性能之巔 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2024
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Brendan Gregg
電子工業齣版社
博文視點
徐章寜
2015-8-15
628
128
平裝
9787121267925
圖書標籤: 性能優化 計算機 性能 Linux 架構 操作係統 服務器 編程
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发表于2024-12-22
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圖書描述
《性能之巔：洞悉係統、企業與雲計算》基於Linux 和Solaris 係統闡述瞭適用於所有係統的性能理論和方法，Brendan Gregg 將業界普遍承認的性能方法、工具和指標收集於本書之中。閱讀本書，你能洞悉係統運作的方式，學習到分析和提高係統與應用程序性能的方法，這些性能方法同樣適用於大型企業與雲計算這類最為復雜的環境的性能分析與調優。
著者簡介
Brendan Gregg 是Joyent公司的首席性能工程師，通過軟件棧分析性能和擴展。在Sun Microsystem公司（之後為Oracle）作為首席性能和內核工程師期間，他的工作包括開發ZFS L2ARC，這是一個利用閃速存儲器提升性能的文件係統。他還開發瞭許許多多的性能工具，部分工具收錄在Mac OS X和Oracle Solaris 11的發行版中。他最近從事的工作覆蓋針對Linux和illumos內核分析的性能可視化。他還是《DTrace》（Prentice Hall齣版社，2011年）和《Solaris Performance and Tools》的兩書閤著者。
譯者介紹：
徐章寜，1984年生，畢業於上海交通大學，碩士畢業後一直從事軟件運維工作，在雲存儲與虛擬化領域浸沁多年，現於百度公司擔任高級運維工程師，緻力於大數據方嚮運維。鍾愛開源軟件，平日熱愛讀書和寫作，《算法謎題》《編程格調》閤譯者。
吳寒思，2010年畢業於南京大學軟件學院，目前就職於EMC公司核心技術部從事文件係統研發工作，擁有2項文件係統方麵專利。對程序設計、係統存儲、雲計算和操作係統有濃厚興趣。
陳磊，1979年生，畢業於同濟大學。從事網絡、係統和IT管理14年。曾就職於EMC中國卓越研發集團，任實驗室經理。目前在互聯網金融企業負責基礎架構。興趣廣泛，尤其熱愛開源軟件和其它各類新興技術的探討和研究。
圖書目錄
第1 章 緒論 ...................................................................................... 1
1.1 係統性能 ............................................................................................ 1
1.2 人員 ................................................................................................2
1.3 事情 ................................................................................................3
1.4 視角 ................................................................................................4
1.5 性能是充滿挑戰的 ...................................................................................... 4
1.5.1 性能是主觀的 ........................................................................................................... 4
1.5.2 係統是復雜的 ........................................................................................................... 5
1.5.3 可能有多個問題並存 ............................................................................................... 6
1.6 延時 .................................................................................... 6
1.7 動態跟蹤 ......................................................................................................... 7
1.8 雲計算 ........................................................................................................... 8
1.9 案例研究 ....................................................................................................... 8
1.9.1 緩慢的磁盤 ............................................................................................................... 9
1.9.2 軟件變更 ................................................................................................................. 10
1.9.3 更多閱讀 ................................................................................................................. 12
第2 章 方法 .............................................................................................................. 13
2.1 術語 .................................................................................................................. 14
2.2 模型 .......................................................................................................... 14
2.2.1 受測係統 ................................................................................................................. 15
2.2.2 排隊係統 ................................................................................................................. 15
2.3 概念 ........................................................................................................... 16
2.3.1 延時 ......................................................................................................................... 16
2.3.2 時間量級 ................................................................................................................. 17
2.3.3 權衡三角 ................................................................................................................. 18
2.3.4 調整的影響 ............................................................................................................. 19
2.3.5 閤適的層級 ............................................................................................................. 19
2.3.6 性能建議的時間點 ................................................................................................. 20
2.3.7 負載vs.架構 ............................................................................................................ 20
2.3.8 擴展性 ..................................................................................................................... 21
2.3.9 已知的未知 ............................................................................................................. 22
2.3.10 指標 ....................................................................................................................... 23
2.3.11 使用率 ................................................................................................................... 24
2.3.12 飽和度 ................................................................................................................... 25
2.3.13 剖析 ....................................................................................................................... 26
2.3.14 緩存 ....................................................................................................................... 26
2.4 視角 ............................................................................................................. 28
2.4.1 資源分析 ................................................................................................................. 28
2.4.2 工作負載分析 ......................................................................................................... 29
2.5 方法 .......................................................................................................... 30
2.5.1 街燈反方法 ............................................................................................................. 31
2.5.2 隨機變動反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.3 責怪他人反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.4 ad hoc 核對清單法 .................................................................................................. 33
2.5.5 問題陳述法 ............................................................................................................. 33
2.5.6 科學法 ..................................................................................................................... 34
2.5.7 診斷循環 ................................................................................................................. 35
2.5.8 工具法 ..................................................................................................................... 35
2.5.9 USE 方法 .................................................................................................................. 36
2.5.10 工作負載特徵歸納 ............................................................................................... 42
2.5.11 嚮下挖掘分析 ....................................................................................................... 43
2.5.12 延時分析 ............................................................................................................... 44
2.5.13 R 方法 ................................................................................................................... 45
2.5.14 事件跟蹤 ............................................................................................................... 45
2.5.15 基礎綫統計 ........................................................................................................... 47
2.5.16 靜態性能調整 ....................................................................................................... 47
2.5.17 緩存調優 ............................................................................................................... 47
2.5.18 微基準測試 ........................................................................................................... 48
2.6 建模 ...................................................................................................... 49
2.6.1 企業vs.雲 ................................................................................................................ 49
2.6.2 可視化識彆 ............................................................................................................. 49
2.6.3 Amdahl 擴展定律 ................................................................................................... 51
2.6.4 通用擴展定律 ......................................................................................................... 52
2.6.5 排隊理論 ................................................................................................................. 52
2.7 容量規劃 ...................................................................................................... 56
2.7.1 資源極限 ................................................................................................................. 56
2.7.2 因素分析 ................................................................................................................. 58
2.7.3 擴展方案 ................................................................................................................. 58
2.8 統計 .................................................................................................. 59
2.8.1 量化性能 ................................................................................................................. 59
2.8.2 平均值 ..................................................................................................................... 60
2.8.3 標準方差、百分位數、中位數 ............................................................................. 61
2.8.4 變異係數 ................................................................................................................. 62
2.8.5 多重模態分布 ......................................................................................................... 62
2.8.6 異常值 ..................................................................................................................... 63
2.9 監視 ................................................................................................... 63
