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Linux 负载高但 CPU 空闲的常见原因

冷漠man

冷漠man

发布时间:2026-01-29 17:08:36

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来源于php中文网

原创

负载高但CPU空闲是因为大量进程处于D状态(不可中断睡眠),它们不占CPU却计入load average;主因是I/O阻塞(如慢盘、NFS hard挂载、驱动异常)或内存直接回收。

linux 负载高但 cpu 空闲的常见原因

为什么 top 显示 CPU 使用率低,但 load average 却很高

负载高但 CPU 空闲,本质是系统中有大量进程处于 uninterruptible sleep(D 状态),它们不消耗 CPU,却会计入负载。Linux 的 load average 统计的是「平均等待运行或等待 I/O 完成的进程数」,不是 CPU 使用率。

常见诱因包括:

  • 磁盘 I/O 严重阻塞(如慢盘、RAID 同步、LVM 快照刷新)
  • 网络存储挂载异常(NFS/CIFS 连接卡在 hard mount 状态)
  • 内核模块或驱动陷入不可中断等待(如某些加密模块、老旧 RAID 卡固件)
  • 内存严重不足触发直接回收(direct reclaim),导致进程在 __alloc_pages_slowpath 中 D 等待

如何快速定位 D 状态进程和源头设备

先用 ps 找出 D 状态进程:

ps -eo pid,stat,comm,wchan:30 --sort=-pcpu | head -20

重点关注 STAT 列含 D 的行,以及 WCHAN 列(等待的内核函数名)。常见高危 wchan 包括:io_schedulenvme_queue_rq__wait_on_bitnfs_wait_event

再查 I/O 压力来源:

  • iostat -x 1:看 %util 是否持续 100%,awaitr_await/w_await 是否异常高(>100ms)
  • cat /proc/diskstats:对比 io_ticks 增长速率,确认是否某块盘长期忙
  • lsof +D /mnt/nfs_share(若怀疑 NFS):看哪些进程卡在该挂载点

NFS hard mount 卡死是高频原因,怎么验证和缓解

NFS hard 挂载下服务端宕机或网络中断时,客户端进程会永久 D 等待,直到服务器恢复——这期间 load 会飙升,top 却看不到 CPU 消耗。

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验证方法:

  • find /mnt/nfs -maxdepth 1 -name "*" 2>/dev/null | head -5:如果卡住不动,大概率是 NFS hang
  • mount | grep nfs:检查是否用了 hard,intrintr 已被废弃,现代内核忽略它)
  • rpcinfo -p $nfs_server:确认服务端 NFS daemon 是否响应

临时缓解(不重启):

  • 对已 hang 的挂载点,尝试 umount -f /mnt/nfs(强制卸载,可能失败)
  • 更可靠的是加 soft + timeo 重挂(仅限可容忍数据丢失的场景):mount -t nfs -o soft,timeo=10,retrans=3 server:/export /mnt/nfs

内核参数和日志里藏着关键线索

dmesg -T 往往有直接证据,比如:

  • INFO: task rsync:12345 blocked for more than 120 seconds. 后跟调用,常指向 NVMe 超时或 ext4 journal 等待
  • blk_update_request: I/O error, dev nvme0n1, sector 123456789 表示硬件/固件层故障
  • nfsv4: server not responding, timed out 直接锁定 NFS 问题

关键内核参数影响 D 状态持续时间:

  • /proc/sys/vm/swappiness 过高(如 >80)可能加剧 direct reclaim,诱发 D 等待
  • /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure 异常低(
  • 某些云环境需检查 /sys/block/*/device/timeout(如 NVMe 的 nvmf 超时值是否被设为 0)

真正难排查的,往往是多个小 I/O 请求叠加导致的设备队列饱和,而非单一大文件拷贝。这时候 iostat -xavgqu-sz(平均队列长度)比 %util 更能说明问题——即使 %util 只有 70%,但 avgqu-sz > 32,就代表请求已在排队,后续进程开始 D 等待。

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