性能测试与分析..docx

Linux 性能测试与分析(1)1???????? 性能测试简介性能测试的过程就是找到系统瓶颈的过程。 性能测试(包括分析和调优)的过程就是在操作系统的各个子系统之间取得平衡的过程。 操作系统的各个子系统包括： ??????????? CPU????????????? Memory????????????? IO????????????? Network?他们之间高度依赖，互相影响。比如：1.????? 频繁的磁盘读写会增加对内存的使用2.????? 大量的网络吞吐，一定意味着非常可观的CPU利用率可用内存的减少可能增加大量的swapping，从而使系统负载上升甚至崩溃2??????? 应用程序类型性能测试之前，你首先需要判断你的应用程序是属于那种类型的，这可以帮助你判断哪个子系统可能会成为瓶颈。?通常可分为如下两种：?CPU bound – 这类程序，cpu往往会处于很高的负载，当系统压力上升时，相对于磁盘和内存，往往CPU会首先到达瓶颈。Web server，mail server以及大部分服务类程序都属于这一类。?I/O bound – 这类程序，往往会频繁的访问磁盘，从而发送大量的IO请求。IO类应用程序往往利用cpu发送IO请求之后，便进入sleep状态，从而造成很高的IOWAIT。数据库类程序，cache服务器往往属于这种类型。?3??????? CPU3.1????? 性能瓶颈3.1.1??????? 运算性能瓶颈作为计算机的计算单元，其运算能力方面，可能出现如下瓶颈：?1.? 用户态进程CPU占用率很高?2.? 系统态(内核态)CPU占用率很高?测试CPU的运算性能，通常是通过计算圆周率来测试CPU的浮点运算能力和稳定性。据说Pentium CPU的一个运算bug就是通过计算圆周率来发现的。圆周率的计算方法，通常是计算小数点后104万位，通过比较运算时间来评测CPU的运算能力。?常用工具：?SUPER PI(π) Wprime? 与SuperPI不同的是，可以支持多核CPU的运算速度测试 ?FritzChess? 一款国际象棋测试软件，测试每秒钟可运算的步数??突破CPU的运算瓶颈，一般只能靠花钱。比如提高时钟频率，提高L1,L2 cache容量或不断追求新一代的CPU架构：??Core ?-? Nehalem(E55x，如r710，dsc1100) ?- ?Westmere ?–? Sandy Bridge?3.1.2??????? 调度性能瓶颈CPU除了负责计算之外，另一个非常重要的功能就是调度。在调度方面，CPU可能会出现如下性能瓶颈：?Load平均值超过了系统可承受的程度 IOWait占比过高，导致Load上升或是引入新的磁盘瓶颈 Context Switch过高，导致CPU就像个搬运工一样，频繁在寄存器(CPU Register)和运行队列(run queue)之间奔波 硬中断CPU占比接近于100% 软中断CPU占比接近于100% ??超线程?超线程芯片可以使得当前线程在访问内存的间隙，处理器可以使用它的机器周期去执行另外一个线程。一个超线程的物理CPU可以被kernel看做是两个独立的CPU。?3.2????? 典型监控参数3.2.1??????? 参数含义LoadLoad是指CPU所有内核正在处理的任务加上处于等待队列中的进程数之和。?处于等待队列(run queue)中的进程包括TASK_RUNNING 和 TASK_UNINTERRUPTIBLE两种状态的任务：处于可运行状态的进程?等待不可中断任务的进程??在一个双核的系统中，如果两个进程正在执行，有四个进程处于run quque当中，那么load就是6Nice%用户进程空间内，通过调用nice或setpriority系统调用改变过优先级的进程的CPU占用率?Iowait%CPU等待IO操作的时间?Idle%CPU空闲时间?Intr/s每秒钟处理的中断数?Hi%服务于IRQs的时间占比?Si%服务于Soft IRQs的时间占比?St%关于st的解释，在IBM的一份文档里，有一段描述：?IBM’s definition of steal time is actually pretty good:Steal time is the percentage of time a virtual CPU waits for a real CPU while the hypervisor is servicing another virtual processor.?3.3????? 工作原理为了更好地理解CPU的性能参数，需要了解如下一些概念?3.3.1??????? 进程及进程调度算法什么是线程图3：进程和线程的数据结构?2.????? 进程的状态?