

第五行：不做解释，和第四行差不多

第六行：PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND

参数	解释
PID	进程ID
USER	运行该进程的用户
RP	优先级
NI	nice值，影响进程调度的优先级
VIRT	虚拟内存大小，单位KB
RES	常驻内存大小，即实际占用的物理内存大小，单位KB
SHR	共享内存大小，单位KB
S（重要）	进程状态
%CPU	该进程占用的CPU百分比
%MEM	该进程占用的物理内存百分比
TIME+	进程运行的累积CPU时间。如：284:35.41，284分钟35.41秒
COMMAND（重要）	进程启动命令名称

进程状态

详细进程相关内容可参考：【Linux】进程的七大状态详解！

相关指令（CPU、平均负载）

# 查看系统负载（或top命令）
[root@blog ~]# uptime
 23:28:48 up 123 days,  9:22,  2 users,  load average: 0.04, 0.05, 0.00
 
# 显示CPU架构信息，可看CPU核心数
[root@blog ~]# lscpu
Architecture:        x86_64
CPU op-mode(s):      32-bit, 64-bit
Byte Order:          Little Endian
CPU(s):              2   # 核心数
On-line CPU(s) list: 0,1
...
...

# 查看CPU详细信息
[root@blog ~]# cat /proc/cpuinfo

相关面试题

1、如何判断top或者uptime命令中平均负载（load average）过高？

1）判断标准

可以通过对比系统的平均负载值和CPU核心数量来进行评估。如，如果系统有4个CPU核心，则每个核心对应1个负载单位。

• 平均负载值 < CPU核心数量：系统负载正常，CPU有足够的资源处理当前任务。例如，4核系统的平均负载值在0-2之间，表明系统负载较低。
• 平均负载值 ≈ CPU核心数量：系统负载较高，CPU资源接近饱和状态，但仍能处理当前任务。例如，4核系统的平均负载值在3-4之间，表明系统负载较高，但仍在可接受范围内。
• 平均负载值 > CPU核心数量：系统负载过高，CPU资源不足，大量任务在等待处理，可能导致系统性能下降。例如，4核系统的平均负载值超过4，特别是超过6或更高时，表明系统负载过高，CPU资源不足，大量任务在等待处理。

2）实际应用中的示例

• 低负载系统：一台4核服务器的负载值为 0.5, 0.7, 0.6，表示系统负载较低，CPU有充足的资源应对任务。
• 中等负载系统：一台4核服务器的负载值为 3.5, 3.8, 3.6，表示系统负载较高，但仍在可接受范围内，CPU资源接近饱和。
• 高负载系统：一台4核服务器的负载值为 6.0, 7.5, 8.0，表示系统负载过高，大量任务在等待处理，可能导致系统响应变慢或出现性能问题。

3）综合判断

有可能出现CPU使用率很低，但是负载却很高的情况，因为网络或者磁盘I/O很慢（传输工作负载），而CPU需要等待工作负载过来对其进行处理，导致CPU使用率很低。

PS：工作负载就是进程队列

所以除了平均负载值外，还应该结合其他性能指标来综合判断系统是否过载：

• CPU使用率：查看各个核心的使用率，判断CPU是否处于高负载状态。
• 内存使用情况：通过free命令或其他工具检查内存和交换区的使用情况，判断是否有内存瓶颈。
• 磁盘I/O性能：使用iostat或iotop工具检查磁盘读写性能，判断是否存在I/O瓶颈。
• 网络性能：通过netstat或iftop查看网络流量和连接情况，判断是否存在网络瓶颈。

2、top 命令可以看到一个平均负载的指标，这个平均负载指的是什么

平均负载表示系统在特定时间段内（1分钟、5分钟、15分钟）运行队列中的进程数量的平均值。这包括正在运行的、等待运行的，以及等待某些资源（如I/O操作）完成的进程。

3、top 命令里这个平均负载，它跟CPU使用率有啥区别

区别：

• 平均负载是进程队列
• CPU使用率是处理负载的繁忙程度

场景：有可能出现CPU使用率很低，但是负载却很高的情况。因为网络或者磁盘I/O很慢（传输工作负载），而CPU需要等待工作负载过来对其进行处理，导致CPU使用率很低。

4、top 命令中，进程的状态有，并说出英文缩写？

7种状态：运行状态 R（running）、休眠状态 S（sleeping）、等待磁盘I/O状态 D（disk sleep）、停止状态 T（stopped）、跟踪状态 t（tracing stop）、死亡状态 X（dead）、僵尸状态 Z（zombie）

参考

一分钟彻底搞清CPU使用率和工作负载（load average）的含义

Linux系统负载含义

CPU使用率过高问题排查及Linux之top命令用法详解