Linux操作系统环境下CPU平均负载的研究

Linux操作系统环境下CPU平均负载的研究 平 均 负 载分 钟 内 平 均 负 载 时 平 滑 常 数 为 在 计 算 过 去 1,CPU 1 CPU ， 0.92， 在 操作系统环境中 我 们 可 以 利 用 等 命 Linux ， uptime、top 在 计 算 过 去 分 钟 内 平 均 负 载 时 平 滑 常 数 为 5 CPU ， 0.9835，令 或 者 查 看文 件 获得操作系统在过去的 分 钟 ，/proc/loadavg 1 、5 在 计 算 过 去 分 钟 内 的 平 均 负 载 时 平 滑 常 数 为 15 CPU ，0.9945。 分 钟 和 分 钟 内 的 平 均 负 载 所 谓 平 均负载是指在过去 15 CPU 。 -5/(60*R)平 滑常数的计算如公式 所 示 ,2,。 一 段 时 间 负载的数学期望 在 书 中 作 α,e 公 式 ，CPU 。 《Unix PowerTool s》，,2, [1]者 将 负 载 定 义 为系统任意时刻活动的进程数其 中 取 值 为 分 别 与 过 去 分 钟 过 去 分 钟 过在 CPU ""。 《SUN R 1、5、15，1 、5 、 书 中 将 负 载 定 义 去 分 钟 对 应 Performance andTun nig》，Adrian Cockcroft CPU 15 。[2]为运行队列长度 之和加上当前正在 上运行的进程数 " CPU "。 将 代 入 公 式 ,,，可 得 公 式 ,, 。EXP_R=1-α 13基 于 此 我们将过去一段时 间内系统活动进程的数学期望称为 ， 公 式 ,3, LA= LA*α+ N*,1)α, t t-1t 平 均 负 载 计 算平 均 负 载 在 操 作 系 统 中 活动进程是指当前状态为 CPU 。 Lnux ，i4,CPU 运行或不可中断阻塞的进程 。 平均负载计算基于系统时钟中断 每 隔 统 计 一CPU ， 10ms 时 间 数 列 模 型 2,次 如 图 所 示 实时时钟以一定的频率 在 机 中 通 常 为 。 1 ， ,PC 操作系统环境中处于运行 或不可中断阻塞的进程数 向可编程间隔定 时 器 如 计 数 器 发 送 方 Linux 1193180HZ,,8254/8254 ,量总是随着时间的变化而变化 当新用户登录或者程序被启动 。 波 信 号 可编程间隔定时器逐次递减 当 递 减 为 时 向 中 断 ，1，0 ， 运 行 系统中活动的进程数会 相 应 增 加 当用户注销或者程序运 ，,控 制 单 元 如 中 断 控 制 器 引 脚 发 送 信 号 中 断 ,8259 ,INT0 ， 行 终 止 系统中活动的进程数 会 相 应 减 少 另 外 某 一 个 进 程 ，。 ，CPU 也 会由于等待特定的资源从活动 状态转为不活动状态 相 应 的 当 前 工 作 转向系统时钟中断服务程序 统 计 平 均 负 可编程间隔定时器被设定为每隔 操作系统环境中 在 ,，，Linux ， CPU 载 地 当 资源可以使用时 又从不活动状态变为活动状态 多 用 户 。 ，，。 向中断控制单元发送一次信号 10ms 。 多 任 务 操作系统的实现必然使得 负载随时间不断地改变 。 CPU 基于时间数列模型 常用的数学分析 模型有移动平均法 指 ，、 数 平 滑 法 等 用于揭示数据的 变 化 规 律 预测近期可能产生的结 ，， 果 移动平均法分为全期移动平均法和加权移动平均法 不 管 是 。 ， 哪一种移动平均法 都 需 要 在过去一段时间保存较多的历史数 ， 据 计算显得过于复杂 并 且 全期移动平均法将远期数据与近 ，。 ， 期数据等同对待 忽 略 了 不 同 时期数据对事件变化的影响程度 ，， 图 系统硬件原理图 不能较好地反映事件的波动性 指数平滑法在计算时只需要上 1 。 系 统 时 钟 的 中 断 服 务 程 序 为 在 操 作 系 统 中 一次的平滑值及本次的实测值 相对于移动平均法 计 算 比 较 简 Linux ， ，， 函 数 平均负载并不是系统时钟中断 由 于 单 另 外 指数平滑法既不舍 弃 远 期 的 数 据 也对近期数据赋于 timer_interrup,,t。 CPU 。 ，， 服务程序急需解决的问题 因 此 该任务放在了中断服务程序的 较 大 的 权 重 从而既可以反应 数据的长期变化趋势 也 可 以 反 应，，，， 数 据 的 波 动 性 在 操作系统环境中 指数平滑法被应用于 下 半 部 分 函 数 去 做 在 系 统时钟中断服务程序执行完 。 Lnux ，mer_bh 。 iti 毕 后 一 段 时 间 当系统从中断 服务程序转为用户进程执行前 时 计 算 平 均 负 载 ，，CPU 。 钟中断服务程序的下半部分会被执行 指 数 平 滑 法最 终 计 算 平 均 负， CPU 利用指数平滑法让内核每隔 3,在 操 作 系 统 环 境 中 Linux ， 载 平均负载计算函数 函数的核心代码如下 。 C PU calc_load , 计算一次在过去的 分 钟 分 钟 分 钟 内 的 平 均10ms 1 、5 、15 CPU Unsignedlong active_atsks; 负 载 计 算 公 式 如 所 示 其 中 ，,1,，，EXP_R=1-α。