聊聊服务器的负载

负载能够说是一个服务器是否正常的风向标，当接入的软件运行缓慢的时候，相信大部分人排查线上服务器第一件事就是要看下负载的高低？经过uptime命令能够直观的看到系统一、五、15分钟内的平均负载值，本文简称为负载。那么关于负载就有一些有意思的话题了。如什么是负载，如何断定负载的高低？那些缘由致使负载升高？下面结合个人一些工做经验简单聊一聊。

什么是负载？

在我最先接触负载一词的时候，大脑里的印象就是衡量服务器的繁忙程度，所以服务器的负载不能过高，高了的话服务器就忙不过来了。我对负载这样的认识一直大概保持了一年半，后来仍是由于有个原 因，因而去man了下uptime。

关于负载的解释，uptime上有算是较为详细的说明：

System load averages is the average number of processes that are either in a runnable or uninterruptable state. A process in a runnable state is either using the CPU or waiting to use the CPU. A process in uninterruptable state is waiting for some I/O access, eg waiting for disk. The averages are taken over the three time intervals. Load averages are not normalized for the number of CPUs in a system, so a load average of 1 means a single CPU system is loaded all the time while on a 4 CPU system it means it was idle 75% of the time.

根据以上的描述，负载的概念就清晰起来了，首先负载是什么？ 负载是一个平均进程数。那么，是全部状态下的进程数吗？不是的，对进程的状态有要求，就是进程的状态须要处于 runnable state(可运行状态) 和 uninterrupttable state（不可中断状态）。

ok，如今的重点来到了这两种状态的进程的理解上，何为 runnable 状态，上面也给出了清晰的解释，就是要么进程正在使用cpu，要么正在等待着使用cpu。对这句解释稍做补充，在一个进程的生命周期中，会有不一样状态，处于runnable状态的进程表明着一切资源准备就绪了（cpu资源除外），那么就会有两种状况，一种是已经得到了cpu资源的，那么就表明着他正在使用cpu资源进行运行，另一种就是他在排队等待cpu资源。（进程调度器会为使用cpu资源的进程维护一个队列）由于linux是多用户多进程系统，进程数量通常远大于cpu数量，所以cpu的资源是珍贵的，使用须要申请和排队。

何为uninterruptable 状态？，就是进程正在等待一些IO的请求，诸如磁盘IO/网络IO。说实在的，对于这个理解我还只能停留在表面。uninterruptable和 interruptable都是进程的sleep状态。咱们能够理解为进程在睡觉（进程要继续运行的条件和资源不充分，所以他们要睡觉），进入这两种状态下，他们会当即释放掉cpu资源，不一样点在于，处于interruptable是一种浅睡，任何的风吹草动（信号）都会惊醒他，而后他就会醒来接着干活。那么uninterruptable 就是一种沉睡，只有他等到的东西等来了他才醒来。

总结来讲，负载数值便是处于runnable state 和uninterruptable state 的进程数。能够大体理解为系统正在处理的进程数。

如何判断负载的高低？

记得毕业后刚入职几个月的时候，适逢双十一，上面分了几台小的服务器，让盯梢负载。而后，我问旭哥说多高负载算高，旭哥说超过1就很高了。因此，今后我就记住了，负载高于1就高了。直到有一次一个持有相同概念的同事被另一个同事鄙视后，我偷偷弄明白了负载后，负载高于1就过载的说法就不攻自破了。

关于负载过1就过载的说法在只有一个cpu的状况下是能够理解的，由于一个cpu同一时刻只能处理一个进程，因此恰好是100%的满负荷运行。可是在一个四核的机器上，无异于其余三个cpu在空闲着。因此看负载是否过载，要有一个前提，那就是须要明确有几个cpu，若是负载数长时间高于cpu数，那么就能够判断为过载。

cat /proc/cpuinfo

以上命令能够查看cpu的个数。但这并非说，咱们都要线上的机器都要满负荷的去跑，确定是要有必定的余量的，至于余多少，能够根据本身业务的访问状况决定。

那些缘由致使负载升高？

有了对负载本质的了解，就不难分析出负载较高的状况了？致使负载升高的缘由无非有两个缘由，一个是处于 runnable state 的进程不断增多，另外一个是处于 uninterruptable state的进程不断增多。runnable state 增多通常是cpu资源不够，而uninterruptable state增多大部分时间是磁盘IO成为瓶颈。

cpu资源不够，为了方便理解，咱们能够假设机器只有一个cpu，而每一个进程处理须要1s，可是每1s就会2个进程须要处理，此时每1过1s就会累积一个进程处理不掉，那么负载天然就不断的增长 IO成为瓶颈，有的时候cpu利用率不是很高，可是负载依然会很高，好比大量的读请求，致使磁盘io成为瓶颈，此时进程在等待磁盘IO的同时是不可中断的状态，所以仍然会参与负载值的计算，所以负载会变高

我的遇到的一些致使负载升高的缘由

本人从事电商ERP系统开发，服务器中安装有mysql服务器，所以通常状况下，出问题大部分是mysql中的一些问题。

1. 大量数据请求时，包括搜索时全表扫描、以及大量的导出数据等。这种状况下通常大量的读请求让IO成为瓶颈，致使其余进程也处理缓慢，所以随着时间的增长负载就会升高
2. 事务未提交，通常一些业务处理系统，耦合关系强，如订单的出库和库存的关系，通常是须要原子性操做，这个时候通常会使用事务来进行控制，可是不幸出现事务未提交的状况，会致使大量资源被锁，其余请求处于长时间等待的状况，这种状况也会致使负载升高
3. 死锁，mysql的死锁检测以及回滚都会有必定的时间，加之事务对资源的独占，出现死锁会出现短暂的拥堵现象，同时负载的短期内上升，不事后面继续会降低。可是死锁很频繁的状况下，负载也会一直较高
4. 内存不足时，mysql服务器是至关耗费内存的，若是内存不足致使交换分区长时间使用的话，也会让机器负载升高
5. 其余致使的一些IO问题，如磁盘损坏以及磁盘空间不足