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性能测试练习1
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IT圈泥瓦匠一枚，混迹过国产处理器圈，从事Linux BSP开发混一软件经理职务，现漂浮在云端从事OpenStack-Nova相关设计工作。
分类： LINUX 14:16:40
一、前言　　通过对系统中和性能相关的各个环节的介绍，使大家知道出现性能问题时可以从那些方面入手去查，而分析典型应用对系统资源使用的特点，让大家对应用和系统资源的依赖有更直观的认识。　　大多数的硬件性能问题主要和CPU 、IO系统（磁盘、网络）、内存相关，而且应用程序设计的缺陷（例如数据库查询的滥用）也最最常见的性能问题。　 　需要注意的是，大多数情况下，虽然性能瓶颈是程序性能差或是内存不足或是磁盘瓶颈等各种原因引起，但最终表现出的结果就是CPU 耗尽、系统负载极高、响应迟缓、甚至暂时失去响应，因此我们观察系统状况时，最先看的就是系统负载和CPU空闲度。当你阅读完了这遍文档以后就会有一个对系统分析的思路。二、性能分析的目的　　● 找出系统性能瓶颈　　 &1）硬件瓶颈　　 &2）软件瓶颈　　● 提供性能优化方案　　 &1）升级硬件　　 &2）改进系统结构　　● 达到合理的软硬件配置　　● 使系统资源使用达到平衡（遗憾的是解决一个性能瓶颈，往往又会出现另外的瓶颈或者其他问题，所以 & & &性能优化更加切实的目标是做到在一定范围内使系统的各项资源使用趋向合理和保持一定的平衡）　 　系统运行良好的时候恰恰也是各项资源达到了一个平衡体，任何一项资源的过渡使用都会造成平衡体系破坏，从而造成系统负载极高或者响应迟缓。比如CPU过渡使用会造成大量进程等待CPU资源、系统响应变慢等问题，等待又会造成进程数增加，进程增加又会造成内存使用增加，内存耗尽又会造成虚拟内存使用，使用虚拟内存又会造成磁盘IO增加和CPU开销增加（用于进程切换、缺页处理的CPU 开销）。三、性能相关的各个环节　　&& 3.1 硬件资源&& ● CPU　　 &1）是否使用SMP。　　 &2）单颗CPU的性能对依赖CPU的某些应用的影响很严重，比如数据库的查询处理。　　&& ● 内存　　 &1）物理内存　　 & & 物理内存不够时会使用交换内存。　　 &2）交换内存　　 & & 使用交换内存会带来磁盘IO和使CPU的开销增加。　&& ● IO系统 （存储系统）1） SCSI 磁盘2） ATA/SATA 磁盘3） RAID 磁盘阵列（RAID0 ， RAID1 ， RAID5 ， RAID0+1 ）&& ●&一些经验&& & & 1）小文件读写的性能瓶颈是磁盘的寻址（随机读写性能更差），评估的标准是tps　　 & &2）大文件读写的性能瓶颈是带宽，评估的标准是持续的读写速度　　 & &3）Linux可以利用空闲内存作文件系统访问的cache，因此系统内存越大存储系统的性能也越好&&&& ● Network&& & 网络是linux中最复杂的子系统，有太多的因素影响其性能。&& ● 带宽　　 1）网络带宽　　 2）SCSI 总线带宽　　 & 大文件访问时SCSI 的带宽瓶颈　　 3）系统总线带宽　　3.2 操作系统　　● SMP 性能　　● VM 性能　　● IO 性能（存储设备、网络设备、异步IO ）　　● 文件系统性能（大文件优化、小文件优化、写优化、读优化、网络文件系统）　　● 多线程性能　　3.3 服务器软件　　 & &根据各个服务器的不同而定制不同的软件，这里就不多说了，服务器软件实在是太多了。　　3.4 开发平台/ 中间件软件/ 框架软件　　 & &没有什么规范的定义，按情况而定。　　3.5 应用程序　　 & &一些应用软件。四、典型应用对系统资源使用的特点　　4.1 动态内容为主的Web 应用　　 & &&& & & 1）频繁执行程序，如 Perl ， PHP ， Java 等，消耗CPU 严重。&& & & 2）提供并发用户访问，因此系统进程数多，消耗内存多，当内存不足时，使用交换内存也会增加CPU 的开销。&& & & 3）磁盘的写IO 比较频繁（主要为随机写），比如生成cache 文件，更新session 文件等。