Static int count=LOAD_FREQ; 公 式 ,1, LA=LA+ EXP_R* ,N)LA, tt1tt1--Count-=ticks ;代 表 在 时 刻 的 平 均 负 载 代 表 在 时 刻 LAt ，CPU ,LAt-1 ， If (count<0){ t t1 -Count+=LOAD_FREQ; 的 平 均 负 载 代 表 在 时 刻 系统当前活动进程数 代,， ,CPU Nt α t Active_atsks=count_active_askts(); 表 平 滑 常 数 如 表 所 示 ，, 1 CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_atsks); CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks); CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks); } 注 是 一 个 宏 其 等 价 于 公 式 ,CALC_LOAD ，,3,。 利 用文 件 系 统 当 读 取 文 件 时 我 们 可 以 获 得 /proc ，loadavg ， 当前在过去一段时间内 平 均 负 载 读 文 件 的 代 码CPU ， loadavg 如 下 , a = avenrun[0]+ (FIXED_1/200 );表 平 滑 常 数 值1 b = avenrun[1]+ (FIXED_1/200 ); c = avenrun[2]+ (FIXED_1/200); 可 以 反 映 长期整体负载状况 从 图 中 可 以 看 出 在 平 缓 ，CPU 。 ，len = sprintf(page,"%d.%02d %d.%02d %d.%02d %%ld/d\n", %d 1 LOAD_INT(aL),OAD _FRAC(a,) 时 刻 到 时 刻 之 间 负载变化比较剧烈 波 动 性 比 较 大 但 3 ，CPU ， ,LOAD_INT(bLOAD_FRAC(b), ), 从 时 刻 到 时 刻 负 载 不 算 太 高 1 6，CPU 。 LOAD_INT(cLOAD_FRAC(c), ), nr_running(), nr_threads, last_pid );总 结、 6其 中 和 是 两 个 宏 其 定 义 如 下 ，，。 LOAD_INT LOAD_FRAC 本文基于时间数列模型 利用指数平滑法计算 平 均 负 ，CPU #define LOAD_INT(x) >>((x) FS HIFT) 载 可以较好地反映 负 载 的 变 化 平均负载是分 布 式，CPU 。 CPU #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x)& (FIXED_1 -1))* 100) 系统任务迁移的一个重要参考指标 对 平 均负载的研究将 ，CPU 平 均 负 载 测 试 5,CPU 有利于任务的合理分布 。 参 考 文 献 , 1.J. Peek,T. O'Reilly, M. Loukides.UNIX Power Tools [M]. Sebastopol, California:O'Reilly & Assoc.Inc., 1997 2.A. Cockcroft. Sun PerformanceTuning and [M]. MountainView, Cali - fornia: SunSoft Press, 1995 3.Neil Gunther. Performance and scalabilityfor models a hypergrowth e - Commerce Web site [J]. Performance Engineering: of State the Art and Current Trends, 2001,2047:267 -282 图 平均负载折线图 2 CPU 陈 莉 君 冯 锐 等 深 入 理 解 内 核 北 京 中国电力出版社 4.，. LINUX [M]. , ， 平均负载测试 所 采 用 的 机 主 频 为 操CPU PC 2.0GH，zLinux 2004 作 系 统 运 行 于 虚 拟 机 中 。 在测试的过程 中 ，编 译 李 志 林 数学建模及典型案例分析北 京 化学工业出版社 VMware 5.，[M]. ,，2007 6.Neil Gunther.UNIX? Load Average Part2: Not Your Average Average Linux[EB/OL]. 内 核 利 用 服 务 每 隔 分 钟 读 取 一 次 平 均 负 2.4.20 ， crond 5 CPU htm, 2003 载 结 果 如 图 所 示 过 去 分钟曲线变化较为剧烈 可 以 较 快，2 。 1 ， 速 地 反 映 负载的波动变化 分钟曲线变化比较 而 过 去 ， CPU 15 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 上 接 第 页 ,90 , 掘出具有相似浏览模式的用户 页聚类发现相关 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 的页面 用 进而分析了个 性化教育系统实现基本 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 之 后 应 用 的 切 合 点 ，。 ，， 分类来为一组用户建立概貌 文 件 利用分类聚类技术把具有形 构建了个性化教育系统模型 ， 。似浏览行为的学习者归为一类 当同类学习者登录站点时 根 据 个性化教育系统是教育发展的必 然 要 求 本文提出了模型 ，，， 同类用户概貌文件进行推荐 的 构 建 模 块 需要进一步从技 术 角 度 来 细 化 在编程层面上实现 。 ，， 序 列 模 式之 。 2.3.4 序列是指在时间戳有序的事务集中挖掘 访 问 网 页 的 Web 参 考 文 献 先后顺序的模式 学 完 章的学生一个月后学习 章 ,。 70 %A、B C ， 黄 茜 日志挖掘在个性化网络教育中的应用 现 代 教 育 术 且 频 繁 访 问 章 节 中 知 识 点 这说明对这些知识 1..Web [J].,2004,、、、， AB A1A5B3 14(5):52-55. 点的掌握情况在一定时间后 开 始 下 滑 因 此 在 个 月 内 可 以 对 。 1 曲 春 锦改进的关联规则挖掘算法及其在教育信息挖掘中的应用交 2..[J].学 习 过 章的学习者推荐一些辅助 练习和定期测试 帮 助 他A、B ， 通 与 计 算 机,2005,23(4):68-71. 们牢固掌握 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 。李 华何 茜吴 中 福基 于 的个性化学习系统研究计 算 机 工 程 与 3.,,.Web [J].综 合 运 用 以 上 种 挖 掘 方 法 建立学生概貌文件 得 4 Web ， ，应 用,2002,(13):239-242. 到用户个性化数据库 根 据 用 户 登 陆 对学习者的网上学习进 ，ID 胡 国 强 数据挖掘在远程教育决策支持系统的运用 开 放 教 育 研 究 4.. [J].,行 实 时 推 荐 。 2003,(5)44-45. 四 结 束 语、杨 改 学现 代 远 程 教 育北 京国防工业出版社 5..[M].:,2003. 远程教育的个性服务已经成为远程 教育提高教育教学质量 奥 克 斯切 沃 萨 特 宫 力 技 桥 译 6.(Oaks,S.),,Traversat,B,,.,Gong,L,.,，.JXTA的一个关键共识问题 本 文 对 基 于 的日志挖掘技术进行了 ， web 技 术 手 册北 京清华大学出版社 [M].:,2004.分 析 基 础 上 的 日 志 挖 掘在个性化教育系统中 讨 论 了 基 于 ， web !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!上 接 第 页 ,,107 利 用 表 达 中 的 元 数 据 一 个 很 强 大 的功 能 简 单 的 已经越来越不适应 应 用 程 序 速 发 展 XML WEBGIS ，XML ，HTML Web 的 优 点 是 自 定 义 性 与 从功能上来说就是一种 ，DTD XMLSCHEMA 需 要 要 实 现 的 发 布 迫 切 需 要 一 种 更 加 灵 活 功 能 。 GIS Web ，、元 数 据 是关于数据集关系和数据元素限制条件的元数据 从 这，。 更 强大的网络语言 以 有 效 地 表 示地理空间数据的语义信息 实 ，，个 意 义 上 来 说 用它们来表达数据集之间的关系显得很自然 另 ，。 现一 方 面 利 用 的 命 名 空 间 的 概 念 用 户 在 定 ，XML NameSpac e () ， 上 数据的有效传送与共享 为解决上述问题提供 义自己的元数据格式时不用 担心自己定义的标签与他人的互相 Web GIS 。XML 可确实可行的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 将 技 术 与 结 合 可 以 极 大 地 冲 突 并且用户还可以无歧义地直接引用现有的元数据标准 关 。 XML WEBGIS ，，。 扩 展 目 前 的 通 用 性 共 享 性 并 有 效 地 提 高 其 效 率 于元数据的表达不是本文讨论的内容 在此不作深入叙述 WEBGIS 、，。 ，。 目 总 结 6、前 对 基 的 应 用 的 研究是十分有价值和实际意义 XML WEBGIS 参 考 文 献 在 上 的 应 用 ， 以其友好的用户界面易操作受 ,Internet www 的 。 薛 小 峰 等 处 理 模 型 研 究 微 型 电 脑 应 用 用 户 的 青 睐 1.，WEBGIS ，，2000:16(l。)超 文 本 标 志 语 言 作 为 目 前 上 的 通 用 语 言 。Web ， 董 明 旭 的多媒体电子地图信息系统设 陈 万 年 段 佳 基 于 2.、 、 ， WEBGIS 成 为 成 功 的 关 键 由 于 处 理 的 是 海 量 复 HTML WEBGIS 。 GIS 、计 与 实 现 地 理 空 间 信 息 ，，2004(05。) 杂 戚 克 涛 等基 的 应 用 研 究计 算 机 编 程 ，，。 3..HTML Web .2002l的 空 间 数 据 它 具 有 多 源 性 获 取手段又杂等特点 因 此 如 何 ，、，， 有 效地描述存储空间数据 实 现 中空间数据的 共 享 与 互 ， Web 操