2.9.1 基於時間的規律 ..................................................................................................... 63
2.9.2 監測産品 ................................................................................................................. 65
2.9.3 啓動以來的信息統計 ............................................................................................. 65
2.10 可視化 .................................................................................................. 65
2.10.1 綫圖 ....................................................................................................................... 65
2.10.2 散點圖 ................................................................................................................... 66
2.10.3 熱圖 ....................................................................................................................... 67
2.10.4 錶麵圖 ................................................................................................................... 68
2.10.5 可視化工具 ........................................................................................................... 69
2.11 練習 .................................................................................................. 70
2.12 參考 ............................................................................................................ 70
第3 章 操作係統 .......................................................................................... 72
3.1 術語 ............................................................................................................ 72
3.2 背景 ................................................................................................................... 73
3.2.1 內核 ......................................................................................................................... 73
3.2.2 棧 ............................................................................................................................. 76
3.2.2 中斷和中斷綫程 ..................................................................................................... 77
3.2.4 中斷優先級 ............................................................................................................. 78
3.2.5 進程 ......................................................................................................................... 78
3.2.6 係統調用 ................................................................................................................. 80
3.2.7 虛擬內存 ................................................................................................................. 82
3.2.8 內存管理 ................................................................................................................. 82
3.2.9 調度器 ..................................................................................................................... 83
3.2.10 文件係統 ............................................................................................................... 84
3.2.11 緩存 ....................................................................................................................... 86
3.2.12 網絡 ....................................................................................................................... 87
3.2.13 設備驅動 ............................................................................................................... 87
3.2.14 多處理器 ............................................................................................................... 87
3.2.15 搶占 ....................................................................................................................... 88
3.2.16 資源管理 ............................................................................................................... 88
3.2.17 觀測性 ................................................................................................................... 89
3.3 內核 ................................................................................................................ 89
3.3.1 UNIX ................................................................................................... 90
3.3.2 基於Solaris ............................................................................................................. 90
3.3.3 基於Linux ............................................................................................................... 93
3.3.4 差異 ......................................................................................................................... 95
3.4 練習 ............................................................................................................. 96
3.5 參考 ....................................................................................................... 96
第4 章 觀測工具 ....................................................................................... 98
4.1 工具類型 .................................................................................................. 98
4.1.1 計數器 ..................................................................................................................... 99
4.1.2 跟蹤 ....................................................................................................................... 100
4.1.3 剖析 ....................................................................................................................... 101
4.1.4 監視（sar） ........................................................................................................... 102
4.2 觀測來源 ....................................................................................................... 103
4.2.1 /proc ....................................................................................................................... 103
4.2.2 /sys ......................................................................................................................... 108
4.2.3 kstat ........................................................................................................................ 109
4.2.4 延時核算 ............................................................................................................... 111
4.2.5 微狀態核算 ........................................................................................................... 112
4.2.6 其他的觀測源 ....................................................................................................... 112
4.3 DTrace .................................................................................................... 114
4.3.1 靜態和動態跟蹤 ................................................................................................... 115
4.3.2 探針 ....................................................................................................................... 116
4.3.3 provider .................................................................................................................. 116
4.3.4 參數 ....................................................................................................................... 117
4.3.5 D 語言 ................................................................................................................... 117
4.3.6 內置變量 ............................................................................................................... 118
4.3.7 action ..................................................................................................................... 118
4.3.8 變量類型 ............................................................................................................... 119
4.3.9 單行命令 ............................................................................................................... 121
4.3.10 腳本 ..................................................................................................................... 121
4.3.11 開銷 ..................................................................................................................... 122
4.3.12 文檔和資源 ......................................................................................................... 123
4.4 SystemTap ................................................................................................... 124
4.4.1 探針 ....................................................................................................................... 124
4.4.2 tapset ...................................................................................................................... 125
4.4.3 action 和內置變量................................................................................................. 125
4.4.4 示例 ....................................................................................................................... 125
4.4.5 開銷 ....................................................................................................................... 127
4.4.6 文檔和資源 ........................................................................................................... 128
4.5 perf ......................................................................................................................... 128
4.6 觀測工具的觀測 .............................................................................................. 129
4.7 練習 .............................................................................................................. 130
4.8 參考 .............................................................................................................. 130
第5 章 應用程序 ............................................................................................. 131
5.1 應用程序基礎 ................................................................................................ 131
5.1.1 目標 ....................................................................................................................... 132
5.1.2 常見情況的優化 ................................................................................................... 133
5.1.3 觀測性 ................................................................................................................... 134
5.1.4 大O 標記法 .......................................................................................................... 134
