新手学堂 Linux操作系统中关于负载的定义


使用uptime或者top命令，都可以看到一个负载的输出，形如load average: 0.00, 0.03, 0.00，这个负载到底是什么东西呢，man文档里只是一笔带过，没有具体的给出负载的定义。

负载的统计，必然是由内核完成的，因此在内核源码中找答案是再好不过的事情了，找来2.6.21的内核源码，开始探索。

节选部分源码：

//kernel/timer.c

1254 active_tasks = count_active_tasks();
1256 CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
1257 CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
1258 CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);

//include/linux/sched.h

 110 #define FSHIFT      11     /* nr of bits of precision */
111 #define FIXED_1  (1<112 #define LOAD_FREQ (5*HZ) /* 5 sec intervals */
113 #define EXP_1     1884     /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point */
114 #define EXP_5     2014     /* 1/exp(5sec/5min) */
115 #define EXP_15    2037     /* 1/exp(5sec/15min) */
117 #define CALC_LOAD(load,exp,n) \
118     load *= exp; \
119     load += n*(FIXED_1-exp); \
120     load >>= FSHIFT;

load(t) = ( load(t-1)*exp(i) + n(t)*(2048-exp(i)) ) / 2048

load(t-1)为上次计算出的结果

n(t)为t时刻的活动进程数

计算方式是累加各个CPU的运行队列中running和uninterruptible的值　再乘以2048

计算方式如下：

1946 unsigned long nr_active(void)
1947 {
1948 unsigned long i, running = 0, uninterruptible = 0;
1949
1950 for_each_online_cpu(i) {
1951 running += cpu_rq(i)->nr_running;
1952 uninterruptible += cpu_rq(i)->nr_uninterruptible;
1953 }
1954
1955 if (unlikely((long)uninterruptible < 0))
1956 uninterruptible = 0;
1957
1958 return running + uninterruptible;
1959 }
1226 static unsigned long count_active_tasks(void)
1227 {
1228 return nr_active() * FIXED_1;
1229 }

exp(1) = 1884
exp(5) = 2014
exp(15) = 2037
exp(i) = 2048 * e^(-1/12/i)

从本质上看负载是完全由过去的一段时间里每个CPU上的活动进程数决定的，但并不是在数值上等同于每秒钟需要进行调度的进程数，具体的计算过程是个比较复杂的过程。

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