Load Average معیاری است که میانگین بار سیستم را در یک دوره زمانی خاص نشان می دهد و در محاسبات، برای ارزیابی میزان کاری که یک سیستم کامپیوتری انجام می دهد، استفاده و معمولاً بر حسب عدد برای فواصل یک دقیقه، پنج دقیقه و پانزده دقیقه بیان می شود. این اعداد نشان می دهند که به ترتیب در 1، 5 یا 15 دقیقه گذشته، چه تعداد از فرآیند ها در حالت قابل اجرا یا بدون وقفه هستند. اگر فرآیندی در حال استفاده یا منتظر استفاده از CPU باشد، در حالت اجرا است و اگر فرآیندی در انتظار برخی از دسترسی های I/O مانند دسترسی به دیسک یا ارتباطات شبکه باشد، در حالت بدون وقفه است.
در سیستم های شبه یونیکس، میانگین بار در چارچوب هسته های CPU سرور، تفسیر می شود به عنوان مثال، میانگین بار 1.00 در یک سیستم تک هسته ای نشان می دهد که CPU به طور کامل، بدون زمان بیکاری استفاده می شود، در حالی که در یک سیستم چهار هسته ای، استفاده 25٪ را نشان می دهد زیرا سیستم می تواند چهار رشته را به طور همزمان، مدیریت کند. میانگین بار بالای 1 در یک سیستم تک هسته ای (یا نسبت معادل برای سیستم های چند هسته ای) معمولاً نشان می دهد که فرآیندها در صف هستند و با تاخیر مواجه می شوند. میانگین بارگذاری، نزدیک یا کمتر از تعداد هسته های CPU، نشان می دهد که سیستم معمولاً منابعی برای انجام کارهای اضافی دارد.
در حوزه سرورهای ابری و محاسبات، درک و مدیریت میانگین بار برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم، بسیار مهم است. سرورهای ابری بر خلاف سرورهای داخلی سنتی، در محیطی بسیار پویا عمل می کنند که در آن، منابع به اشتراک گذاشته می شوند و می توان آن ها را در صورت تقاضا، مقیاس بندی کرد. مقدمه میانگین بارگذاری در این زمینه، شامل بحثی در مورد وضعیت عملیاتی یک سرور ابری است و این به عنوان یک علامت حیاتی از سلامت سرور عمل می کند، مشابه اینکه چگونه ضربان قلب ممکن است سلامت یک موجود زنده را نشان دهد. نظارت بر میانگین بار به مدیران و مهندسان سیستم کمک می کند تا تشخیص دهند که آیا سرور تحت فشار شدید است یا خیر، آیا به درستی و بدون فشار کار می کند؟
برای یک سرور ابری که در آن چندین ماشین مجازی یا کانتینر ممکن است بر روی یک میزبان فیزیکی واحد در حال اجرا باشند، میانگین بار به یک نشانگر ظریف تر تبدیل می شود. این نه تنها فعالیت روی یک ماشین را منعکس می کند بلکه تقاضای جمعی که بر روی سخت افزار را منعکس می کند. درک صحیح Load Average در محیط ابری ضروری است زیرا بر تصمیم گیری ها در مورد تعادل بار، مقیاس بندی و تخصیص منابع تأثیر می گذارد و بالا و پایین رفتن نمونه های سرور ابری در پاسخ به تقاضا، درک میانگین های بار را تضمین می کند که سرور به طور موثر الزامات عملکرد را برآورده می کند و در عین حال هزینه ها را بهینه می کند.
معیارهای سنجش بار
عملکرد و پاسخگویی یک سرور ابری، برای حفظ یک سرویس روان و قابل اعتماد برای کاربران و برنامه ها ضروری است. یکی از شاخص های اصلی که برای اندازه گیری سلامت و کارایی یک سرور ابری استفاده می شود، میانگین بار آن است. معیارهای بار، بینش هایی را در مورد تقاضای فعلی و تاریخی که بر روی منابع سیستم اعمال می شود، ارائه می دهد و به مدیران سیستم کمک می کند تا زیرساخت های خود را به طور مؤثر مدیریت و مقیاس کنند.
معیارهای بارگذاری به تنهایی تصویر کاملی از سلامت سرور ارائه نمی دهند و باید در کنار سایر معیارها مانند استفاده از CPU، استفاده از حافظه، ورودی/خروجی دیسک و توان عملیاتی شبکه، برای ارزیابی جامع در نظر گرفته شوند. میانگین بار بالا به طور مداوم می تواند نشان دهنده موارد زیر باشد:
منابع CPU ناکافی، عملکرد ضعیف برنامه، تنگناهای سیستم، نیاز به تعادل بار یا مقیاس بندی بهتر.