5.2 應用程序性能技術 ........................................................................................... 135
5.2.1 選擇I/O 尺寸 ........................................................................................................ 135
5.2.2 緩存 ....................................................................................................................... 136
5.2.3 緩衝區 ................................................................................................................... 136
5.2.4 輪詢 ....................................................................................................................... 136
5.2.5 並發和並行 ........................................................................................................... 137
5.2.6 非阻塞I/O ............................................................................................................. 139
5.2.7 處理器綁定 ........................................................................................................... 139
5.3 編程語言 ......................................................................................................... 140
5.3.1 編譯語言 ............................................................................................................... 140
5.3.2 解釋語言 ............................................................................................................... 141
5.3.3 虛擬機 ................................................................................................................... 142
5.3.4 垃圾迴收 ............................................................................................................... 142
5.4 方法和分析 ................................................................................................ 143
5.4.1 綫程狀態分析 ....................................................................................................... 143
5.4.2 CPU 剖析 .............................................................................................................. 146
5.4.3 係統調用分析 ....................................................................................................... 148
5.4.4 I/O 剖析 ................................................................................................................. 154
5.4.5 工作負載特徵歸納 ............................................................................................... 155
5.4.6 USE 方法 ............................................................................................................... 155
5.4.7 嚮下挖掘法 ........................................................................................................... 156
5.4.8 鎖分析 ...................................................................................................... 156
5.4.9 靜態性能調優 ................................................................................. 159
5.5 練習 ......................................................................................................... 160
5.6 參考 ...................................................................................................... 161
第6 章 CPU ............................................................................................. 162
6.1 術語 ..................................................................................................... 163
6.2 模型 ........................................................................................................ 163
6.2.1 CPU 架構 .............................................................................................................. 163
6.2.2 CPU 內存緩存 ...................................................................................................... 164
6.2.3 CPU 運行隊列 ...................................................................................................... 165
6.3 概念 ............................................................................................................ 165
6.3.1 時鍾頻率 ............................................................................................................... 165
6.3.2 指令 ....................................................................................................................... 166
6.3.3 指令流水綫 ........................................................................................................... 166
6.3.4 指令寬度 ............................................................................................................... 167
6.3.5 CPI，IPC ............................................................................................................... 167
6.3.6 使用率 ................................................................................................................... 167
6.3.7 用戶時間/內核時間 .............................................................................................. 168
6.3.8 飽和度 ................................................................................................................... 168
6.3.9 搶占 ....................................................................................................................... 168
6.3.10 優先級反轉 ......................................................................................................... 169
6.3.11 多進程，多綫程 ................................................................................................. 169
6.3.12 字長 ..................................................................................................................... 170
6.3.13 編譯器優化 ......................................................................................................... 171
6.4 架構 ......................................................................................................... 171
6.4.1 硬件 ....................................................................................................................... 171
6.4.2 軟件 ....................................................................................................................... 179
6.5 方法 .................................................................................................................. 184
6.5.1 工具法 ................................................................................................................... 184
6.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 185
6.5.3 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 186
6.5.4 剖析 ....................................................................................................................... 187
6.5.5 周期分析 ............................................................................................................... 188
6.5.6 性能監控 ............................................................................................................... 189
6.5.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 189
6.5.8 優先級調優 ........................................................................................................... 189
6.5.9 資源控製 ............................................................................................................... 190
6.5.10 CPU 綁定 ............................................................................................................ 190
6.5.11 微型基準測試 ..................................................................................................... 191
6.5.12 擴展 ..................................................................................................................... 191
6.6 分析 ........................................................................................................... 192
6.6.1 uptime .................................................................................................................... 192
6.6.2 vmstat .................................................................................................................... 194
6.6.3 mpstat .................................................................................................................... 195
6.6.4 sar .......................................................................................................................... 197
6.6.5 ps............................................................................................................................ 198
6.6.6 top .......................................................................................................................... 199
6.6.7 prstat ...................................................................................................................... 200
6.6.8 pidstat .................................................................................................................... 201
6.6.9 time 和ptime ......................................................................................................... 202
6.6.10 DTrace ................................................................................................................. 203
6.5.11 SystemTap ........................................................................................................... 209
6.6.12 perf ....................................................................................................................... 209
6.6.13 cpustat .................................................................................................................. 215
6.6.14 其他工具 ............................................................................................................. 216
6.6.15 可視化 ................................................................................................................. 216
6.7 實驗 ...................................................................................................... 219
6.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 219
6.7.2 SysBench ............................................................................................................... 220
6.8 調優 ........................................................................................................... 220
6.8.1 編譯器選項 ........................................................................................................... 221
6.8.2 調度優先級和調度類 ........................................................................................... 221
6.8.3 調度器選項 ........................................................................................................... 221