&& & & 4）内存充足时读取的内容可以被cache 住，cache 的命中率和文件更新的频繁程度成反比，磁盘的读IO 相对较小 。　　4.2 静态内容为主的Web 应用 （如Squid Cache ）&&& & & 1）网络带宽瓶颈。&& & & 2）小文件的随机读取频繁，内存充足时可以缓解磁盘随机读的压力。&& & & 3） 系统内存不足时磁盘IO 量会比较大（读、写、交换内存），因此增加CPU 的开销。　　4.3 数据库应用&& & & 1）数据库查询语句复杂，大量的 where 子句，order by ， group by 排序等，CPU 容易出现瓶颈。&& & & 2）表太大时，查询遍历全表造成磁盘读的IO 量大，容易出现读IO 等待的情况。&& & & 3）数据更新量大或者更新频繁时，造成磁盘写的IO 量大。&& & & 4）内存不足时频繁使用交换内存。　　4.4 软件下载&& & & 1）网络带宽瓶颈&& & & 2）存储系统带宽瓶颈（读）　　4.5 流媒体服务&& & & 1）网络带宽瓶颈&& & & 2）存储系统带宽瓶颈（读）五、系统使用和优化的原则　　5.1 系统监控和数据收据　　 & &对资源的使用状况作长期的监控和数据收集　　 & &Snmp+MRTG （网络流量监控）　　 & &Sar （系统资料监控及收集）　　5.2 优化建议　　 & &程序的优化和系统结构的优化比硬件的性能优化更有效　　5.3 限制使用系统资源　　 & &避免不受限制的使用系统资源　　 & &设置各项服务对资源的使用限额，如Apache ， MySQL ，PHP 等　　5.4 保留空闲资源及资源均衡　　 & &始终保留一定量的空闲资源　　 & &多少合适？根据应用的特点，比如是否有突发性使用增长？　　 & &日常情况下，保留至少 60% 的系统资源，以应付突发使用增长。　　 & &日常情况下，资源使用率达到 80% 时，你必须有所行动了，尤其是web 应用。　　 & &系统硬件达到合理的配置（以适合应用的特点为依据，资源消耗均衡为目标）　　 & &系统性能的水桶理论　　 & &应用软件对资源的使用要均衡（理想目标），怎么样就算是均衡了？我也在摸索中……　　 & &理想状况为：CPU 消耗到50% 的时候，磁盘的带宽也到50% ，磁盘的tps 也到50% ，内存使用也到50% （除去可以提供给cache 的内存）
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问答题[问题5]
论述CPU使用率成为系统性能瓶颈时，如何制定解决方案论述网络带宽成为系统性能瓶颈时，如何制定解决方案 当CPU资源使用成为系统瓶颈时的解决方案可以概括为；?增加CPU的个数；?提高CPU的主频：?将Web服务器与数据库服务器分开部署；......
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如何判断带宽是否是网络瓶颈？
& 15:51:50
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1.不要过分相信“命令”　　网络带宽是指端到端的可用带宽，绝对不是简单的认为就是自己出口的带宽数值。另外，网络带宽是分两个方向分别来看的，目前大部分骨干以下的链路上下行两个方向可用带宽明显不对称，一般是下行大于上行，而在骨干以上及出口链路上两个方向数据链路的可用带宽比较接近。因此，区别不同方向的链路带宽是必要的。如何得到不同方向的链路在不同的时段还有多少剩余的带宽可供使用、是否拥塞、链路带宽是否可以满足当前业务和将来新业务的开展的基本需要。　　细想一下，我们才发现，广域网里数据包所经过的路由器或交换机的机会会大大增多。而这些路由器或交换机对数据包的转发会形成微小的延迟，多次的微小延迟就会形成积累作用。另外，在广域网上协议的效率极为低下，比如，分支机构的用户打开存储在总部服务器上一个演示文稿时，这需要在客户端和服务器之间进行多次的重复“握手机制”，即使在高速的广域网联路上，TCP协议的表现也不能让人满意。因为通过三个重复的来判断分组丢失的情况要比超时对网络的影响更多，因此TCP连接会花费大多数时间在拥塞避免算法上。　　我们网络连通性的命令主要有或tracert，他们往往会受到防火墙和路由设置的限制而无法解决指标测量问题。