性能测试-cpu负载和cpu利用率

飞天小子

发布于 2019-09-17 11:22:57

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发布于 2019-09-17 11:22:57

文章被收录于专栏：公众号-测试驿栈

概述

做压力测试的时候，我们经常会关注两个指标，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，与其他可运行进程争夺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使用状况的统计。

通过这个指标可以看出在某一个时间段内CPU被占用的情况

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

　　如果一个进程满足以下条件，则其就会位于运行队列中

　　- 它没有在等待I/O操作的结果

　　- 它没有主动进入等待状态(也就是没有调用wait)

　　- 没有被停止

cpu负载的计算

　　CPU数量和CPU内核数都会影响到CPU负载，因为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。因此，除去CPU性能上的差异，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

大家都要坐电梯坐电梯。假设一部电梯能站10个人，那当1-10人坐电梯时，可以认为电梯的load<1；正好10人时，load=1；超过10人时，load>1；如果有15个人要坐电梯，那就是说能有10人直接上过山车，另外5人需要等待。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，且还有相当于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

为什么会有高Load，低CPU使用率的情况?

　　依然拿电梯的例子来说明。假设一共有20个人来坐电梯。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。这种情况下电梯的使用率就是50%左右。而过山车的load是2。对应到我们的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，导致真正用在运算的CPU时间片比较少（低CPU使用率），却有很多进程在等待运行（高Load）。

Cpu 利用率和 load 值高低没有直必然关系

　　我们做压测的时候一般认为 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。

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

　　因为 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 还是会将时间切片分配给这些线程。

而真正需要 CPU 的那些线程，却不得不在得不到时间片以后暂时放弃工作被挂起。

CPU利用率高也并不意味着负载就一定大，可能这个任务是一个CPU密集型的。CPU低利用率的情况下也会有高Load Average的情况。当CPU分配时间

片以后，是否使用完全取决于使用者，因此完全可能出现低利用率高Load Average的情况。

　　因此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，导致单个CPU负荷很高）

再举例

　　公共电话亭里有一个人在打电话，后面有四个人在等待，每人限定使用电话一分钟。若有人一分钟之内没有打完电话，只能挂掉电话去排队，等待下一

轮。公共电话在就相当于CPU，而正在打电话或等待打电话的人就相当于任务数。

　　在电话亭使用过程中，肯定会有人打完电话走掉，有人没有打完电话而选择重新排队，更会有新增的人在这儿排队。人数的变化就相当于任务数的增减。