6.8.4 進程綁定 ............................................................................................................... 223
6.8.5 獨占CPU 組 ......................................................................................................... 224
6.8.6 資源控製 ............................................................................................................... 224
6.8.7 處理器選項（BIOS 調優） ................................................................................. 224
6.9 練習 ............................................................................................... 225
6.10 參考資料 ................................................................................................... 226
第7 章 內存 ........................................................................................................... 228
7.1 術語 ................................................................................................................... 229
7.2 概念 ...................................................................................................... 229
7.2.1 虛擬內存 ............................................................................................................... 230
7.2.2 換頁 ....................................................................................................................... 230
7.2.3 按需換頁 ............................................................................................................... 231
7.2.4 過度提交 ............................................................................................................... 233
7.2.5 交換 ....................................................................................................................... 233
7.2.6 文件係統緩存占用 ............................................................................................... 233
7.2.7 使用率和飽和度 ................................................................................................... 234
7.2.8 分配器 ................................................................................................................... 234
7.2.9 字長 ....................................................................................................................... 234
7.3 架構 ......................................................................................................... 234
7.3.1 硬件 ....................................................................................................................... 235
7.3.2 軟件 ....................................................................................................................... 239
7.3.3 進程地址空間 ....................................................................................................... 244
7.4 方法 ........................................................................................................ 248
7.4.1 工具法 ................................................................................................................... 249
7.4.2 USE 方法 ............................................................................................................... 249
7.4.3 使用特徵歸納 ....................................................................................................... 250
7.4.4 周期分析 ............................................................................................................... 251
7.4.5 性能監測 ............................................................................................................... 251
7.4.6 泄漏檢測 ............................................................................................................... 252
7.4.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 252
7.4.8 資源控製 ............................................................................................................... 253
7.4.9 微基準測試 ........................................................................................................... 253
7.5 分析 ................................................................................................... 253
7.5.1 vmstat .................................................................................................................... 254
7.5.2 sar .......................................................................................................................... 256
7.5.3 slabtop .................................................................................................................... 259
7.5.4 ::kmstat .................................................................................................................. 260
7.5.5 ps............................................................................................................................ 261
7.5.6 top .......................................................................................................................... 262
7.5.7 prstat ...................................................................................................................... 263
7.5.8 pmap ...................................................................................................................... 264
7.5.9 DTrace ................................................................................................................... 265
7.5.10 SystemTap ........................................................................................................... 269
7.5.11 其他工具 ............................................................................................................. 269
7.6 調優 .................................................................................. 270
7.6.1 可調參數 ................................................................................................................. 271
7.6.2 多個頁麵大小 ....................................................................................................... 273
7.6.3 分配器 ................................................................................................................... 274
7.6.4 資源控製 ............................................................................................................... 274
7.7 練習 .......................................................................................................... 274
7.8 參考資料 ............................................................................................................ 276
第8 章 文件係統 ................................................................................................... 278
8.1 術語 ................................................................................................................... 279
8.2 模型 .................................................................................................................. 279
8.2.1 文件係統接口 ....................................................................................................... 279
8.2.2 文件係統緩存 ....................................................................................................... 280
8.2.3 二級緩存 ............................................................................................................... 281
8.3 概念 ..................................................................................................... 281
8.3.1 文件係統延時 ....................................................................................................... 281
8.3.2 緩存 ....................................................................................................................... 282
8.3.3 隨機與順序I/O ..................................................................................................... 282
8.3.4 預取 ....................................................................................................................... 283
8.3.5 預讀 ....................................................................................................................... 284
8.3.6 寫迴緩存 ............................................................................................................... 284
8.3.7 同步寫 ................................................................................................................... 284
8.3.8 裸I/O 和直接I/O .................................................................................................. 285
8.3.9 非阻塞I/O ............................................................................................................. 285
8.3.10 內存映射文件 ..................................................................................................... 286
8.3.11 元數據 ................................................................................................................. 286
8.3.12 邏輯I/O vs.物理I/O ........................................................................................... 287
8.3.13 操作並非不平等 ................................................................................................. 288
8.3.14 特殊文件係統 ..................................................................................................... 289
8.3.15 訪問時間戳 ......................................................................................................... 289
8.3.16 容量 ..................................................................................................................... 289
8.4 架構 .................................................................................................................. 290
8.4.1 文件係統I/O 棧 .................................................................................................... 290
8.4.2 VFS ........................................................................................................................ 291
8.4.3 文件係統緩存 ....................................................................................................... 291
8.4.4 文件係統特性 ....................................................................................................... 296
8.4.5 文件係統種類 ....................................................................................................... 297
8.4.6 捲和池 ................................................................................................................... 302
8.5 方法 ................................................................................................................ 303
