【2025最新面试操作系统八股】CPU利用率和load（负载）的区别，CPU利用率怎么算。
总结负载（Load）和 CPU 利用率是权衡系统性能的两个差别的指标，它们从差别的角度反映了系统的状态。
CPU 利用率表示 CPU 正在执行指令的时间比例，即 CPU 忙碌的程度。它是一个百分比值，表示在某个时间隔断内，CPU 处于非闲置状态的时间比例。例如，如果 CPU 利用率为 70%，这意味着在观察的时间隔断内，有 70% 的时间 CPU 正在处理任务，而 30% 的时间处于空闲状态。
负载（Load）通常指的是一段时间内系统等候处理的工作量。在 Unix-like 系统中，负载平均（Load Average）通常表示在过去 1 分钟、5 分钟和 15 分钟内运行队列的平均长度。运行队列长度是指在某一时间，处于就绪状态和运行状态的进程数目的和。这个数值包括了正在使用 CPU 的进程和等候 CPU 的进程。
以是：
●CPU 利用率关注的是 CPU 的忙碌程度，而负载关注的是系统中等候运行的工作量。
●高 CPU 利用率表示 CPU 正在积极工作，而低 CPU 利用率大概意味着 CPU 大部分时间处于空闲。
●高负载意味着有许多进程等候使用 CPU，大概会导致系统相应变慢。
CPU 利用率关注的是资源的使用服从，而负载则关注的是服务的压力大小。
CPU利用率与系统负载(Load)的区别及计算方法
一、核心概念区别
指标CPU利用率 (CPU Usage)系统负载 (Load Average)界说CPU时间片的使用比例系统处于可运行或不可中断状态的平均进程数关注点CPU资源的繁忙程度系统团体的资源压力计算范围仅CPU时间包含CPU、磁盘I/O、锁等候等所有资源等候单位百分比(0%-100%)无单位数值(如1.23表示1.23个活泼进程)时间维度瞬时值或短周期采样1分钟/5分钟/15分钟移动平均值 二、CPU利用率的计算方法
现在我们用到操作系统，无论是Windows、Linux照旧MacOS等其实都是多用户多任务分时操作系统。
使用这些操作系统的用户是可以“同时”干多件事的，这已经是一样平常风俗了，并没觉得有什么特别。 但是实际上，对于单CPU的计算机来说，在CPU中，同一时间是只能干一件事儿的。
为了看起来像是“同时干多件事”，分时操作系统是把CPU的时间划分成是非基本相同的时间区间,即"时间片"，通过操作系统的管理，把这些时间片依次轮流地分配给各个用户使用。
如果某个作业在时间片竣事之前,整个任务还没有完成，那么该作业就被暂停下来,放弃CPU，等候下一轮循环再继续做.此时CPU又分配给另一个作业去使用。 由于计算机的处理速率很快，只要时间片的隔断取得适当,那么一个用户作业从用完分配给它的一个时间片到获得下一个CPU时间片，中间有所"停顿"，但用户察觉不出来,好像整个系统全由它"独占"似的。
而我们说到的CPU的占用率，一般指的就是对时间片的占用情况。
1. 基础计算公式
CPU利用率 = (1 - 空闲时间 / 总时间) × 100%2. 从/proc/stat获取原始数据(Linux)
cat /proc/stat//top命令也可以用来查看CPU的利用率，除此之外，还可以使用vmstat来查看cpu的利用率。
//第一个参数是采样的时间隔断数，单位是秒，第二个参数是采样的次数
vmstat 2 2
top
输出示例：
cpu1000 200 300 5000 0 100 50 0 0 0
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 1 0 2446260 0 3202312 0 0 201 16304 1 6 0 0 84 5 1
//%us：用户进程执行时间百分比
//%sy：内核系统进程执行时间百分比
//%id：空闲时间百分比
//%wa：IO等候时间百分比
//%st：虚拟 CPU 等候实际 CPU 的时间的百分比
//us的值比力高时，阐明用户进程消耗的CPU时间多，但是如果长期超50%的使用，那么我///们就该考虑优化程序算法或者举行加快。
//sy的值高时，阐明系统内核消耗的CPU资源多，这并不是良性表现，我们应该检查原因。
//wa的值高时，阐明IO等候比力严重，这大概由于磁盘大量作随机访问造成，也有大概磁盘出现瓶颈（块操作）。
Cpu(s): 0.1%us, 0.2%sy, 0.0%ni, 92.8%id, 0.1%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 6.8%st
