【运维必备知识】Linux系统平均负载与top、uptime命令详解
大家好，我是秋意零
工作中，服务出现问题如何排查Linux系统侧。首先第一想到应该排查是否是负载过高导致的。
今天，这篇就来看看，top、uptime命令中平均负载（load average）相关内容，初学者应该关注都比较少（也包括我。。）
top命令介绍
top 实时显示系统运行状态
top命令的功能是实时显示系统运行状态，包含处理器、内存、服务、进程等重要资产信息。运维工程师们常常会把top命令比作“加强版的Windows任务管理器”，因为除了能看到常规的服务进程信息之外，还能够对处理器和内存的负载情况一目了然，实时感知系统全局的运行状态。
top命令常用的一些参数：
-d <秒数>：设置top命令刷新显示的间隔时间，单位为秒。例如，top -d 10会让top每隔10秒更新一次显示。-b ：以批处理模式运行 top，这种模式下，top的输出会被设计为更适合被脚本或者其他程序处理，而不是交互使用。-n <次数>：指定top命令运行的次数后自动退出。例如，top -n 5会让top运行5次后结束。-p <进程ID>,<进程ID>,...：监控指定的进程ID列表。只显示指定的进程信息，这对于跟踪特定进程的资源使用情况非常有用。-u <用户名>：仅显示指定用户名的进程信息。这对于检查特定用户的系统活动很有帮助。-H：在进程信息中显示线程的详细信息，这使得你可以看到每个线程的资源使用情况。 -i：不显示闲置（idle）或无用的进程，这可以让你的输出更加聚焦于活跃的进程。 -c：显示完整的命令行而不截断，这样可以查看进程启动时的完整命令参数。 -S：累计显示进程的CPU使用时间，这对于分析进程的历史CPU使用情况有帮助。
top命令交互式操作：
P ( Shift+P): 根据CPU使用率对进程列表进行排序，默认就是按此排序。M ( Shift+M): 根据内存使用率对进程列表排序。H ( Shift+H): 显示帮助信息，列出所有可用的交互命令。K ( Shift+K): 杀死进程，选择此选项后，top会要求输入要终止的进程的PID。R ( Shift+R): 改变进程的优先级（nice值），需要先选择进程，然后输入新的nice值。N ( Shift+N): 依据不同的列对进程进行排序，重复按可以循环切换排序方式。q ( q): 退出top命令。Space (空格键): 立即刷新显示，手动更新当前视图。 1 ( 1): 显示每个逻辑CPU的使用情况，适用于多核处理器。c ( c): 切换显示命令行的显示，显示或隐藏完整的命令行。d ( d): 设置更新间隔时间，输入数字后回车，单位为秒。W ( Shift+W): 将当前top配置写入配置文件，以便下次启动时使用相同的设置。f ( f): 进入字段管理模式，允许用户选择要在进程列表中显示哪些列。i ( i): 切换是否显示闲置（Idle）和僵死（Zombie）的进程。o ( o): 根据指定的字段排序进程列表，会提示选择排序的字段。t ( t): 切换是否显示进程和CPU状态信息的标题行。
top命令解析
$ top
top - 20:35:30 up 123 days, 6:28, 2 users, load average: 0.02, 0.01, 0.00
Tasks: 132 total, 1 running, 131 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
%Cpu(s): 0.5 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.0 si, 0.0 st
MiB Mem : 1889.0 total, 265.7 free, 948.8 used, 674.5 buff/cache
MiB Swap: 0.0 total, 0.0 free, 0.0 used. 742.6 avail Mem
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
788 root 20 0 474984 19280 2008 S 0.3 1.0 284:35.41 tuned
744079 root 20 0 16992 5352 3752 S 0.3 0.3 0:00.26 sshd
745499 root 20 0 227200 4640 3988 R 0.3 0.2 0:00.01 top
注意：下列相关重要参数，都有标记重要二字
第一行：top - 20:35:30 up 123 days, 6:28, 2 users, load average: 0.02, 0.01, 0.00
参数 解释 时钟、系统运行时间：top - 20:35:30 up 123 days, 6:28 时钟： top - 20:35:30表示当前时间是20小时35分钟30秒
系统运行时间：up 123 days, 6:28意味着系统已经连续运行了123天6小时28分钟登录用户数：2 users 当前有2个用户登录 负载平均值（重要）：load average: 0.02, 0.01, 0.00 分别是过去1分钟、5分钟和15分钟的系统负载平均值，数值都很低，表明系统目前很空闲
第二行：Tasks: 132 total, 1 running, 131 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
参数 解释 任务总数：Tasks: 132 total 进程状态（重要）：1 running, 131 sleeping, 0 stopped, 0 zombie 分别表示正在运行、休眠、停止和僵尸状态的进程数。
第三行：%Cpu(s): 0.5 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.0 si, 0.0 st
参数 解释 CPU使用率：%Cpu(s): 0.5 us, 0.3 sy, 0.0 ni, 99.0 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.0 si, 0.0 st us: 用户CPU时间百分比，表示用户态进程消耗的CPU时间sy: 系统CPU时间百分比，表示内核态消耗的CPU时间ni: nice值，调整过的用户CPU时间百分比id: 空闲CPU时间百分比（重要）wa: 等待I/O完成的CPU时间百分比hi: 硬中断时间百分比si: 软中断时间百分比st: 被虚拟机偷走的CPU时间百分比（如果在虚拟化环境中）
