性能测试-cpu负载和cpu利用率

概述

作压力测试的时候，咱们常常会关注两个指标，CPU利用率和CPU负载

　　Linux中，进程分为三种状态：

• 　　阻塞的进程blocked process

• 　　可运行的进程runnable process

• 　　正在运行的进程running process

　　当进程阻塞时，进程会等待I/O设备的数据或者系统调用。

　　进程处于可运行状态时，它处在一个运行队列中，与其余可运行进程争夺CPU

 

CPU使用率

CPU使用率指的是程序在运行期间实时占用的CPU百分比，这是对一个时间段内CPU使用情况的统计。

经过这个指标能够看出在某一个时间段内CPU被占用的状况

 

CPU负载（load） 

　　它指的是正在运行（running）和准备运行（runnable）的进程的总数，也就是是等待处理的任务队列

load-average 

　　它指的就是特定时间内运行队列中(在CPU上运行或者等待运行)的平均进程数。

　　在linux top命令中指的是是最近1分钟、5分钟和15分钟的系统平均负载

　　若是一个进程知足如下条件，则其就会位于运行队列中

　　- 它没有在等待I/O操做的结果

　　- 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用wait)

　　- 没有被中止

 

cpu负载的计算

　　CPU数量和CPU内核数都会影响到CPU负载，由于任务最终是要分配到CPU核心去处理的。

　　两块CPU要比一块CPU好，双核要比单核好。所以，除去CPU性能上的差别，CPU负载是基于内核数来计算的。

　　“有多少内核，就有多少load”。如单核负载为1.00，双核负载为2.00.以此类推。

 

举例说明cpu负载

 

你们都要坐电梯坐电梯。假设一部电梯能站10我的，那当1-10人坐电梯时，能够认为电梯的load<1；
正好10人时，load=1；
超过10人时，load>1；
若是有15我的要坐电梯，那就是说能有10人直接上过山车，另外5人须要等待。
此时电梯的load=15/10 = 1.5
也就是说，1.5的负载表示系统当前满负荷运转，且还有至关于50%满负荷的请求在等待

 

对于load average的临界值，业内有两种判断依据

load average <= cpu核数 * 0.7

load average <= cpu核数 - 1

 

为何会有高Load，低CPU使用率的状况?

　　依然拿电梯的例子来讲明。假设一共有20我的来坐电梯。电梯一次运行5分钟。两次运行之间，第一批10人下来，第二批10人来，电梯等人进来，加上关门时间时间也要3分钟。这种状况下电梯的使用率就是50%左右。而过山车的load是2。对应到咱们的CPU上，当运行的进程（线程）过多时，频繁的上下文切换耗费了大量的CPU时间，致使真正用在运算的CPU时间片比较少（低CPU使用率），却有不少进程在等待运行（高Load）。 

 

Cpu 利用率和 load 值高低没有直必然关系

　　咱们作压测的时候通常认为 CPU 利用率和 Load 值是正比的关系，既Load 值越高，CPU 利用率就越高。

可是事实上有时候 Load 很高，CPU 利用率却比较低（多核更可能出现分配不均的状况）。

　　由于 Load 是等待处理的任务队列，当你的应用在等待同步消息返回处理的同时，CPU 仍是会将时间切片分配给这些线程。

而真正须要 CPU 的那些线程，却不得不在得不到时间片之后暂时放弃工做被挂起。

　　CPU利用率高也并不意味着负载就必定大，可能这个任务是一个CPU密集型的。CPU低利用率的状况下也会有高Load Average的状况。当CPU分配时间

片之后，是否使用彻底取决于使用者，所以彻底可能出现低利用率高Load Average的状况。

　　所以在程序设计的时候要考虑如何利用好CPU的这个资源，如何均匀的将压力分摊到各个CPU 上（有时候一个线程在不断循环，致使单个CPU负荷很高）

 

再举例

　　公共电话亭里有一我的在打电话，后面有四我的在等待，每人限定使用电话一分钟。如有人一分钟以内没有打完电话，只能挂掉电话去排队，等待下一

轮。公共电话在就至关于CPU，而正在打电话或等待打电话的人就至关于任务数。

　　在电话亭使用过程当中，确定会有人打完电话走掉，有人没有打完电话而选择从新排队，更会有新增的人在这儿排队。人数的变化就至关于任务数的增减。

为了统计平均负载状况，咱们5秒钟统计一次人数，并在第一、五、15分钟的时候对统计状况取平均值，从而造成第一、五、15分钟的平均负载。

　　有的人拿起电话就打，打满1分钟，有的人可能前三十秒在找号码，或者犹豫要不要打，后三十秒才真正开始打。若是把电话看做CPU，人数看做任务，

咱们能够说前一我的（任务）的CPU利用率高，后一我的（任务）的CPU利用率低。固然， CPU并不会在前三十秒工做，后三十秒歇着，它一直在处于load

状态。

　　有的程序涉及到大量的计算，因此CPU利用率就高，而有的程序牵涉到计算的部分不多，CPU利用率天然就低。但不管CPU的利用率是高是低，跟后面有多少任务在排队没有必然关系(cpu利用率和load没有必然关系)。

 

　　在Linux系统中，能够经过命令看到系统平均负载load-average的输出

　　uptime

 

 

 

　　top

 

 

　　saq -q

runq-sz：运行队列的长度（等待运行的进程数）

plist-sz：进程列表中进程（processes）和线程（threads）的数量

ldavg-1：最后1分钟的系统平均负载（Systemload average）

ldavg-5：过去5分钟的系统平均负载

ldavg-15：过去15分钟的系统平均负载