即使没有这些限制，这些命令结果反映的双向时延也不能说明问题的本质，因为只有上下行两个方向分别单独测量的结果才能表明问题的真实情况。2.服务器和程序设计问题　　带宽一般分为带宽和可用带宽。瓶颈带宽是指当一条路径(通路)中没有背景流量时，网络能够提供的最大的吞吐量。可用带宽是指在网络路径(通路)存在背景流量的情况下，能够提供给某个业务的最大吞吐量。我们通常把这两种带宽的数值表述当作网络管理的要点来看，殊不知很多问题出在服务器和程序设计方面。　　很多企业的Web服务器低效运行的主要原因不是服务器的系统配置不到位，而是Web服务系统没有优化。在连接数量较少的情况下，客户端和服务器都不会有明显感觉，但在数百条同时连接的情况下，Web服务的性能局限性就变得非常明显。比较明显的就是许多企业设计用于支持业务流程的Web服务内容，但这些服务都是运行在通用上，( OS本身并没有优化)，而在程序开发阶段也没有对Web服务的功能充分测试，进而限制了Web服务器处理数千条TCP连接的能力。问题的根源在于与输入/输出()相关的软件架构，而不是RAM容量或CPU的时钟频率。3.病毒对带宽的干扰　　近段时间以来，很多局域网出现了大范围的网络中断现象，这大多是因为个别用户计算机感染某种ARP病毒导致。而这种病毒的危害的影响程度往往超出了网管人员的预期，很多ARP病毒可能已衍生新的变种，这些病毒发作时，用户不能再通过arp命令查看网关的物理地址，使用相关的Antiarp软件也无法起到相应的作用。　　以财政专网为例，如果网络突然缓慢，在重要数据往来的时间段，留给系统管理员的响应时间只有宝贵的十几分钟、甚至几分钟。而且，蠕虫病毒对网络速度的影响越来越严重，例如“网络天空”等邮件蠕虫病毒，它们导致被感染的用户只要一连上网就不停地往外发邮件，病毒选择用户个人电脑中的随机文档附加在用户的通讯簿上，通过随机地址进行邮件发送。成百上千的这种垃圾邮件有的排着队往外发送，有的又成批地被退回来堆在服务器上。这都造成个骨干线路出现明显拥塞，甚至在蠕虫泛滥的局域网中，瘫痪的事件屡有发生。由此可见，我们在增加带宽之前最好要排除病毒问题。　4.网络中的压缩　　除去增加网络带宽之外，还有一些比较实际的解决办法，例如“压缩技术”。在电信术语中，压缩的定义是：“通过消除相同的或在后续的采样间隔中没有变化的位串，来减少对信息或信号编码时所需的位数量或带宽的技术”。与增加带宽作用相同的包括比较典型的MSR(分子序列压缩)技术。　　MSR技术在广域网数据加速的主要表现为：数据包压缩以后才进行转发。它可以把很多压缩的信息包封装在特定输出信息包中，用来进行广域网传递。通过信息压缩处理，需要传输的数据包的数量大量减少。另外，MSR的分析算法还检测通信中重复的样式，并构造在组织上传输的主要样式的动态词汇，构造全面的知识库，有时也称作“MSR字典”。随着从网络通信延伸和继续，它会了解到更多的样式和相关性，而知识库将不断更新，那些没有用处的样式记录会被重新排列的新样式所替换。采用这种方式，MSR的知识库将与网络的动态语言和通信特征不断保持同步。建议　　无限的增加带宽不如合理的分析网络中的应用，部署智能的服务保障体系。我们需要提高对网络流量的监控能力，实现网络流量协议的划分，如：Web浏览(HTTP)、电子邮件(、SMTP、WEB MAIL、文件(FTP)、即时聊天(MSN、QQ等)、流媒体(MMS、RTSP)等。针对不同 的网络应用协议进行流量监控和分析，如果某一个协议在一个时间段内出现超常占用可用带宽的情况，就有可能是流量或蠕虫病毒出现。　　再者，针对现有广域网应用，部署QoS也可以起到加速的作用。因为QoS强调网络的充分可控性，即需要对网络资源和用户行为进行严格的约束和控制。至今为止，在网络上实现QoS已经有了若干可行的方案，包括IntServ、DiffServ、SCORE、DPS等。在这其中，进入网络工程领域的是基于MPLS的QoS方案，许多企业已经充分将VPN与之同步部署。MPLS是面向连接的，是ATM技术在IP网络内扩展，通过在网络中间节点上维护一定的状态信息，保证分组在网络中流动时的可控性，是电信网络设计思想在互联网中的渗透与融合。（转自IT专家网，感谢原作者！）软件评测师05.06.07.09年下午试题_图文_百度文库
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