最近开发的一个模块需要根据机房各节点的负载情况（如网卡IO、load average等指标）做任务调度，刚开始对Linux机器load average这项指标不是很清楚，经过调研，终于搞清楚了其计算方法和影响因素，作为笔记，记录于此。
1. load average
当在shell终端键入top命令时，默认情况下，在输出内容的第一行会有load average这项指标值，如下所示：
top - 19:10:32 up 626 days, 4:58, 1 user, load average: 7.74, 5.62, 6.51
Tasks: 181 total, 8 running, 173 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 4.0% us, 0.5% sy, 0.0% ni, 95.4% id, 0.0% wa, 0.0% hi, 0.0% si
同样，输入uptime命令，load average也会被输出：
19:15:10 up 129 days, 5:12, 15 users, load average: 0.01, 0.09, 0.05
根据man uptime的说明可知，load average包含的3个值分别表示past 1, 5 and 15 minutes内的系统平均负载。
那么，这3个值是怎么计算出来的？下面从Linux源码中寻找答案。
2. linux机器load average的计算过程
wikipedia在对load的解释（参见这里）中，提到了linux系统对load的计算方法，为亲自验证，我check了linux源码（linux kernel 2.6.9）中的相关代码，自顶向下的验证过程如下。
在源码树kernel/timer.c文件中，计算系统load的函数代码如下:
// 源码树路径：kernel/timer.c
/*
* Hmm.. Changed this, as the GNU make sources (load.c) seems to
* imply that avenrun[] is the standard name for this kind of thing.
* Nothing else seems to be standardized: the fractional size etc
* all seem to differ on different machines.
*
* Requires xtime_lock to access.
*/
unsigned long avenrun[3];
/*
* calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
* This is called while holding a write_lock on xtime_lock.
*/
static inline void calc_load(unsigned long ticks)
{
unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
static int count = LOAD_FREQ;
count -= ticks;
if (count < 0) {
count += LOAD_FREQ;
active_tasks = count_active_tasks();
CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
}
}
从上面的代码可知，定义的数组avenrun[]包含3个元素，分别用于存放past 1, 5 and 15 minutes的load average值。calc_load则是具体的计算函数，其参数ticks表示采样间隔。函数体中，获取当前的活跃进程数（active tasks），然后以其为参数，调用CALC_LOAD分别计算3种load average。
沿着函数调用链，可以看到count_active_tasks()定义如下（也在kernel/timer.c文件中）：
/*
* Nr of active tasks - counted in fixed-point numbers
*/
static unsigned long count_active_tasks(void)
{
return (nr_running() + nr_uninterruptible()) * FIXED_1;
}
由源码可见，count_active_tasks()返回当前的活跃进程数，其中活跃进程包括:1）当前正在运行的进程（nr_running）；2）不可中断的sleeping进程（如正在执行IO操作的被挂起进程）。