站長資訊網(wǎng)本篇文章給大家?guī)砹薒inux中負載的概念與問題診斷方法相關(guān)知識，其中包括了負載是什么以及線程狀態(tài)等，希望對大家有幫助。
一般在類unix系統(tǒng)上，都會有系統(tǒng)負載（load average）這個指標(biāo)，用來形容系統(tǒng)的繁忙程度，值越大則代表系統(tǒng)越繁忙。
查看負載
$ uptime 19:59:57 up 29 days, 7:08, 1 user, load average: 0.57, 0.26, 0.18
我們關(guān)注load average后的3個值，分別代表1分鐘、5分鐘、15分鐘的系統(tǒng)平均負載，如果1分鐘值>5分鐘值>15分鐘值，則代表近15分鐘內(nèi)系統(tǒng)壓力越來越大，反之亦然。
同樣，在top命令的第一行，也能看到系統(tǒng)負載，它的含義和uptime是一樣的。
負載是什么
一般來說，系統(tǒng)線程基本都在這3個狀態(tài)上：運行中，可運行，阻塞等待，其中，運行中的線程正在CPU上跑，可運行的線程等待CPU調(diào)度，而阻塞的線程等待鎖釋放或io完成。
在傳統(tǒng)unix系統(tǒng)上（如BSD），系統(tǒng)負載由正在運行的線程以及可運行的線程這2個部分組成。
它能很好的說明CPU的飽和情況，比如4核的CPU，如果負載一直高于4，那說明CPU資源飽和了。
而Linux擴大了負載的定義，如下：
Linux負載由正在運行的線程和可運行的線程，以及D狀態(tài)的線程(一般是等待io完成)這3個部分組成。
因為Linux認為，雖然D狀態(tài)的線程并不消耗CPU資源，但是它會消耗磁盤、網(wǎng)卡等硬件資源以及鎖這樣的軟件資源，因此它也應(yīng)該被用來計算系統(tǒng)負載，想來也合理，畢竟系統(tǒng)負載是用來描述整個系統(tǒng)的繁忙程度的，而不僅僅是CPU的。
線程狀態(tài)D
在Linux里面，線程有如下常見狀態(tài)：
-
R: 正在運行或可運行狀態(tài)
-
S: 睡眠狀態(tài)，被阻塞等待喚醒
-
D: 不可中斷睡眠狀態(tài)，一般是等待io完成
這里面的R與D狀態(tài)的線程會影響系統(tǒng)負載，因此，當(dāng)系統(tǒng)負載較高時，可以通過如下命令了解是哪些線程導(dǎo)致的：
ps -eLo pid,tid,stat,comm | grep -E " R|D"
小實驗:將系統(tǒng)負載升到100
# 使用vfork函數(shù)創(chuàng)建一個子進程，子進程如果不調(diào)用exec系統(tǒng)調(diào)用，它的狀態(tài)會一直是D。
$ cat uninterruptible.c int main() { vfork(); sleep(600); return 0; } # 編譯成可執(zhí)行程序 $ gcc -o uninterruptible uninterruptible.c # 運行100個程序 $ for i in {1..100}; do ./uninterruptible &; done
等待1分鐘，就會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)負載升到了快100，如下：
$ uptime 20:24:42 up 29 days, 7:32, 1 user, load average: 99.94, 74.82, 35.87 # 可以看到很多D狀態(tài)的進程 $ ps -eLo pid,tid,stat,pcpu,wchan:32,comm | grep " D" 3774195 3774195 D 0.0 do_fork uninterruptible 3774196 3774196 D 0.0 do_fork uninterruptible 3774197 3774197 D 0.0 do_fork uninterruptible 3774198 3774198 D 0.0 do_fork uninterruptible
如上，通過ps命令可以看到線程狀態(tài)，還有一個wchan字段，它顯示的是線程當(dāng)前被阻塞在什么內(nèi)核函數(shù)上，這能看出一些蛛絲馬跡。
另外，通過/proc/sysrq-trigger可以看到D線程阻塞時的代碼路徑，如下：
# 寫入一個w即可，需要root權(quán)限執(zhí)行 $ echo w > /proc/sysrq-trigger # 然后內(nèi)核會把D狀態(tài)線程調(diào)用棧輸出到內(nèi)核日志，這可以通過dmesg查看 $ dmesg
這里就能很清楚的看到，是由于vfork系統(tǒng)調(diào)用引起的負載上升。
之前介紹過bcc工具集里的offcputime工具，它可以用來繪制offcpu火焰圖，同樣的，診斷高負載問題時，也可以用這個工具，傳一個參數(shù)，讓其只關(guān)注D狀態(tài)線程的offcpu行為即可，如下：
# ubuntu安裝bcc工具集 $ sudo apt install bpfcc-tools # 使用root身份進入bash $ sudo bash # --state 2用于指定抓取TASK_UNINTERRUPTIBLE即D狀態(tài)線程的offcpu棧 $ offcputime-bpfcc -K --state 2 -f 60 > d_state_offcpu_stack.out # 繪制為offcpu火焰圖 $ awk '{ print $1, $2 / 1000 }' d_state_offcpu_stack.out | ./FlameGraph/flamegraph.pl --color=io --countname=ms > d_state_offcpu.svg
