本文主要解决如何在 Linux 容器中正确获取 Loadavg 信息。linux
咱们 cat /proc/loadavg 时会发现以下值：web
$ > cat /proc/loadavg 0.64 0.81 0.86 3/364 6930
这些值的含义依次为：docker
平均负载定义：在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数。数组
计算公式：
load(t) = load(t-1) * exp(-5/60R) + n(t) * (1 – exp(5/60R))svg
n(t) 是系统活动的进程数， R 对应一、五、15分钟（如当计算15分钟的平均负载时，R 的值就为15）。函数
Linux 内核认为进程的生存时间服从参数为 1 的指数分布，指数分布的几率密度为：内核计算负载 load1 为例，设相邻两个计算时刻之间系统活动的进程集合为 S0。从 1 分钟前到当前计算时刻这段时间里面活动的 load1 的进程，设他们的集合是 S1，内核认为的几率密度是：λe-λx，而在当前时刻活动的 n 个进程，设他们的集合是 Sn 内核认为的几率密度是 1-λe-λx。其中 x = 5 / 60，由于相邻两个计算时刻之间进程所耗的 CPU 时间为 5 秒，而考虑的时间段是 1 分钟(60 秒)。那么能够求出最近 1 分钟系统运行队列的长度：atom
load1 = |S1| * λe-λx + |Sn| * (1-λe-λx) = load1 * λe-λx + n * (1-λe-λx)
其中 λ = 1， x = 5 / 60， |S1| 和 |Sn| 是集合元素的个数。线程
Linux 内核定义一个 unsigned long 类型数组 avenrun[3]，由于内核不能使用浮点数，就将低 11位 用于存放负载的小数部分，高 21 位用于存放整数部分。设计
avenrun[0] 对应前1分钟系统负载；code
avenrun[1] 对应前5分钟系统负载；
avenrun[2] 对应前15分钟系统负载；
内核每隔 5秒钟 更新一次 load average 的值。
在内核中 Loadavg 计算部分与读取部分是分开的。
注：使用 3.10.107 版本内核源码
由下列源码咱们能够看出，根据输出格式，LOAD_INT 对应计算的是 load 的整数部分，LOAD__FRAC 计算的是 load 的小数部分。loadavg_proc_show 读取 get_avenrun 来获取 一、五、15 分钟的系统负载值。
文件：fs/proc/loadavg.c
#define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
#define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
static int loadavg_proc_show(struct seq_file *m, void *v)
{
unsigned long avnrun[3];
get_avenrun(avnrun, FIXED_1/200, 0);
seq_printf(m, "%lu.%02lu %lu.%02lu %lu.%02lu %ld/%d %d\n",
LOAD_INT(avnrun[0]), LOAD_FRAC(avnrun[0]),
LOAD_INT(avnrun[1]), LOAD_FRAC(avnrun[1]),
LOAD_INT(avnrun[2]), LOAD_FRAC(avnrun[2]),
nr_running(), nr_threads,
task_active_pid_ns(current)->last_pid);
return 0;
}
文件：kernel/sched/core.c
unsigned long avenrun[3];
void get_avenrun(unsigned long *loads, unsigned long offset, int shift)
{
loads[0] = (avenrun[0] + offset) << shift;
loads[1] = (avenrun[1] + offset) << shift;
loads[2] = (avenrun[2] + offset) << shift;
}
unsigned long nr_running(void)
{
unsigned long i, sum = 0;
for_each_online_cpu(i)
sum += cpu_rq(i)->nr_running;
return sum;
}
内核设计一个定时器，时钟一到就会去调用 xtime_update（）-> do_timer()-> calc_global_load() 函数，若是超时 5s 那么就会更新一次 load 数据，即：avenrun 数组。具体以下内核源码：
//文件：include/linux/sched.h
#define FSHIFT 11 /* nr of bits of precision */
#define FIXED_1 (1<<FSHIFT) /* 1.0 as fixed-point */
#define LOAD_FREQ (5*HZ+1) /* 5 sec intervals */
#define EXP_1 1884 /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point */
#define EXP_5 2014 /* 1/exp(5sec/5min) */
#define EXP_15 2037 /* 1/exp(5sec/15min) */
//文件：kernel/time/timekeeping.c
/**
* xtime_update() - advances the timekeeping infrastructure
* @ticks: number of ticks, that have elapsed since the last call.