در صورت مواجه با معیارهای میانگین بار نامطلوب، مدیران سیستم ممکن است اقداماتی مانند موارد زیر را در نظر بگیرند:
بهینه سازی: بهبود کارایی برنامه های کاربردی در حال اجرا، بهینه سازی کوئری های دیتابیس یا پیاده سازی کش.
افزایش مقیاس: افزودن منابع CPU بیشتر به سرور موجود (مقیاس بندی عمودی).
کاهش مقیاس: افزودن سرورهای اضافی و توزیع بار (مقیاس بندی افقی).
به طور کلی، درک معیارهای بار برای حفظ عملکرد بهینه در محیط های سرور ابری، بسیار مهم است. تفسیر و واکنش موثر تضمین می کند که منابع سرور به طور کارآمد مدیریت می شوند و در نهایت تجربه ای روان را برای کاربران نهایی فراهم و هزینه های زیرساخت را کنترل می کند.
تفسیر مقادیر میانگین بار
برای سیستمی با یک هسته CPU
در میانگین بار 0.00، سیستم بیکار است و هیچ فرآیندی در انتظار یا اجرا نیست. میانگین بار 1.00، CPU به طور کامل استفاده می شود و تمام فرآیندها بدون تاخیر در حال انجام است و سیستم با ظرفیت کامل کار می کند اما بیش از حد بارگذاری نمی شود و نشان می دهد فرآیندها در انتظار هستند که نشان دهنده یک تنگنا است و هرچه این عدد بیشتر باشد، فرآیندهای بیشتری در انتظار هستند.
برای یک سیستم چند هسته ای با هسته های ‘n’
میانگین بارگذاری کمتر از n: هسته های CPU کافی برای مدیریت فرآیند های در حال اجرا، وجود دارد و سیستم سالم و بدون مشکل عمل می کند.
میانگین بار برابر با n: سیستم به طور کامل از تمام منابع CPU موجود استفاده می کند اما بیش از حد بارگذاری نمی شود و با ظرفیت کار می کند.
میانگین بار (1 تا n): سیستم به خوبی کار می کند اما نشانه ای از استفاده مداوم بالا وجود دارد که ممکن است نظارت برای تنگناهای احتمالی را سخت کند.
میانگین بار از n تا (n*2): این محدوده نشان می دهد که سیستم بیش از حد بارگذاری شده است و برخی از فرآیندها باید منتظر زمان کم تر شدن بار عملیاتی بر روی CPU باشند و اگرچه این ممکن است هنوز یک سطح عملکرد قابل قبول باشد اما نیاز به توجه دارد.
میانگین بار بیشتر از (n*2): وقتی میانگین بار از دو برابر تعداد هسته ها بیشتر شود، سیستم به شدت تحت فشار قرار می‌گیرد و صف قابل توجه و افزایش تاخیر وجود خواهد داشت که منجر به کاهش عملکرد و پاسخگویی می شود.
به جای تمرکز بر مقادیر مطلق، باید میانگین بار مربوط به شرایط عملیاتی عادی را در نظر گرفت. Load Average که ممکن است در ساعات اوج بار عادی باشد و حتی ممکن است در زمان های غیر اوج، بار بالا در نظر گرفته شود. تغییرات ناگهانی در میانگین بار اغلب بیشتر از خود میانگین بار مطلق، نشان دهنده یک مسئله است. تفسیر سه معیار (میانگین بارگذاری 1 دقیقه، 5 دقیقه و 15 دقیقه) با هم تصویر کامل تری ارائه می دهد:
اگر میانگین بار 1 دقیقه ای بیشتر از میانگین 5 دقیقه یا 15 دقیقه باشد، بار در حال افزایش است و اگر میانگین 1 دقیقه، کمتر باشد، بار کاهش می یابد. اگر هر سه مقدار نسبت به تعداد هسته‌های CPU مشابه و زیاد باشند، ممکن است سیستم به طور مداوم تقاضای بالایی داشته باشد. در محیط های ابری، افزایش میانگین بار در صورتی قابل قبول است که عمر کوتاهی داشته باشند و زیرساخت ها بتوانند برای پاسخگویی به تقاضا، مقیاس شوند. با این حال، میانگین بار بالای پایدار، نیاز به بررسی و اقداماتی مانند بهینه سازی برنامه یا مقیاس گذاری منابع اساسی دارد. درک مقادیر Load Average یک کار ظریف است که نیازمند در نظر گرفتن چندین فاکتور از جمله تعداد هسته های CPU، سایر معیارهای سیستم و الگوهای بار کاری معمولی است و یک تفسیر مناسب می تواند به حفظ عملکرد بهینه سیستم و اطمینان از در دسترس بودن منابع لازم کمک کند.
