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Linux?性能测试与分析Linux 性能测试与分析Revision HistoryVersionDateAuthorDescription1.02011/5/26dengwu@初稿1.12011/6/23dengwu@添加CPU分析1.22012/2/20dengwu@添加MEM,IO分析1.32012/2/23dengwu@更新工作原理1.42012/2/25dengwu@添加中断分析1.52012/2/28dengwu@添加网络分析1?????????性能测试简介l??性能测试的过程就是找到系统瓶颈的过程。???l??性能测试(包括分析和调优)的过程就是在操作系统的各个子系统之间取得平衡的过程。l??操作系统的各个子系统包括：???CPU???Memory???IO???Network?他们之间高度依赖，互相影响。比如：1.??????频繁的磁盘读写会增加对内存的使用2.??????大量的网络吞吐，一定意味着非常可观的CPU利用率3.??????可用内存的减少可能增加大量的swapping，从而使系统负载上升甚至崩溃2?????????应用程序类型性能测试之前，你首先需要判断你的应用程序是属于那种类型的，这可以帮助你判断哪个子系统可能会成为瓶颈。?通常可分为如下两种：?CPU bound –?这类程序，cpu往往会处于很高的负载，当系统压力上升时，相对于磁盘和内存，往往CPU首先到达瓶颈。Web server，mail server以及大部分服务类程序都属于这一类。?I/O bound –?这类程序，往往会频繁的访问磁盘，从而发送大量的IO请求。IO类应用程序往往利用cpu发送IO请求之后，便进入sleep状态，从而造成很高的IOWAIT。数据库类程序，cache服务器往往属于这种类型。3?????????CPU?3.1??????性能瓶颈3.1.1????????运算性能瓶颈作为计算机的计算单元，其运算能力方面，可能出现如下瓶颈：?1.??用户态进程CPU占用率很高2.??系统态(内核态)CPU占用率很高?测试CPU的运算性能，通常是通过计算圆周率来测试CPU的浮点运算能力和稳定性。据说Pentium CPU的一个运算bug就是通过计算圆周率来发现的。圆周率的计算方法，通常是计算小数点后104万位，通过比较运算时间来评测CPU的运算能力。?常用工具：1.????????SUPER PI(π)2.????????Wprime??与SuperPI不同的是，可以支持多核CPU的运算速度测试3.????????FritzChess??一款国际象棋测试软件，测试每秒钟可运算的步数?突破CPU的运算瓶颈，一般只能靠花钱。比如提高时钟频率，提高L1,L2 cache容量或不断追求新一代的CPU架构：?Core ?-??Nehalem(E55x，如r710，dsc1100) ?- ?Westmere ?–??Sandy Bridge3.1.2????????调度性能瓶颈CPU除了负责计算之外，另一个非常重要的功能就是调度。在调度方面，CPU可能会出现如下性能瓶颈：?1.??????Load平均值超过了系统可承受的程度2.??????IOWait占比过高，导致Load上升或是引入新的磁盘瓶颈3.??????Context Switch过高，导致CPU就像个搬运工一样，频繁在寄存器(CPU Register)和运行队列(run queue)之间奔波4.??????硬中断CPU占比接近于100%5.??????软中断CPU占比接近于100%?超线程超线程芯片可以使得当前线程在访问内存的间隙，处理器可以使用它的机器周期去执行另外一个线程。一个超线程的物理CPU可以被kernel看作是两个独立的CPU。?3.2??????典型监控参数图1：top图2：mpstat?3.2.1????????参数含义???LoadLoad是指CPU所有内核正在处理的任务加上处于运行队列中的进程数之和。?处于运行队列(run queue)中的进程包括TASK_RUNNING 和 TASK_UNINTERRUPTIBLE两种状态的任务：???处于可运行状态的进程???等待不可中断任务的进程?在一个双核的系统中，如果两个进程正在执行，有四个进程处于run quque当中，那么load就是6?Vmstat中 r 指的就是run queue中的进程数目?对比一下同一时刻top统计出来的load????Nice%用户进程空间内，通过调用nice或setpriority系统调用改变过优先级的进程的CPU占用率???Iowait%CPU等待IO操作的时间???Idle%CPU空闲时间???Intr/s每秒钟处理的中断数???Hi%服务于IRQs的时间占比???Si%服务于Sof