*
* Must be called with interrupts disabled.
*/
void xtime_update(unsigned long ticks)
{
write_seqlock(&jiffies_lock);
do_timer(ticks);
write_sequnlock(&jiffies_lock);
}
/*
* Must hold jiffies_lock
*/
void do_timer(unsigned long ticks)
{
jiffies_64 += ticks;
update_wall_time();
calc_global_load(ticks);
}
// 文件：kernel/sched/core.c
/*
* a1 = a0 * e + a * (1 - e)
*/
static unsigned long
calc_load(unsigned long load, unsigned long exp, unsigned long active)
{
load *= exp;
load += active * (FIXED_1 - exp);
load += 1UL << (FSHIFT - 1);
return load >> FSHIFT;
}
static unsigned long calc_load_update;
/*
* calc_load - update the avenrun load estimates 10 ticks after the
* CPUs have updated calc_load_tasks.
*/
void calc_global_load(unsigned long ticks)
{
long active, delta;
if (time_before(jiffies, calc_load_update + 10))
return;
/*
* Fold the 'old' idle-delta to include all NO_HZ cpus.
*/
delta = calc_load_fold_idle();
if (delta)
atomic_long_add(delta, &calc_load_tasks);
active = atomic_long_read(&calc_load_tasks);
active = active > 0 ? active * FIXED_1 : 0;
avenrun[0] = calc_load(avenrun[0], EXP_1, active);
avenrun[1] = calc_load(avenrun[1], EXP_5, active);
avenrun[2] = calc_load(avenrun[2], EXP_15, active);
calc_load_update += LOAD_FREQ;
/*
* In case we idled for multiple LOAD_FREQ intervals, catch up in bulk.
*/
calc_global_nohz();
}
若是想在容器中获取正确 Loadavg 信息的那么就要具有如下几点：
目前 cgroup 已实现了获取容器中全部的进程 ID，具体以下：
../cgroup/pids/<docker|lxc>/<id>/tasks 922 2038 2545 2546 2547 2548
Cgroup 中也能够获取运行在容器中的运行进程总数，具体以下：
../cgroup/pids/<docker|lxc>/<id>/pids.current 128
获取运行在容器中的全部进程后能够经过系统 proc 来获取进程状态，具体以下:
cat /proc/2546/status Name: connmaster State: S (sleeping) Tgid: 2546 Ngid: 0 Pid: 2546 PPid: 2545 TracerPid: 0 Uid: 669 669 669 669 Gid: 669 669 669 669 FDSize: 1024 Groups: 669 VmPeak: 4621592 kB VmSize: 4621592 kB VmLck: 0 kB VmPin: 0 kB VmHWM: 157948 kB VmRSS: 152624 kB RssAnon: 149084 kB RssFile: 3540 kB RssShmem: 0 kB VmData: 4606308 kB VmStk: 136 kB VmExe: 8860 kB VmLib: 1972 kB VmPTE: 600 kB VmSwap: 0 kB Threads: 34 SigQ: 0/600000 SigPnd: 0000000000000000 ShdPnd: 0000000000000000 SigBlk: fffffffe7bfa7a25 SigIgn: 0000000000000001 SigCgt: ffffffffffc1fefe CapInh: 0000001fffffffff CapPrm: 0000000000000000 CapEff: 0000000000000000 CapBnd: 0000001fffffffff CapAmb: 0000000000000000 Seccomp: 0 Cpus_allowed: 000c,000003fc Cpus_allowed_list: 2-9,34-35 Mems_allowed: 00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000003 Mems_allowed_list: 0-1 voluntary_ctxt_switches: 88 nonvoluntary_ctxt_switches: 1 或 cat /proc/2546/stat 2546 (connmaster) S 2545 2545 2545 0 -1 1077944320 1279939 0 109 0 568906 239100 0 0 20 0 34 0 448464477 4732510208 38156 18446744073709551615 4194304 13266708 140727468767200 140727468766640 4591875 0 2080012837 1 2143420158 18446744073709551615 0 0 17 6 0 0 12 0 0 15363864 15540872 21028864 140727468774844 140727468774891 140727468774891 140727468777449 0
Loadavg 计算公式上面已得知。
综合上面分析，只要在了解 Loadavg 的实现原理，那么就能够根据本身需求完成容器中正确获取 Loadavg 信息。