|
高并发和响应快对应着性能优化的两个核心指标：吞吐和延时。
应用负载角度：直接影响了产品终端的用户体验
系统资源角度：资源使用率、饱和度等
性能问题的本质就是系统资源已经到达瓶颈，但请求的处理还不够快，无法支撑更多的请求。性能分析实际上就是找出应用或系统的瓶颈，设法去避免或缓解它们。
选择指标评估应用程序和系统性能
为应用程序和系统设置性能目标
进行性能基准测试
性能分析定位瓶颈
性能监控和告警
对于不同的性能问题要选取不同的性能分析工具。下面是常用的Linux Performance Tools以及对应分析的性能问题类型。
到底应该怎么理解"平均负载"
平均负载：单位时间内，系统处于可运行状态和不可中断状态的平均进程数，也就是平均活跃进程数。它和我们传统意义上理解的cpu使用率并没有直接关系。
其中不可中断进程是正处于内核态关键流程中的进程（如常见的等待设备的I/O响应）。不可中断状态实际上是系统对进程和硬件设备的一种保护机制。
平均负载多少时合理
实际生产环境中将系统的平均负载监控起来，根据历史数据判断负载的变化趋势。当负载存在明显升高趋势时，及时进行分析和调查。当然也可以当设置阈值（如当平均负载高于cpu数量的70%时）
现实工作中我们会经常混淆平均负载和cpu使用率的概念，其实两者并不完全对等：
cpu密集型进程，大量cpu使用会导致平均负载升高，此时两者一致
I/O密集型进程，等待I/O也会导致平均负载升高，此时cpu使用率并不一定高
大量等待cpu的进程调度会导致平均负载升高，此时cpu使用率也会比较高
平均负载高时可能是cpu密集型进程导致，也可能是I/O繁忙导致。具体分析时可以结合mpstat/pidstat工具辅助分析负载来源。
cpu上下文切换
cpu上下文切换，就是把前一个任务的cpu上下文（cpu寄存器和PC）保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的位置，运行新任务。其中，保存下来的上下文会存储在系统内核中，待任务重新调度执行时再加载，保证原来的任务状态不受影响。
按照任务类型，cpu上下文切换分为：
进程上下文切换
线程上下文切换
中断上下文切换
进程上下文切换
Linux进程按照等级权限将进程的运行空间分为内核空间和用户空间。从用户态向内核态转变时需要通过系统调用来完成。
一次系统调用过程其实进行了两次cpu上下文切换：
cpu寄存器中用户态的指令位置先保存起来，cpu寄存器更新为内核态指令的位置，跳转到内核态运行内核任务；
系统调用结束后，cpu寄存器恢复原来保存的用户态数据，再切换到用户空间继续运行。
系统调用过程中并不会涉及虚拟内存等进程用户态资源，也不会切换进程。和传统意义上的进程上下文切换不同。因此系统调用通常称为特权模式切换。
进程是由内核管理和调度的，进程上下文切换只能发生在内核态。因此相比系统调用来说，在保存当前进程的内核状态和cpu寄存器之前，需要先把该进程的虚拟内存，栈保存下来。再加载新进程的内核态后，还要刷新进程的虚拟内存和用户栈。
进程只有在调度到cpu上运行时才需要切换上下文，有以下几种场景：cpu时间片轮流分配，系统资源不足导致进程挂起，进程通过sleep函数主动挂起，高优先级进程抢占时间片，硬件中断时cpu上的进程被挂起转而执行内核中的中断服务。
线程上下文切换
线程上下文切换分为两种：
前后线程同属于一个进程，切换时虚拟内存资源不变，只需要切换线程的私有数据，寄存器等；
前后线程属于不同进程，与进程上下文切换相同。
同进程的线程切换消耗资源较少，这也是多线程的优势。
中断上下文切换
中断上下文切换并不涉及到进程的用户态，因此中断上下文只包括内核态中断服务程序执行所必须的状态（cpu寄存器，内核堆栈，硬件中断参数等）。
中断处理优先级比进程高，所以中断上下文切换和进程上下文切换不会同时发生。
cpu上下文切换(下)
通过vmstat可以查看系统总体的上下文切换情况：
vmstat 5 #每隔5s输出一组数据
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 103388 145412 511056 0 0 18 60 1 1 2 1 96 0 0
0 0 0 103388 145412 511076 0 0 0 2 450 1176 1 1 99 0 0
0 0 0 103388 145412 511076 0 0 0 8 429 1135 1 1 98 0 0
0 0 0 103388 145412 511076 0 0 0 0 431 1132 1 1 98 0 0
0 0 0 103388 145412 511076 0 0 0 10 467 1195 1 1 98 0 0
1 0 0 103388 145412 511076 0 0 0 2 426 1139 1 0 99 0 0
4 0 0 95184 145412 511108 0 0 0 74 500 1228 4 1 94 0 0
0 0 0 103512 145416 511076 0 0 0 455 723 1573 12 3 83 2 0
cs （context switch） 每秒上下文切换次数
in （interrupt） 每秒中断次数
r （runnning or runnable）就绪队列的长度，正在运行和等待cpu的进程数
b （Blocked） 处于不可中断睡眠状态的进程数
要查看每个进程的详细情况，需要使用pidstat来查看每个进程上下文切换情况：
pidstat -w 5
14时51分16秒 UID PID cswch/s nvcswch/s Command
14时51分21秒 0 1 0.80 0.00 systemd
14时51分21秒 0 6 1.40 0.00 ksoftirqd/0
14时51分21秒 0 9 32.67 0.00 rcu_sched
14时51分21秒 0 11 0.40 0.00 watchdog/0
14时51分21秒 0 32 0.20 0.00 khugepaged
14时51分21秒 0 271 0.20 0.00 jbd2/vda1-8 （编辑：莱芜站长网）
【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!
|