8.5.1 磁盤分析 ............................................................................................................... 304
8.5.2 延時分析 ............................................................................................................... 304
8.5.3 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 306
8.5.4 性能監控 ............................................................................................................... 308
8.5.5 事件跟蹤 ............................................................................................................... 308
8.5.6 靜態性能調優 ....................................................................................................... 309
8.5.7 緩存調優 ............................................................................................................... 310
8.5.8 負載分離 ............................................................................................................... 310
8.5.9 內存文件係統 ....................................................................................................... 310
8.5.10 微型基準測試 ..................................................................................................... 310
8.6 分析 .................................................................................................................. 312
8.6.1 vfsstat ..................................................................................................................... 312
8.6.2 fsstat ....................................................................................................................... 313
8.6.3 strace、truss .......................................................................................................... 314
8.6.4 DTrace ................................................................................................................... 314
8.6.5 SystemTap ............................................................................................................. 323
8.6.6 LatencyTOP ........................................................................................................... 323
8.6.7 free ......................................................................................................................... 324
8.6.8 top .......................................................................................................................... 324
8.6.9 vmstat .................................................................................................................... 324
8.6.10 sar ........................................................................................................................ 325
8.6.11 slabtop .................................................................................................................. 326
8.6.12 mdb ::kmastat ...................................................................................................... 327
8.6.13 fcachestat ............................................................................................................. 327
8.6.14 /proc/meminfo ..................................................................................................... 328
8.6.15 mdb ::memstat ..................................................................................................... 328
8.6.16 kstat ...................................................................................................................... 329
8.6.17 其他工具 ............................................................................................................. 330
8.6.18 可視化 ................................................................................................................. 331
8.7 實驗 ................................................................................................................. 331
8.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 332
8.7.2 微型基準測試工具 ............................................................................................... 332
8.7.3 緩存寫迴 ............................................................................................................... 334
8.8 調優 ..................................................................................................... 334
8.8.1 應用程序調用 ....................................................................................................... 335
8.8.2 ext3 ........................................................................................................................ 336
8.8.3 ZFS ........................................................................................................................ 336
8.9 練習 ................................................................................................................. 338
8.10 參考資料 ........................................................................................................ 339
第9 章 磁盤 ...................................................................................................... 341
9.1 術語 ............................................................................................................... 342
9.2 模型 .................................................................................................................. 342
9.2.1 簡單磁盤 ............................................................................................................... 342
9.2.2 緩存磁盤 ............................................................................................................... 343
9.2.3 控製器 ................................................................................................................... 344
9.3 概念 .................................................................................................................... 344
9.3.1 測量時間 ............................................................................................................... 344
9.3.2 時間尺度 ............................................................................................................... 346
9.3.3 緩存 ....................................................................................................................... 347
9.3.4 隨機 vs 連續I/O ................................................................................................. 347
9.3.5 讀/寫比 .................................................................................................................. 348
9.3.6 I/O 大小 ................................................................................................................. 348
9.3.7 IOPS 並不平等 ...................................................................................................... 349
9.3.8 非數據傳輸磁盤命令 ........................................................................................... 349
9.3.9 使用率 ................................................................................................................... 349
9.3.10 飽和度 ................................................................................................................. 350
9.3.11 I/O 等待 ............................................................................................................... 350
9.3.12 同步 vs 異步 ...................................................................................................... 351
9.3.13 磁盤 vs 應用程序I/O ....................................................................................... 351
9.4 架構 .............................................................................................................. 352
9.4.1 磁盤類型 ............................................................................................................... 352
9.4.2 接口 ....................................................................................................................... 357
9.4.3 存儲類型 ............................................................................................................... 358
9.4.4 操作係統磁盤I/O 棧 ............................................................................................ 360
9.5 方法 ................................................................................................................... 363
9.5.1 工具法 ................................................................................................................... 364
9.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 364
9.5.3 性能監控 ............................................................................................................... 365
9.5.4 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 366
9.5.5 延時分析 ............................................................................................................... 367
9.5.6 事件跟蹤 ............................................................................................................... 368
9.5.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 369
9.5.8 緩存調優 ............................................................................................................... 370
9.5.9 資源控製 ............................................................................................................... 370
9.5.10 微基準測試 ......................................................................................................... 370
9.5.11 伸縮 ..................................................................................................................... 371
9.6 分析 ............................................................................................................ 372
9.6.1 iostat ...................................................................................................................... 373
9.6.2 sar .......................................................................................................................... 380
9.6.3 pidstat .................................................................................................................... 381
9.6.4 DTrace ................................................................................................................... 382
9.6.5 SystemTap ............................................................................................................. 390
9.6.6 perf ......................................................................................................................... 390