各字段含义(单位：jiffies，通常1 jiffies=10ms)：
[*] user(1000)：用户态运行时间
[*] nice(200)：低优先级用户态时间
[*] system(300)：内核态运行时间
[*] idle(5000)：空闲时间
[*] iowait(0)：I/O等候时间
[*] irq(100)：硬件中断时间
[*] softirq(50)：软件中断时间
[*] steal(0)：虚拟化环境下被偷取的时间
3. 计算示例
python
# 第一次采样
cpu_data1 =
# 第二次采样(间隔1秒后)
cpu_data2 =
# 计算总时间差
total_diff = sum(cpu_data2) - sum(cpu_data1)# 8000-6650=1350
# 计算空闲时间差
idle_diff = cpu_data2 - cpu_data1# 5500-5000=500
# CPU利用率
usage = (1 - idle_diff / total_diff) * 100# (1-500/1350)*100 ≈ 63%4. 细分利用率类型
[*] 用户态利用率：(user + nice) / total * 100%
[*] 内核态利用率：system / total * 100%
[*] I/O等候率：iowait / total * 100%
[*] 总利用率：(total - idle) / total * 100%
CPU利用率是对一个时间段内CPU使用状况的统计，通过这个指标可以看出在某一个时间段内CPU被占用的情况。
Java Web应用CPU使用率飙高排查思路
当发现系统的CPU使用率飙高时，首先要定位到是哪个进程占用的CPU较高。一般情况下，对于Java代码来说，导致CPU飙高大概由以下几个原因引起：
1、内存走漏、导致大量Full GC（如典型的Java 1.7之前的String.subString导致的内存走漏问题）
2、代码存在死循环（如典型的多线程场景使用HashMap导致死循环的问题）
基本都是先定位到占用CPU较多的进程和线程，然后通过命令在查看这条线程执行情况。通过分析代码来定位其中的问题。
最紧张的是纯熟的使用jstack、jstat以及jmap等命令来定位及解决Java进程的问题。
三、系统负载(Load Average)详解
CPU的Load是在一段时间内CPU正在处理以及等候CPU处理的进程数之和的统计信息，也就是CPU使用队列的长度的统计信息。
主要是由于CPU使用、内存使用、IO消耗三部分构成。任意一项使用过多，都将导致服务器负载的急剧攀升。
1. 负载值的含义
[*] 负载=1.0：CPU刚好满负荷（1个CPU核心100%忙碌）
[*] 负载>1.0：有进程在等候资源
[*] 负载<1.0：系统有空闲资源
2. 多核CPU的解读
对于4核CPU：
[*] 负载4.0表示所有核心100%忙碌
[*] 负载6.0表示有2个进程在等候
3. 查看方法
# uptime、top、w等命令可以在Linux查看系统的负载情况
uptime
# 输出：14:30:01 up 10 days,1:23,3 users,load average: 0.75, 1.20, 1.35
#1.74 1.87 1.97 这三个数字的意思分别是1分钟、5分钟、15分钟内系统的平均负荷。我们一#般表示为load1、load5、load15。 ~ w
14:08 up 23:41, 3 users, load averages: 1.74 1.87 1.97
USER TTY FROM LOGIN@ IDLE WHAT
hollis console - 六14 23:40 -
hollis s000 - 六14 20:24 -zsh
hollis s001 - 六15 - w
#系统在近1分钟、5分钟和15分钟的平均负载分别是1.74 1.87 1.97
~ top
Processes: 244 total, 3 running, 9 stuck, 232 sleeping, 1484 threads 14:16:01
Load Avg: 1.74, 1.87, 1.97 CPU usage: 8.0% user, 6.79% sys, 85.19% idle SharedLibs: 116M resident, 16M data, 14M linkedit. MemRegions: 66523 total, 2152M resident, 50M private, 930M shared.
