Linux系統的性能測試與性能分析

　　Revision History

　　1 性能測試簡介

　　性能測試的過程就是找到系統瓶頸的過程。

　　性能測試(包括分析和調優)的過程就是在操作系統的各個子系統之間取得平衡的過程。

　　操作系統的各個子系統包括：

　　CPU

　　Memory

　　IO

　　Network

　　他們之間高度依賴，互相影響。比如：

　　1. 頻繁的磁盤讀寫會增加對內存的使用

　　2. 大量的網絡吞吐，一定意味著非?？捎^的CPU利用率

　　可用內存的減少可能增加大量的swapping，從而使系統負載上升甚至崩潰

　　2 應用程序類型

　　性能測試之前，你首先需要判斷你的應用程序是屬于那種類型的，這可以幫助你判斷哪個子系統可能會成為瓶頸。

　　通?？煞譃槿缦聝煞N：

　　CPU bound – 這類程序，cpu往往會處于很高的負載，當系統壓力上升時，相對于磁盤和內存，往往CPU會首先到達瓶頸。Web server，mail server以及大部分服務類程序都屬于這一類。

　　I/O bound – 這類程序，往往會頻繁的訪問磁盤，從而發送大量的IO請求。IO類應用程序往往利用cpu發送IO請求之后，便進入sleep狀態，從而造成很高的IOWAIT。數據庫類程序，cache服務器往往屬于這種類型。

　　3 CPU

　　3.1 性能瓶頸

　　3.1.1 運算性能瓶頸

　　作為計算機的計算單元，其運算能力方面，可能出現如下瓶頸：

　　1. 用戶態進程CPU占用率很高

　　2. 系統態(內核態)CPU占用率很高

　　測試CPU的運算性能，通常是通過計算圓周率來測試CPU的浮點運算能力和穩定性。據說Pentium CPU的一個運算bug就是通過計算圓周率來發現的。圓周率的計算方法，通常是計算小數點后104萬位，通過比較運算時間來評測CPU的運算能力。

　　常用工具：

　　SUPER PI(π)

　　Wprime 與SuperPI不同的是，可以支持多核CPU的運算速度測試

　　FritzChess 一款國際象棋測試軟件，測試每秒鐘可運算的步數

　　突破CPU的運算瓶頸，一般只能靠花錢。比如提高時鐘頻率，提高L1,L2 cache容量或不斷追求新一代的CPU架構：

　　Core -> Nehalem(E55x，如r710，dsc1100) -> Westmere –> Sandy Bridge

　　3.1.2 調度性能瓶頸

　　CPU除了負責計算之外，另一個非常重要的功能就是調度。在調度方面，CPU可能會出現如下性能瓶頸：

　　Load平均值超過了系統可承受的程度

　　IOWait占比過高，導致Load上升或是引入新的磁盤瓶頸

　　Context Switch過高，導致CPU就像個搬運工一樣，頻繁在寄存器(CPU Register)和運行隊列(run queue)之間奔波

　　硬中斷CPU占比接近于100%

　　軟中斷CPU占比接近于100%

　　超線程

　　超線程芯片可以使得當前線程在訪問內存的間隙，處理器可以使用它的機器周期去執行另外一個線程。一個超線程的物理CPU可以被kernel看做是兩個獨立的CPU。

　　3.2 典型監控參數

　　3.2.1 參數含義

　　Load

　　Load是指CPU所有內核正在處理的任務加上處于等待隊列中的進程數之和。

　　處于等待隊列(run queue)中的進程包括TASK_RUNNING 和 TASK_UNINTERRUPTIBLE兩種狀態的任務：

　　? 處于可運行狀態的進程

　　? 等待不可中斷任務的進程

　　在一個雙核的系統中，如果兩個進程正在執行，有四個進程處于run quque當中，那么load就是6

　　Nice%

　　用戶進程空間內，通過調用nice或setpriority系統調用改變過優先級的進程的CPU占用率

　　Iowait%

　　CPU等待IO操作的時間

　　Idle%

　　CPU空閑時間

　　Intr/s

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com