8.8. Средние значения загрузки

Производительность процессора — один из самых простых параметров для измерения. Среднее значение загрузки является средним количеством процессов, которые в данный момент готовы к запуску. То есть это оценка числа процессов, способных использовать процессор в конкретный момент времени. Осмысляя это значение, имейте в виду, что большинство процессов в системе обычно ожидает ввода (с клавиатуры, с помощью мыши или из сети, например), и это означает, что большинство процессов не готовы к запуску и ничего не вносят в среднее значение загрузки. Только те процессы, которые действительно что-либо выполняют, влияют на среднее значение загрузки.

8.8.1. Использование команды uptime

Команда uptime сообщает три средних значения загрузки в дополнение к тому, как долго работает ядро:

$ uptime

... up 91 days, ... load average: 0.08, 0.03, 0.01

Три числа, выделенных жирным шрифтом, являются средними значениями загрузки за последние 1, 5 и 15 минут соответственно. Как видите, система не очень занята: за последние 15 минут на всех процессорах работало в среднем только 0,01 процесса. Другими словами, если бы у вас был всего один процессор, то он запускал бы приложения из пространства пользователя лишь 1 % времени за последние 15 минут. Традиционно в большинстве ПК среднее значение загрузки — около 0, если вы заняты чем-либо отличным от компилирования программы или компьютерной игры. Нулевое значение обычно является хорошим признаком, поскольку оно означает, что ваш процессор не перегружен и вы экономите мощность.

примечание

В современных ПК компоненты пользовательского интерфейса стремятся использовать больше ресурсов процессора, чем это было раньше. Например, в системах Linux плагин Flash для браузера приобрел печальную известность как пожиратель ресурсов, а Flash-приложения могут с легкостью занять большую часть процессорного времени и памяти вследствие некачественной реализации в целом.

Если среднее значение загрузки достигает 1, то, вероятно, один процесс практически постоянно использует центральный процессор. Чтобы выяснить, что это за процесс, воспользуйтесь командой top; этот процесс будет показан на экране в самой верхней части списка.

В большинстве современных систем присутствует несколько процессорных ядер или процессоров, поэтому несколько процессов могут легко работать одновременно. Если ядер два, то среднее значение загрузки 1 означает, что только одно из ядер активно в любой момент времени, а среднее значение 2 говорит о том, что оба ядра работают.

8.8.2. Высокие значения загрузки

Высокое среднее значение загрузки не обязательно свидетельствует о том, что си­стема испытывает сложности. Система, у которой достаточное количество оперативной памяти и ресурсов ввода/вывода, способна легко справиться с несколькими запущенными процессами. Если среднее значение загрузки высоко, но при этом система нормально откликается, не волнуйтесь: множество процессов совместно используют процессор. Процессы вынуждены соперничать друг с другом за процессорное время, в результате им требуется больше времени на выполнение своих вычислений по сравнению с тем случаем, когда им позволено применять процессор постоянно. Еще один случай, при котором можно высокое среднее значение загрузки является нормальным, это веб-сервер, в котором процессы могут запускаться и прекращаться настолько быстро, что функция измерения средней загрузки не может эффективно работать.

Тем не менее, если вы чувствуете, что система «тормозит» и значение средней загрузки велико, вероятно, присутствуют проблемы с производительностью оперативной памяти. Когда в системе мало памяти, ядро может начать быстро подкачивать с диска память для процессов. Когда такое происходит, многие процессы становятся готовы к запуску, но при этом для них может быть недоступна память, и тогда они остаются в состоянии готовности (и вносят вклад в среднее значение загрузки) намного дольше, чем при нормальном режиме работы.

Сейчас мы более подробно рассмотрим оперативную память.

8.9. Память

Один из самых простых способов проверить состояние системной памяти в целом — запустить команду free или посмотреть файл /proc/meminfo, чтобы понять, сколько реальной памяти используется для кэша и буферов. Как мы только что отмечали, проблемы с производительностью могут быть вызваны недостатком памяти. Если используется немного памяти для кэша/буфера (и вместо этого расходуется реальная память), вам может понадобиться дополнительная память. Однако было бы чересчур просто полагать, что проблемы с производительностью вызваны лишь недостатком памяти.

8.9.1. Как работает память

В процессоре присутствует модуль управления памятью (MMU), который переводит виртуальные адреса памяти, используемые процессами, в реальные. Ядро помогает модулю MMU, разбивая память на маленькие фрагменты, называемые страницами. Ядро содержит структуру данных, которая называется таблицей страниц и содержит схему соответствия виртуальных адресов страниц реальным адресам страниц в памяти. Когда процесс получает доступ к памяти, модуль MMU переводит виртуальные адреса, используемые процессом, в реальные адреса на основе таблицы страниц ядра.

В действительности пользовательскому процессу для работы не нужны сразу все его страницы. Обычно ядро загружает и распределяет страницы по мере их необходимости для процесса; такая система работы известна как вызов страниц по запросу или листание по запросу. Чтобы понять, как это устроено, рассмотрим запуск и работу команды в качестве нового процесса.

1. Ядро загружает начало кода с инструкциями команды в страницы памяти.

2. Ядро может выделить несколько страниц рабочей памяти для нового процесса.