9.6.7 iotop ....................................................................................................................... 391
9.6.8 iosnoop .................................................................................................................. 393
9.6.9 blktrace .................................................................................................................. 396
9.6.10 MegaCli ............................................................................................................... 397
9.6.11 smartctl ................................................................................................................ 398
9.6.12 可視化 ................................................................................................................. 399
9.7 實驗 .......................................................................................................... 402
9.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 402
9.7.2 自定義負載生成器 ............................................................................................... 403
9.7.3 微基準測試工具 ................................................................................................... 403
9.7.4 隨機讀示例 ........................................................................................................... 403
9.8 調優 .............................................................................................................. 404
9.8.1 操作係統可調參數 ............................................................................................... 404
9.8.2 磁盤設備可調參數 ............................................................................................... 406
9.8.3 磁盤控製器可調參數 ........................................................................................... 406
9.9 練習 .............................................................................................................. 407
9.10 參考資料 ................................................................................................ 408
第10 章 網絡 .................................................................................................... 410
10.1 術語 ........................................................................................................... 411
10.2 模型 ............................................................................................................ 411
10.2.1 網絡接口 ............................................................................................................. 411
10.2.2 控製器 ................................................................................................................. 412
10.2.3 協議棧 ................................................................................................................. 412
10.3 概念 .......................................................................................................... 413
10.3.1 網絡和路由 ......................................................................................................... 413
10.3.2 協議 ..................................................................................................................... 414
10.3.3 封裝 ..................................................................................................................... 414
10.3.4 包長度 ................................................................................................................. 414
10.3.5 延時 ..................................................................................................................... 415
10.3.6 緩衝 ..................................................................................................................... 417
10.3.7 連接積壓隊列 ..................................................................................................... 417
10.3.8 接口協商 ............................................................................................................. 417
10.3.9 使用率 ................................................................................................................. 418
10.3.10 本地連接 ........................................................................................................... 418
10.4 架構 .......................................................................................................... 418
10.4.1 協議 ..................................................................................................................... 418
10.4.2 硬件 ..................................................................................................................... 421
10.4.3 軟件 ..................................................................................................................... 423
10.5 方法 ................................................................................................. 427
10.5.1 工具法 ....................................................................................................... 428
10.5.2 USE 方法 ............................................................................................................. 428
10.5.3 工作負載特徵歸納 ............................................................................................. 429
10.5.4 延時分析 ............................................................................................................. 430
10.5.5 性能監測 ............................................................................................................. 431
10.5.6 數據包嗅探 ......................................................................................................... 431
10.5.7 TCP 分析 ............................................................................................................. 432
10.5.8 挖掘分析 ............................................................................................................. 433
10.5.9 靜態性能調優 ..................................................................................................... 433
10.5.10 資源控製 ........................................................................................................... 434
10.5.11 微基準測試 ....................................................................................................... 434
10.6 分析 ......................................................................................................... 435
10.6.1 netstat ................................................................................................................... 435
10.6.2 sar ........................................................................................................................ 440
10.6.3 ifconfig ................................................................................................................ 442
10.6.4 ip .......................................................................................................................... 443
10.6.5 nicstat ................................................................................................................... 443
10.6.6 dladm ................................................................................................................... 444
10.6.7 ping ...................................................................................................................... 445
10.6.8 traceroute ............................................................................................................. 445
10.6.9 pathchar ............................................................................................................... 446
10.6.10 tcpdump ................................................................................................................ 446
10.6.11 snoop .................................................................................................................. 447
10.6.12 Wireshark ........................................................................................................... 450
10.6.13 DTrace ............................................................................................................... 450
10.6.14 SystemTap ......................................................................................................... 461
10.6.15 perf ..................................................................................................................... 461
10.6.16 其他工具 ........................................................................................................... 462
10.7 實驗 ..................................................................................................... 463
10.7.1 iperf ...................................................................................................................... 463
10.8 調優 ............................................................................................................... 464
10.8.1 Linux .................................................................................................................... 465
10.8.2 Solaris .................................................................................................................. 467
10.8.3 配置 ..................................................................................................................... 469
10.9 練習 .............................................................................................................. 470
10.10 參考 ....................................................................................................... 471
第11 章 雲計算 ........................................................................................................ 473
11.1 背景 ............................................................................................................... 474
11.1.1 性價比 ..................................................................................................... 474
11.1.2 可擴展的架構 ..................................................................................................... 474
11.1.3 容量規劃 ............................................................................................................. 475
11.1.4 存儲 ..................................................................................................................... 477
11.1.5 多租戶 ................................................................................................................. 477
