读书摘要——第五章

雨点打透心脏的1/2处 2022-07-21 12:28 187阅读 0赞

1.  寻找性能瓶颈：通常性能瓶颈表象是资源消耗过多、外部处理系统的性能不足，或者资源消耗不多，但程序相应速度却达不到要求。资源主要消耗在CPU 、文件IO、网络IO以及内存方面。资源消耗不多，程序响应达不到要求的主要原因是程序代码运行效率不够高、未充分使用资源或程序结构不合理。
2.  CPU消耗分析：在LINUX中，CPU主要用于中断、内核以及用户进程的任务处理，优先级为中断->内核->用户进程。**上下文切换**，每个CPU（或多核CPU中的每核CPU） 在同一时间只能执行一个线程，LINUX采用的是抢占式调度。当一个线程执行时，到达一定执行时间、线程中有IO阻塞或高优先级线程要执行时，LINUX将切换执行的线程，切换是要存储目前线程的执行状态，并恢复要执行线程的状态，这个过程称为上下文切换。上下文切换过多会造成内核占据较多的CPU使用，使得应用响应速度下降。**运行队列**，每个CPU核都维护了一个可运行的线程队列，如一个4核的CPU，一个应用启动了8个线程，且都是可运行状态，那么平均分配的情况下，每个CPU中的运行队列里就会有两个线程。运行队列值越大，意味着线程会要消耗越长的时间才能执行完成。建议控制在每个CPU核上运行队列为1~3个。利用率，CPU利用率为CPU在用户进程、内核、中断处理、IO等待以及空闲五个部分使用百分比，这五个值是来分析CPU消耗情况的关键指标。建议用户进程的CPU消耗/内核的CPU消耗的比率在65%~70%/30%~35% 左右。在LINUX 中，可通过top 或 pidstat 方式来查看进程中线程的CPU消耗状况。
3.  文件IO消耗分析：LINUX在操作文件时，将数据放入文件缓存区，知道内存不够或系统要释放内存给用户进程使用，因此在查看LINUX内存状况时经常会发现可用的屋里内存不多，但cached用了很多，这是LINUX提示文件IO速度的一种做法，如物理空闲内存够用，通常在LINUX上只有写文件和第一次读取文件时会产生真正的文件IO。在LINUX中，主要通过pidstat来查找文件IO的消耗。内核版本2.6.20以后，可通过iostat来查看，但iostat只能查看整个系统文件IO消耗情况，无法跟踪到进程文件IO消耗情况。
4.  网络IO消耗分析：分布式JAVA应用中，尤其要关注网卡中断是不是均衡地分配到各CPU的 可通过cat/proc/interrupts查看。对于网卡中断只分配到一个CPU的现象，google采用了修改kernel的方法进行修复，或是采用MSI-X 的网卡来修复。在LINUX中可采用 sar来分析网络IO的消耗状况。
5.  内存消耗分析：JAVA应用对于内存的消耗主要是在JVM堆内存上，在正式环境中，多数JAVA应用都会将-Xms 和 -Xmx设为相同的值，避免运行期要不断申请内存。在LINUX中可通过vmstat ,sar , top , pidstat 等方式来查看swap 和物理内存的消耗情况。对物理内存的消耗，JAVA应用中除了少数几种操作 JVM外物理内存的方法外，大多数都是对于JVM heap 去的消耗。
6.  程序执行慢原因分析：资源消耗不多，但程序执行仍然慢，多出现于访问量不是非常大的情况下，造成这种现象的原因主要有以下三种：**锁竞争激烈**，例如数据库连接池；**未充分使用硬件资源**，如双核CPU的机器，但程序都是单线程串行操作；**数据量增长**，如数据库中单表数据从100万上涨到1亿，数据库读写速度大幅度下降。可以使用JProfiler等商业工具，跟踪代码执行速度。
7.  JVM调优：JVM调优主要是内存管理方面的调优，包括各个代的大小、GC策略等。**代大小的调优**，-Xms 和 -Xmx通常设置为相同值，避免运行时要不断地扩展JVM内存空间；-Xmn 决定了新生代空间大小，新生代中Eden , S0和S1 三个区域的比率可通过 -XX:SurvivorRatio来控制；-XX:MaxTenuringThreshold控制对象在经历多少次Minor GC  后才转入旧生代，通常又称为新生代存活周期，此参数只有在串行GC时有效，其它GC方式则由JDK自行决定。避免新生代大小设置过小，避免新生代大小设置过大，避免Survivor区过小或者过大，合理设置新生代存活周期，-XX:MaxTenuringThreshold,默认值为15次。
8.  GC策略的调优：由于SUN JDK 串行GC性能太差，因此在实际场景中使用的主要为并行和并发GC。对于Web 应用而言，在G1还不够成熟的情况下，CMS GC是不错的选择。
9.  程序调优：CPU消耗严重的解决方法，1）CPU US高的解决方法，对堆线程动作增加Thread.sleep ，释放CPU的执行权，降低CPU的消耗；2） CPU sy 高的解决方法，CPU sy 高的原因主要是线程的运行状态经常切换，最简单的解决方法是减少线程数。对于分布式JAVA应用而言，还有一种典型现象是应用中有较多的网络IO操作或确实需要一些锁竞争机制，如数据库连接池，为了更好的支撑高并发，在JAVA应用中又只能借助启动更多的线程来支撑，对于这种现象，可采用协程Corountime 来支撑更高的并发量。目前主要可用的协程框架为  Kilim。
10. 文件IO消耗严重的解决方法：1）异步写文件，如写日志，可以用log4j提供的 AsyncAppender 。2）批量读写 。3）限流，将文件IO执行频率控制在一定数量内。4）限制文件大小，为文件做大小限制。