操作系统知识地图-性能优化篇(上)

(一)常见的性能指标及USE分类法

1.CPU 性能指标

  • 1.1 CPU 使用率
    • 用户 CPU
    • 系统 CPU
    • IOWAIT
    • 软中断
    • 硬中断
    • 窃取 CPU
    • 客户 CPU
  • 1.2 上下文切换
    • 自愿上下文切换
    • 非自愿上下文切换(CPU抢占)
  • 1.3 平均负载
  • 1.4 CPU 缓存命中率

2.内存性能指标

  • 2.1 系统内存指标

    • 已用内存

    • 剩余内存

    • 可用内存

    • 缺页异常

      主缺页异常
      次缺页异常 
      
    • 缓存 / 缓冲区

      使用率
      命中率
      
    • Slabs

  • 2.2 进程内存指标

    • 虚拟内存(VSS)

    • 常驻内存(RSS)

    • 按比例分配共享内存后的物理内存(PSS)

    • 独占内存(USS)

    • 共享内存

    • SWAP 内存

    • 缺页异常

      主缺页异常
      次缺页异常 
      
  • 2.3 SWAP

    • 已用空间
    • 剩余空间
    • 换入速度
    • 换出速度

3. IO性能指标

  • 3.1 文件系统
    • 存储空间容量、使用量以及剩余空间

    • 索引节点容量、使用量以及剩余数量

    • 缓存

      页缓存
      目录项缓存
      索引节点缓存
      具体文件系统的缓存(如 ext4 的缓存)
      
    • IOPS(文件 I/O)

    • 响应时间(延迟)

    • 吞吐量(B/s)

  • 3.2 磁盘
    • 使用率

    • IOPS

    • 吞吐量(B/s)

    • 响应时间(延迟)

    • 缓冲区

    • 相关因素

      读写类型(如顺序还是随机)
      读写比例
      读写大小
      存储类型(如 RAID 级别,本地还是网络)
      

4.网络性能指标

  • 4.1 应用层
    • QPS(每秒请求数)
    • 套接字缓冲区大小
    • DNS 解析路径
    • 响应时间
    • 错误数
  • 4.2 传输层
    • TCP 连接数

      全连接
      半连接
      TIMEWAIT
      
    • 连接更总数

    • 重传数

    • 跟踪数

    • 丢包数

    • 延迟

  • 4.3 网络层
    • 丢包数
    • TTL
    • 拆包
  • 4.4 链路层
    • PPS(每秒网络帧数)
    • BPS(Byte/s)
    • 丢包数
    • 错误数

5.常见指标分类(USE法)

USE分类: 使用率、饱和度、错误数

资源 类型 性能指标
CPU 使用率 CPU 使用率
CPU 饱和度 运行队列长度或平均负载
CPU 错误数 硬件 CPU 错误数
内存 使用率 已用内存百分比或 SWAP 用量百分比
内存 饱和度 内存换页量
内存 错误数 内存分配失败或 OOM
存储设备 I/O 使用率 设备 I/O 时间百分比
存储设备 I/O 饱和度 等待队列长度或延迟
存储设备 I/O 错误数 I/O 错误数
文件系统 使用率 已用容量百分比
文件系统 饱和度 已用容量百分比
文件系统 错误数 文件读写错误数
网络 使用率 带宽使用率
网络 饱和度 重传报文数
网络 错误数 网络收发错误数、丢包数
文件描述符 使用率 已用文件描述符数百分比
连接跟踪 使用率 已用连接跟踪数百分比
连接数 饱和度 TIMEWAIT 状态连接数

(二)常见性能工具

CPU 性能工具

性能指标 性能工具 说明
平均负载 uptime、top、/proc/loadavg uptime 最简单;top 提供了更全面的指标;/proc/loadavg 常用于监控系统
系统 CPU 使用率 vmstat、mpstat、top、sar、/proc/stat top、vmstat、mpstat 只可以动态查看,而 sar 还可以记录历史数据;/proc/stat 是其他性能工具的来源,也常用于监控
进程 CPU 使用率 top、ps、pidstat、htop、atop top 和 ps 可以按 CPU 使用率给进程排序,而 pidstat 只显示实际用了 CPU 的进程;htop 和 atop 以不同颜色显示更为直观
系统上下文切换 vmstat 除了上下文切换的次数,还提供运行状态和不可中断状态进程的数量
进程上下文切换 pidstat 注意加上 -w 选项
软中断 top、mpstat、/proc/softirqs top 提供软中断 CPU 使用率,而 /proc/softirqs 和 mpstat 提供了各种软中断在每个 CPU 上的运行次数
硬中断 vmstat、/proc/interrupts vmstat 提供总的中断次数、而 /proc/interrupts 提供各种中断在每个 CPU 上运行的累积次数
网络 dstat、sar、tcpdump dstat、sar 提供总的网络接收和发送情况,而 tcpdump 则是动态抓取正在进行的网络通讯
I/O dstat、sar dstat 和 sar 都提供了 I/O 的整体情况
CPU 缓存 perf 使用 perf stat 子命令
CPU 数 lscpu、/proc/cpuinfo lscpu 更直观
事件剖析 perf、火焰图、execsnoop perf 和火焰图用来分析热点函数以及调用栈,execsnoop 用来监测短时进程
动态追踪 ftrace、bcc、systemtap ftrace 用于跟踪内核函数调用栈,而 bcc 和 systemtap 则用于跟踪内核或应用程序的执行过程(注意 bcc 要求内核版本 >= 4.1)

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,504评论 6 496
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,434评论 3 389
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 160,089评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,378评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,472评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,506评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,519评论 3 413
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,292评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,738评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,022评论 2 329
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,194评论 1 342
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,873评论 5 338
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,536评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,162评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,413评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,075评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,080评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容

  • 前言 北大《操作系统原理》[https://www.coursera.org/learn/os-pku]课堂笔记,...
    尤汐Yogy阅读 2,653评论 0 11
  • 本文翻译自 Thinking Clearly About Performance 这是我三年前读到的一篇关于性能问...
    mindwind阅读 1,287评论 1 8
  • 今天看到一位朋友写的mysql笔记总结,觉得写的很详细很用心,这里转载一下,供大家参考下,也希望大家能关注他原文地...
    信仰与初衷阅读 4,727评论 0 30
  • 第一章:概述 什么是操作系统? 是一段一直运行在计算机上的程序 是资源的分配者 向上管理软件向下管理硬件 为用户提...
    Moonsmile阅读 2,311评论 0 4
  • Swift1> Swift和OC的区别1.1> Swift没有地址/指针的概念1.2> 泛型1.3> 类型严谨 对...
    cosWriter阅读 11,094评论 1 32