平均負載是評估 Linux 系統效能的關鍵指標。它能夠洞察 CPU 的工作負載，幫助使用者評估系統是否面臨高負載。與 CPU 使用率（衡量單一時間點的活動）不同，平均負載提供了不同時間間隔內系統活動的全面視角。本文將深入探討 Linux 中平均負載的概念、其運作原理，以及如何透過監控平均負載來提升系統效能。
Linux 中的平均負載是什麼？
在 Linux 環境中，平均負載量化了 CPU 上正在執行的進程數量或等待 CPU 存取的進程數量。負載平均值讀數在 0 到 1 之間，表示系統處於空閒狀態或運作平穩，無需等待資源。但是，當負載值超過 1 時，表示排隊的進程數量超過了 CPU 的容納能力，由於某些進程需要等待其他進程完成，因此可能會導致延遲。
為了準確反映系統工作負載的動態特性，Linux 會計算三個時間段的平均負載：1、5 和 15 分鐘。這些平均值以十進制格式顯示，如下所示：
load average: 0.19, 0.10, 0.14
第一個數字表示系統過去一分鐘的平均工作負載，第二個數字表示過去五分鐘的平均工作負載，第三個數字表示十五分鐘的時間間隔。總的來說，這些指標提供了對 CPU 效能隨時間變化的寶貴洞察，而非孤立時刻的快照。
解釋負載平均值
為了更好地理解 Linux 中的平均負載，首先要確定可用的 CPU 核心總數。對於單核心 CPU，平均負載 1.00 相當於滿載使用率 (100%)。對於雙核心系統，這相當於約 50% 的利用率，而四核心系統的利用率約為 25%。遵循此原則，如果您使用的是四核心 CPU，持續高於 4 的平均負載表示系統始終處於滿載狀態，即係統正以最大容量運作。
使用 Uptime 指令檢查平均負載
Linux 中的命令uptime有多種用途：它顯示系統處於活動狀態的時間、連線的使用者數量以及過去 1、5 和 15 分鐘記錄的平均負載。要使用此命令，只需在終端機中輸入以下命令：
uptime
這將傳回反映上述時間範圍內系統負載的平均負載（例如 0.15、0.15 和 0.04）。
結果顯示系統負載較低，這意味著效能最佳，且不會對 CPU 資源造成額外壓力。
使用 Top 指令進行即時監控
top（或）指令htop即時顯示系統效能指標概覽，包括平均負載、記憶體使用率和 CPU 消耗。啟動後，此指令會持續刷新介面，顯示活動進程及其資源分配。
top
在運行過程中，top螢幕頂部會突出顯示過去 1、5 和 15 分鐘的平均負載數據。
的持續性top使其在診斷效能相關挑戰時尤其有價值，因為它會即時更新指標。此外，其他工具（例如w命令glances、以及各種系統監視器）也可以協助分析平均負載。
解決高平均負載問題
當平均負載超過 CPU 核心數時，表示處理需求超出了 CPU 可以同時處理的能力，這表示系統可能正在經歷過載或壓力。
使用 Top 識別高負載原因
為了調查平均負載升高的原因，可以使用諸如top、htop或之類的命令。ps
例如，負載略有增加可能是由於 Firefox 或 GNOME Shell 等資源密集型啟動應用程式造成的，這些應用程式可能會獨佔系統資源。此外，交換空間不足可能會進一步加劇延遲，從而提高平均負載。
降低系統負載
一旦確定了高負載的原因，請考慮實施以下策略：
- 使用命令終止不必要的或崩潰的進程
kill。 - 關閉佔用大量資源的應用程式並管理同時存取系統的使用者數量。
- 增加交換空間以緩解記憶體壓力。
- 停用不必要的啟動應用程式以緩解高平均負載。
此外，考慮透過調整設定來優化進程以減少資源消耗，例如降低執行緒數或記憶體分配，這可以平衡系統資源並減輕整體負載。
檢查磁碟 I/O 瓶頸
與磁碟 I/O 相關的瓶頸可能會顯著導致平均負載升高。請使用top指令監控waI/O 等待時間列。如果磁碟活動過高，請考慮升級到固態硬碟 (SSD)、在多個磁碟之間重新分配數據，或最佳化磁碟使用率高的應用程式。
高效率的 Cron Job 管理
同時執行多個 cron 作業可能會導致系統壓力過大。透過執行指令 來識別和管理重疊的 cron 作業grep CRON /var/log/syslog。錯開它們的預定運行時間，以避免同時執行。或者，使用像 Anacron 這樣的基於時間的作業管理器，可以自動將錯過的作業安排在非繁忙時段執行。
管理停滯的進程
雖然重啟可以暫時緩解負載，但找到並解決導致高負載的根本問題至關重要。可以考慮使用 Docker 或 Kubernetes 等容器解決方案，以便更好地隔離和管理工作負載，防止任何單一服務壓垮整個系統。
結論
監控 Linux 中的平均負載對於評估系統效能和確定何時需要最佳化至關重要。諸如uptime、top和 之類的工具glances有助於追蹤 CPU 使用率，從而及早發現效能瓶頸。如果平均負載持續超過 CPU 核心數定義的閾值，則明確表明必須最佳化進程、改進任務調度或增強硬體效能。定期評估平均負載有助於提升系統效能、提高效率，並在高要求操作期間提升穩定性。
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