11.2 OS 虛擬化 ..................................................................................................... 478
11.2.1 係統開銷 ............................................................................................................. 479
11.2.2 資源控製 ............................................................................................................. 481
11.2.3 可觀測性 ............................................................................................................. 484
11.3 硬件虛擬化 .............................................................................................. 489
11.3.1 係統開銷 ............................................................................................................. 490
11.3.2 資源控製 ............................................................................................................. 495
11.3.3 可觀測性 ............................................................................................................. 498
11.4 比較 ..................................................................................................................... 503
11.5 練習 .................................................................................................................. 505
11.6 參考資料 ............................................................................................................... 506
第12 章 基準測試 ................................................................................................... 508
12.1 背景 ................................................................................................................ 508
12.1.1 事情 ..................................................................................................................... 509
12.1.2 有效的基準測試 ................................................................................................. 509
12.1.3 基準測試之罪 ..................................................................................................... 511
12.2 基準測試的類型 ............................................................................................... 516
12.2.1 微基準測試 ......................................................................................................... 517
12.2.2 模擬 ..................................................................................................................... 518
12.2.3 迴放 ..................................................................................................................... 519
12.2.4 行業標準 ............................................................................................................. 519
12.3 方法 ......................................................................................................... 521
12.3.1 被動基準測試 ..................................................................................................... 521
12.3.2 主動基準測試 ..................................................................................................... 522
12.3.3 CPU 剖析 ............................................................................................................ 524
12.3.4 USE 方法 ............................................................................................................. 525
12.3.5 工作負載特徵歸納 ............................................................................................. 526
12.3.6 自定義基準測試 ................................................................................................. 526
12.3.7 逐漸增加負載 ..................................................................................................... 526
12.3.8 完整性檢查 ......................................................................................................... 528
12.3.9 統計分析 ............................................................................................................. 529
12.4 基準測試問題 ................................................................................................. 530
12.5 練習 ................................................................................................................... 531
12.6 參考 ........................................................................................................... 532
第13 章 案例研究 ............................................................................................. 534
13.1 案例研究：紅鯨 .............................................................................................. 534
13.1.1 問題陳述 ............................................................................................................. 535
13.1.2 支持 ..................................................................................................................... 536
13.1.3 上手 ..................................................................................................................... 537
13.1.4 選擇徵途 ............................................................................................................. 538
13.1.5 USE 方法 ............................................................................................................. 539
13.1.6 我們做完瞭嗎 ..................................................................................................... 542
13.1.7 二度齣擊 ............................................................................................................. 542
13.1.8 基礎 ..................................................................................................................... 543
13.1.9 忽略紅鯨 ............................................................................................................. 544
13.1.10 審問內核 ........................................................................................................... 545
13.1.11 為什麼 ............................................................................................................... 546
13.1.12 尾聲 ................................................................................................................... 548
13.2 結語 ........................................................................................................ 548
13.3 附加信息 ............................................................................................................... 549
13.4 參考 ..................................................................................................................... 549
附錄A USE 法：Linux ........................................................................................................ 551
附錄B USE 法：Solaris ..................................................................................................... 556
附錄C sar 總結 ............................................................................................. 561
附錄D DTrace 單行命令 ....................................................................................... 563
附錄E 從DTrace 到SystemTap ........................................................................................ 573
附錄F 精選練習題答案 ....................................................................................... 582
附錄G 係統性能名人錄 ...................................................................................... 585
· · · · · · (收起)
1.1 係統性能 ............................................................................................ 1
1.2 人員 ................................................................................................2
1.3 事情 ................................................................................................3
1.4 視角 ................................................................................................4
1.5 性能是充滿挑戰的 ...................................................................................... 4
1.5.1 性能是主觀的 ........................................................................................................... 4
1.5.2 係統是復雜的 ........................................................................................................... 5
1.5.3 可能有多個問題並存 ............................................................................................... 6
1.6 延時 .................................................................................... 6
1.7 動態跟蹤 ......................................................................................................... 7
1.8 雲計算 ........................................................................................................... 8
1.9 案例研究 ....................................................................................................... 8
1.9.1 緩慢的磁盤 ............................................................................................................... 9
1.9.2 軟件變更 ................................................................................................................. 10
1.9.3 更多閱讀 ................................................................................................................. 12
第2 章 方法 .............................................................................................................. 13
2.1 術語 .................................................................................................................. 14
2.2 模型 .......................................................................................................... 14
2.2.1 受測係統 ................................................................................................................. 15
2.2.2 排隊係統 ................................................................................................................. 15
2.3 概念 ........................................................................................................... 16
2.3.1 延時 ......................................................................................................................... 16
2.3.2 時間量級 ................................................................................................................. 17
2.3.3 權衡三角 ................................................................................................................. 18
2.3.4 調整的影響 ............................................................................................................. 19
2.3.5 閤適的層級 ............................................................................................................. 19