PhysMem: 7819M used (1692M wired), 370M unused. VM: 682G vsize, 533M framework vsize, 6402060(0) swapins, 7234356(0) swapouts. Networks: packets: 383006/251M in, 334448/60M out.
Disks: 1057821/38G read, 350852/40G written.
[*] 最后三个数字分别代表1分钟、5分钟、15分钟平均负载
load正常标准
基于单核情况下
当系统负荷持续大于0.7，你必须开始调查了，问题出在那里，防止情况恶化。
当系统负荷持续大于1.0，你必须动手探求解决办法，把这个值降下来。
当系统负荷达到5.0，就表明你的系统有很严重的问题，长时间没有相应，或者靠近死机了。你不应该让系统达到这个值。
推出基于多核情况下
0.7算是单核呆板负载的安全线，以是多核情况下的安全线 == cpu核数 * 0.7
合理分析
1分钟系统负荷表示近来的暂时现象。15分钟系统负荷表示是持续现象，并非暂时问题。如果load15较高，而load1较低，可以认为情况有所好转。反之，情况大概在恶化。
load过高大概的原因
1、是否有内存走漏导致频繁GC
2、是否有死锁发生
3、是否有大字段的读写
4、会不会是数据库操作导致的，排查SQL语句问题。
这里还有个建议，如果发现线上呆板Load飙高，可以考虑先把堆栈内存dump下来后，举行重启，暂时解决问题，然后再考虑回滚和排查问题。
Java Web应用Load飙高排查思路
1、使用uptime查看当前load，发现load飙高
2、使用top命令，查看占用CPU较高的进程ID。
3、使用 top命令，查看具体是哪个线程占用率较高
4、使用printf命令查看这个线程的16进制
5、使用jstack命令查看当前线程正在执行的方法。
6、还可以使用jstat来查看GC情况，看看是否有频繁FGC，然后再使用jmap来dump内存，查看是否存在内存走漏。
四、关键差别场景分析
场景1：CPU麋集型应用
[*] 高CPU利用率（如90%）
[*] 高负载（如4.0/4核）
[*] 现象：CPU是瓶颈，进程列队等候CPU时间片
场景2：I/O麋集型应用
[*] 低CPU利用率（如30%）
[*] 高负载（如3.5/4核）
[*] 现象：进程大部分时间在等候I/O，CPU空闲但系统繁忙
场景3：康健状态
[*] CPU利用率：70%-80%（留有处理突发余量）
[*] 负载：略低于CPU核心数（如3.5/4核）
五、监控工具对比
工具CPU利用率系统负载特点top✅✅及时视图htop✅✅增强版top，彩色显示vmstat✅✅包含内存和I/O统计mpstat✅❌多核CPU详细统计sar✅✅历史数据记载glances✅✅现代化综合监控工具 六、性能调优启示
[*] 高CPU利用率+高负载：
[*] 优化CPU麋集型代码
[*] 考虑增加CPU核心
[*] 低CPU利用率+高负载：
[*] 检查磁盘I/O瓶颈（iostat -x 1）
[*] 优化数据库查询或文件操作
[*] 负载高于CPU核心数：
[*] 短期峰值正常
[*] 持续高位需扩容或优化
明白这两个指标的差别，能更精确地诊断系统性能瓶颈。CPU利用率告诉你"CPU有多忙"，而系统负载告诉你"有多少任务在列队"。两者结合分析，才气全面把握系统康健状况。
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