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新手學堂 Linux操作系統中關於負載的定義

使用uptime或者top命令,都可以看到一個負載的輸出,形如load average: 0.00, 0.03, 0.00,這個負載到底是什麼東西呢,man文檔裡只是一筆帶過,沒有具體的給出負載的定義。

負載的統計,必然是由內核完成的,因此在內核源碼中找答案是再好不過的事情了,找來2.6.21的內核源碼,開始探索。

節選部分源碼: //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)為上次計算出的結果

n(t)為t時刻的活動進程數

計算方式是累加各個CPU的運行隊列中running和uninterruptible的值 再乘以2048

計算方式如下:

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)

從本質上看負載是完全由過去的一段時間裡每個CPU上的活動進程數決定的,但並不是在數值上等同於每秒鐘需要進行調度的進程數,具體的計算過程是個比較復雜的過程。

 

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