CPU使用率和CPU负载是衡量CPU状态的两个核心指标,但关注的角度完全不同,就像“餐厅里厨师的忙碌程度”和“排队等厨师做菜的顾客数量”。
一、先理解两个概念
1. CPU使用率:“CPU实际在干活的时间占比”
可以想象成:
一个厨师(CPU)每小时(单位时间)里,有48分钟在切菜、炒菜(处理任务),12分钟闲着(等待任务),那他的“使用率”就是80%(48/60)。
具体来说,CPU使用率是单位时间内(比如1秒),CPU用于执行任务的时间占总时间的比例。它反映的是CPU“当前有多忙”,数值越高,说明CPU实际在干活的时间越多。
对Java程序来说:
如果程序在做大量计算(比如复杂算法、循环处理),CPU使用率会很高;如果程序大部分时间在等数据库返回、网络响应(I/O操作),CPU使用率可能很低(因为CPU在“摸鱼”等数据)。
2. CPU负载:“等待CPU处理的任务数量”
还是厨师的例子:
负载为1:刚好有1个顾客在等厨师(或厨师正在处理,没人等),厨师能从容应对;负载为3:有3个顾客在排队等厨师(加上正在处理的,共3个任务),厨师忙不过来,顾客要等很久。
CPU负载(通常看“1分钟平均负载”)是单位时间内,等待CPU处理的任务数(包括正在处理的和排队的)。它反映的是“CPU的压力有多大”,数值越高,说明任务排队越严重。
注意:负载和CPU核心数相关。比如4核CPU,负载为4时刚好满负荷;如果负载达到8,说明任务排队长度是CPU核心数的2倍,压力很大。
二、两者的关系:既可能一致,也可能矛盾
多数时候趋势一致:
任务多了(负载高),CPU被迫长时间干活,使用率也会上升。比如Java程序突然涌入大量请求(负载飙升),CPU忙着处理这些请求,使用率也会涨到90%以上。
可能出现“背离”:
负载高但使用率低:比如很多任务都在等I/O(比如Java线程都卡在数据库查询),这些任务占着“排队名额”(负载高),但CPU实际没干活(使用率低)。就像厨师面前排了很多顾客,但每个顾客都在打电话问食材到了没,厨师只能等着,没实际炒菜(使用率低但排队人多)。使用率高但负载低:比如一个计算密集型任务(比如Java程序在做大数据量排序),它独占CPU长时间运行(使用率90%+),但没有其他任务排队(负载1左右)。就像一个厨师专注炒一道复杂的菜,虽然很忙(使用率高),但没人排队(负载低)。
对Java开发的意义
排查性能问题时,两者要结合看:
若负载高+使用率高:说明CPU真的不够用(任务太多,CPU忙不过来),可能需要优化代码(减少无效计算)或加CPU核心;若负载高+使用率低:问题不在CPU,而是任务在等其他资源(比如数据库慢、网络卡),需要优化I/O操作;若使用率高+负载低:可能是单个任务消耗太多CPU(比如死循环),用top找到对应的Java线程(看PID),再排查代码。
简单说:使用率看“CPU干了多少活”,负载看“有多少活在等CPU”,两者结合才能判断CPU的真实状态。