نظارت بر بار سرور ابری
نظارت بر بار روی Cloud Server برای حفظ عملکرد و قابلیت اطمینان برنامه ها و سرویس های مبتنی بر ابر، بسیار مهم است. بار سیستم که شامل CPU، حافظه، ورودی/خروجی دیسک و استفاده از شبکه است، یک شاخص کلیدی برای سلامت سرور است. نظارت موثر بار به جلوگیری از خرابی ها، تنگناهای عملکردی کمک می کند و بینش های ارزشمندی را برای استراتژی های مقیاس بندی ارائه می دهد.
راه اندازی ابزارهای مانیتورینگ
برای نظارت موثر بر بارگذاری سرور، مدیران باید از ابزارهای نظارتی قوی استفاده کنند که بتواند داده های بلادرنگ را ضبط کرده و تجزیه و تحلیل را بر اساس تاریخ ارائه دهد. ابزارهای نظارتی متعددی وجود دارد، هم منبع باز و هم اختصاصی مانند:
- Nagios
- Zabbix
- Prometheus
- Datadog
- New Relic
- AWS CloudWatch
- Azure Monitor
- Google Cloud’s operations suite
هنگام نظارت بر بار سرور ابری، معیارهای زیر ضروری است:
میانگین بار: یک نمای کلی از تقاضای CPU در طول زمان ارائه و نشان می دهد که آیا فرآیندها در انتظار دسترسی به CPU هستند یا خیر.
CPU Utilization: درصد زمانی که CPU فعال است و وظایف پردازشی را انجام می دهد را اندازه گیری می کند.
Memory Usage: مقدار RAM مورد استفاده را نشان می دهد تا ارزیابی کند که آیا حافظه کافی برای اجرای فرآیندها وجود دارد یا خیر.
ورودی/خروجی دیسک: عملیات ورودی/خروجی روی دیسک را نظارت می کند، گلوگاه های احتمالی یا عملیات با تأخیر بالا را شناسایی می کند.
Throughput شبکه: میزان انتقال داده به سرور و از سرور را اندازه گیری می کند که برای تشخیص مسائل ازدحام شبکه بسیار مهم است.
نرخ تأخیر و خطا: اطلاعاتی را در مورد تجربه کاربران نهایی ارائه می دهد و مشکلات عملکرد را برجسته می کند.
در محیط های ابری، نظارت بر بار را می توان به ویژگی های مقیاس خودکار که منابع را بر اساس بار فعلی تنظیم می کند، مرتبط کرد. اجرای مقیاس بندی خودکار و متعادل سازی، تضمین می کند که سیستم بدون مداخله دستی و با تغییر تقاضا، سازگار است و سطح عملکردی ثابتی را حفظ می کند. به طور منظم تست عملکرد را انجام دهید تا تعیین کنید چگونه سرورهای ابری شما سطوح مختلف را مدیریت می کنند و این عمل به کالیبره کردن سیستم نظارت، برای تشخیص بارهایی که سرورها نمی توانند به راحتی از عهده آنها برآیند، کمک می کند. نظارت بر بار، نقشی حیاتی در مدیریت سرورهای ابری دارد. این نه تنها برای عملیات روزانه مهم است بلکه برای برنامه ریزی ظرفیت طولانی مدت و تضمین یک تجربه کاربری با کیفیت بالا نیز ضروری است. با به کارگیری ابزارهای جامع، تعیین آستانه های هوشمند و داشتن استراتژی های مقیاس پذیری قوی، زیرساخت ابری می تواند در برابر بارها و تقاضاهای مختلف، انعطاف پذیر باقی بماند.
نتیجه گیری
مدیریت میانگین بار یک سرور ابری برای حفظ عملکرد و در دسترس بودن بهینه، بسیار مهم است. با نظارت و تنظیم منابع در پاسخ به تغییرات بار، سازمان ها می توانند از استفاده بهینه کاربران از منابع، اطمینان حاصل کنند. به‌کارگیری استراتژی های متعادل سازی بار، مقیاس گذاری خودکار و تخصیص کارآمد منابع می تواند به کاهش اضافه بار و استفاده کم کمک کند و در نهایت ثبات و کارایی کلی محیط ابری را افزایش دهد.
