0.00 的平均负载如何存在？

Question

我知道负载平衡是一种衡量 CPU 繁忙程度的方法。但是，我不明白平均负载是0.00如何存在的。内核不是一直在运行吗？这不占用CPU负载的一部分吗？

Answer 1

一段时间内的平均负载是在该时间段内竞争 CPU 的平均进程数。如果无事可做，“内核”就不会运行；更具体地说，如果没有什么可做的，CPU 将被分配给一个特殊的“空闲”线程，该线程不计算在内（并且它可能会做一些事情，例如将 CPU 置于等待中断的状态）。

因此，例如，超过 5 分钟的平均负载为 0.6 通常意味着在这 5 分钟内，CPU 被某些进程（或内核）总共使用了 3 分钟，并且总共使用了 2 分钟闲着。但是，正如@UKMonkey 所观察到的，这可能意味着在 4 分半钟无所作为之后，6 个进程在最后 30 秒内竞争 CPU ......

CPU 空闲是因为没有进程想要使用它来运行代码，因为所有进程要么等待输入或输出操作完成，要么正在休眠等待在未来某个时间被唤醒。

@Panther 的链接提供了对平均负载的更深入讨论。

Answer 2

平均负载是衡量 CPU 内核过载程度（就希望一次使用它的进程数而言）的指标。

以下假设为单核（单线程）CPU：

• 0.0

  CPU 根本不做任何事情。如果一个进程开始使用 CPU，那么它将是唯一一个使用它的进程。

  CPU 空闲并不意味着没有进程在运行。例如，后台服务和内核仍在运行，并且仍在占用内存。他们只是不使用任何 CPU，因为他们什么都不做。

• 1.0

  CPU 处于最大使用率，但进程之间对 CPU 的使用的争用为零。也就是说，只有一个进程在运行，因此它可以为自己占用 100% 的 CPU 时间。或者，多个进程正在运行，但没有一个进程声称使用 100% 的 CPU，它们的 CPU 使用率加起来为 100%。即使它们自己拥有 CPU，它们的运行速度仍然与它们的运行速度一样快。

• 大于 1.0

  CPU 处于最大使用率，并且有多个进程想要同时使用它，因此它们实际上运行得比它们在空闲 CPU 上运行的速度要慢。例如，平均负载为 3.0 表示进程的运行速度是它们想要运行的速度的三分之一。平均负载为 50.0 表示由于所有其他进程都在运行，进程以它们想要运行的速度的 1/50 运行。也就是说，高于 1.0 的数字表明可用 CPU 在越来越多的进程之间被拉伸。

拥有多核 CPU 不会改变数字的含义，但可以改变它们的解释。例如，如果您有一个 4 核 CPU，那么 1.0 的负载仍然相当于一个进程在一个内核上使用 100% CPU，但还有其他三个内核。因此，在 4 核 CPU 上，最大效率点是 4.0，而不是 1.0 - 一切以 1/3 效率运行的点是 12.0，而不是 3.0。为了增加复杂性，单个进程可能有多个线程，每个线程都声称拥有自己的 CPU。因此，如果它是多线程的，则单个进程可以使用所有 4 个内核的 100%。

重要的提示

CPU 使用率只是可能限制进程性能的一种资源。I/O 是另一个，并且不计入 CPU 负载。使用一定数量 CPU 的进程不一定能够在负载较轻的机器上使用更多，因为它们可能会遇到其他瓶颈。

什么是最好的平均负载

这实际上取决于您在做什么以及您是否更喜欢响应性，或者让 CPU 尽可能努力地工作。

对于需要尽可能多地完成的事情，平均负载应该等于或略高于内核数。任何比这大得多的事情都表明，如果您将任务分散到更多的计算机/服务器上，您可以完成更多、更快的工作。

对于需要尽可能响应（快速反应）的东西，平均负载应该比内核数量少一个合适的裕度，例如一半或三分之一，这允许在任何减速发生之前进行一些间歇性变化。

对于虚拟化来宾（例如 KVM），平均负载越低越好，因为您实际上是与同一主机上的其他来宾共享 CPU。