Java性能优化之操作系统性能监控（一）

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-12-07 15:17 257阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  CPU
     *   *  GNOME System Monitor
         *  vmstat
         *  mpstat
         *  top
         *  jstack
         *  vmstat
     *  内存
     *   *  监控锁竞争
     *  网络 I/O 使用率
     *  磁盘I/O使用率

> linux的一些监控命令

## CPU ##

### GNOME System Monitor ###

Linux上可以使用图形化工具 GNOME System Monitor( GNOME系统监视器，用 gnomesystem- monl tor命令启动）监控CPU使用率（在 Resources I页上部显示），如下图，显示该系统有2个虚拟处理器。虚拟处理器的数目与 Java API Runtime. availableProcessors）相匹配：一个4核CPU（关闭超线程）在 GNOME系统监视器中显示为4个CPU,JavaAPI Runtime, avai lableprocessors()报告为4个虚拟处理器。GNOME Svstem Monitore的 CPU Historyl区域，显示的是每个虚拟处理器在一段时期内的CPU使用率，毎条线代表一个虚拟处理器。 CPU History下方（指颜色块）显示的是系统发现的每个  
虚拟处理器的当前CPU使用率  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### vmstat ###

![在这里插入图片描述][20200916163659875.png_pic_center]  
us是用户态CPU使用率  
sy是系统台CPU使用率  
id是空闲率或CPU可用率

### mpstat ###

先执行一下命令安装sysstat：

yum install sysstat

然后执行 mpstat  
![在这里插入图片描述][20200916165850893.png_pic_center]  
usr 执行用户代码所用CPU时间的百分比  
sys 执行内核代码所用CPU时间的百分比  
iowait I/O等待时间的百分比  
idle CPU空闲时间的百分比

### top ###

使用top命令：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

### jstack ###

使用jstack生成栈追踪信息信息，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

### vmstat ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## 内存 ##

可以使用vmstat中的free列  
如上图，si和so分别表示内存页面换入和换出的量，free是空闲的内存。

### 监控锁竞争 ###

pidstat -w -I -p 26139 5

其中，cswch是每秒钟的上下文切换，如果是一个3GHz的CPU每秒钟时钟周期数为3000000000，如果这边的cswch上下文切换为3500，那么每个虚拟处理器上下文切换为3500/2=1750，耗费的时钟周期为1750\*80000 = 140000000.然后这个占整个cpu的140000000/3000000000 = 4.7%，让步时钟周期张勇3%~5%，说明Java应用正面临锁竞争。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

## 网络 I/O 使用率 ##

wget https://downloads.sourceforge.net/project/nicstat/nicstat-1.95.tar.gz
    
    tar -zxvf nicstat-1.95.tar.gz
    
    cd nicstat-1.95
    
    cp Makefile.Linux Makefile
    
    vi  Makefile 后修改 CFLAGS = $(COPT)

其中：

*  Int：网络接口设备名
 *  rKb/s：每秒读取的KB数
 *  wKb/s：每秒写入的KB数
 *  rPk/s：每秒读取的包数
 *  wPk/s：每秒写入的包数
 *  rAv/s：每次读取的平均字节
 *  wAvs：每次写入的平均字节数
 *  %Util：网络接口使用率
 *  Sat：饱和度

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
应用性能改进的考虑  
单次读写数据量小而网络读写量大的应用会消耗大量的系统态CPU，产生大量的系统调用。对于这类应用，减少系统态CPU的策略是减少网络读写的系统调用。此外，使用非阻塞的 Java NIO而不是阻塞的java.net. Socket，减少处理请求和发送响应的线程数，也可以改善应用性能。  
从非阻塞 socket中读取数据的策略是，应用在每次读请求时尽可能多地读取数据。同样，当往 socket中写数据时，每个写调用应该尽可能多地写。一些 Java NIO/框架包含了这些事件，例如Grizzly-项日（htps: grizzly.dev. java.net) Java NIO1框架也有助于简化客户端一服务器类型应用的开发。JDK提供的 Java NIO只是一种原始实现，很容易导致 Java APIE的误用而使应用性能变差，建议使用 Java NIO框架。

## 磁盘I/O使用率 ##

使用iostat来监控磁盘使用率  
在 Linux上安装可选包 sysstat才能使用iostat

iostat -xc 5

其中：

*  util：使用率
 *  system：CPU使用率

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

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