第四行：MiB Mem : 1889.0 total, 265.7 free, 948.8 used, 674.5 buff/cache
参数 解释 总内存：1889.0 total 系统总内存为1889MB 可用内存：265.7 free 直接可用内存为265.7MB 已用内存：948.8 used 已分配给进程的内存948.8MB 缓冲/缓存内存：674.5 buff/cache 系统用于缓冲和缓存的内存674.5MB
第五行：不做解释，和第四行差不多
第六行：PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
参数 解释 PID 进程ID USER 运行该进程的用户 RP 优先级 NI nice值，影响进程调度的优先级 VIRT 虚拟内存大小，单位KB RES 常驻内存大小，即实际占用的物理内存大小，单位KB SHR 共享内存大小，单位KB S（重要） 进程状态 %CPU 该进程占用的CPU百分比 %MEM 该进程占用的物理内存百分比 TIME+ 进程运行的累积CPU时间。如：284:35.41，284分钟35.41秒 COMMAND（重要） 进程启动命令名称
进程状态
| 进程状态 | 解释 |
|---|---|
| R（running） | 正在运行或就绪状态。进程要么正在使用CPU，要么等待CPU分配时间片以继续执行。R+表示前台运行的进程。 |
| S（sleeping） | 休眠状态。进程正在等待某个事件发生（如定时器、I/O完成、信号等），此时不会被分配CPU时间。 |
| D（disk sleep） | 不同于S状态，特指进程正在等待I/O操作完成，尤其是磁盘I/O。在一些系统中，这可能与S状态一同显示为"DS"或"S+"。 |
| T（stopped） | 停止状态。进程被暂停执行，通常是因为接收到SIGSTOP、SIGTSTP等信号。可以通过SIGCONT信号恢复运行。 |
| t （tracing stop） | 跟踪停止状态。与T状态类似，但通常是因为被调试器（如gdb）所控制。 |
| X（dead） | 死亡状态。进程即将被删除，这是一个非常短暂的状态，通常很快就会变为Z状态。 |
| Z（zombie） | 僵尸状态。子进程已经终止，但父进程尚未通过wait()或waitpid()系统调用来收集其终止状态。僵尸进程不占用系统资源，除了少量内核表项。 |
详细进程相关内容可参考：【Linux】进程的七大状态详解！
相关指令（CPU、平均负载）
# 查看系统负载（或top命令）
[root@blog ~]# uptime
23:28:48 up 123 days, 9:22, 2 users, load average: 0.04, 0.05, 0.00
# 显示CPU架构信息，可看CPU核心数
[root@blog ~]# lscpu
Architecture: x86_64
CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 2 # 核心数
On-line CPU(s) list: 0,1
...
...
# 查看CPU详细信息
[root@blog ~]# cat /proc/cpuinfo
相关面试题
1、如何判断top或者uptime命令中平均负载（load average）过高？
1）判断标准
可以通过对比系统的平均负载值和CPU核心数量来进行评估。如，如果系统有4个CPU核心，则每个核心对应1个负载单位。
平均负载值 < CPU核心数量：系统负载正常，CPU有足够的资源处理当前任务。例如，4核系统的平均负载值在0-2之间，表明系统负载较低。 平均负载值 ≈ CPU核心数量：系统负载较高，CPU资源接近饱和状态，但仍能处理当前任务。例如，4核系统的平均负载值在3-4之间，表明系统负载较高，但仍在可接受范围内。 平均负载值 > CPU核心数量：系统负载过高，CPU资源不足，大量任务在等待处理，可能导致系统性能下降。例如，4核系统的平均负载值超过4，特别是超过6或更高时，表明系统负载过高，CPU资源不足，大量任务在等待处理。 2）实际应用中的示例
低负载系统：一台4核服务器的负载值为 0.5, 0.7, 0.6，表示系统负载较低，CPU有充足的资源应对任务。中等负载系统：一台4核服务器的负载值为 3.5, 3.8, 3.6，表示系统负载较高，但仍在可接受范围内，CPU资源接近饱和。高负载系统：一台4核服务器的负载值为 6.0, 7.5, 8.0，表示系统负载过高，大量任务在等待处理，可能导致系统响应变慢或出现性能问题。3）综合判断
有可能出现CPU使用率很低，但是负载却很高的情况，因为网络或者磁盘I/O很慢（传输工作负载），而CPU需要等待工作负载过来对其进行处理，导致CPU使用率很低。
PS：工作负载就是进程队列
所以除了平均负载值外，还应该结合其他性能指标来综合判断系统是否过载：
CPU使用率：查看各个核心的使用率，判断CPU是否处于高负载状态。 内存使用情况：通过 free命令或其他工具检查内存和交换区的使用情况，判断是否有内存瓶颈。磁盘I/O性能：使用 iostat或iotop工具检查磁盘读写性能，判断是否存在I/O瓶颈。网络性能：通过 netstat或iftop查看网络流量和连接情况，判断是否存在网络瓶颈。
2、top 命令可以看到一个平均负载的指标，这个平均负载指的是什么
平均负载表示系统在特定时间段内（1分钟、5分钟、15分钟）运行队列中的进程数量的平均值。这包括正在运行的、等待运行的，以及等待某些资源（如I/O操作）完成的进程。
3、top 命令里这个平均负载，它跟CPU使用率有啥区别
区别：
平均负载是进程队列 CPU使用率是处理负载的繁忙程度 场景：有可能出现CPU使用率很低，但是负载却很高的情况。因为网络或者磁盘I/O很慢（传输工作负载），而CPU需要等待工作负载过来对其进行处理，导致CPU使用率很低。
4、top 命令中，进程的状态有，并说出英文缩写？
7种状态：运行状态 R（running）、休眠状态 S（sleeping）、等待磁盘I/O状态 D（disk sleep）、停止状态 T（stopped）、跟踪状态 t（tracing stop）、死亡状态 X（dead）、僵尸状态 Z（zombie）
参考
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