2.3.6 性能建議的時間點 ................................................................................................. 20
2.3.7 負載vs.架構 ............................................................................................................ 20
2.3.8 擴展性 ..................................................................................................................... 21
2.3.9 已知的未知 ............................................................................................................. 22
2.3.10 指標 ....................................................................................................................... 23
2.3.11 使用率 ................................................................................................................... 24
2.3.12 飽和度 ................................................................................................................... 25
2.3.13 剖析 ....................................................................................................................... 26
2.3.14 緩存 ....................................................................................................................... 26
2.4 視角 ............................................................................................................. 28
2.4.1 資源分析 ................................................................................................................. 28
2.4.2 工作負載分析 ......................................................................................................... 29
2.5 方法 .......................................................................................................... 30
2.5.1 街燈反方法 ............................................................................................................. 31
2.5.2 隨機變動反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.3 責怪他人反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.4 ad hoc 核對清單法 .................................................................................................. 33
2.5.5 問題陳述法 ............................................................................................................. 33
2.5.6 科學法 ..................................................................................................................... 34
2.5.7 診斷循環 ................................................................................................................. 35
2.5.8 工具法 ..................................................................................................................... 35
2.5.9 USE 方法 .................................................................................................................. 36
2.5.10 工作負載特徵歸納 ............................................................................................... 42
2.5.11 嚮下挖掘分析 ....................................................................................................... 43
2.5.12 延時分析 ............................................................................................................... 44
2.5.13 R 方法 ................................................................................................................... 45
2.5.14 事件跟蹤 ............................................................................................................... 45
2.5.15 基礎綫統計 ........................................................................................................... 47
2.5.16 靜態性能調整 ....................................................................................................... 47
2.5.17 緩存調優 ............................................................................................................... 47
2.5.18 微基準測試 ........................................................................................................... 48
2.6 建模 ...................................................................................................... 49
2.6.1 企業vs.雲 ................................................................................................................ 49
2.6.2 可視化識彆 ............................................................................................................. 49
2.6.3 Amdahl 擴展定律 ................................................................................................... 51
2.6.4 通用擴展定律 ......................................................................................................... 52
2.6.5 排隊理論 ................................................................................................................. 52
2.7 容量規劃 ...................................................................................................... 56
2.7.1 資源極限 ................................................................................................................. 56
2.7.2 因素分析 ................................................................................................................. 58
2.7.3 擴展方案 ................................................................................................................. 58
2.8 統計 .................................................................................................. 59
2.8.1 量化性能 ................................................................................................................. 59
2.8.2 平均值 ..................................................................................................................... 60
2.8.3 標準方差、百分位數、中位數 ............................................................................. 61
2.8.4 變異係數 ................................................................................................................. 62
2.8.5 多重模態分布 ......................................................................................................... 62
2.8.6 異常值 ..................................................................................................................... 63
2.9 監視 ................................................................................................... 63
2.9.1 基於時間的規律 ..................................................................................................... 63
2.9.2 監測産品 ................................................................................................................. 65
2.9.3 啓動以來的信息統計 ............................................................................................. 65
2.10 可視化 .................................................................................................. 65
2.10.1 綫圖 ....................................................................................................................... 65
2.10.2 散點圖 ................................................................................................................... 66
2.10.3 熱圖 ....................................................................................................................... 67
2.10.4 錶麵圖 ................................................................................................................... 68
2.10.5 可視化工具 ........................................................................................................... 69
2.11 練習 .................................................................................................. 70
2.12 參考 ............................................................................................................ 70
第3 章 操作係統 .......................................................................................... 72
3.1 術語 ............................................................................................................ 72
3.2 背景 ................................................................................................................... 73
3.2.1 內核 ......................................................................................................................... 73
3.2.2 棧 ............................................................................................................................. 76
3.2.2 中斷和中斷綫程 ..................................................................................................... 77
3.2.4 中斷優先級 ............................................................................................................. 78
3.2.5 進程 ......................................................................................................................... 78
3.2.6 係統調用 ................................................................................................................. 80
3.2.7 虛擬內存 ................................................................................................................. 82
3.2.8 內存管理 ................................................................................................................. 82
3.2.9 調度器 ..................................................................................................................... 83
3.2.10 文件係統 ............................................................................................................... 84
3.2.11 緩存 ....................................................................................................................... 86
3.2.12 網絡 ....................................................................................................................... 87
3.2.13 設備驅動 ............................................................................................................... 87
3.2.14 多處理器 ............................................................................................................... 87
3.2.15 搶占 ....................................................................................................................... 88
3.2.16 資源管理 ............................................................................................................... 88
3.2.17 觀測性 ................................................................................................................... 89
3.3 內核 ................................................................................................................ 89
3.3.1 UNIX ................................................................................................... 90
3.3.2 基於Solaris ............................................................................................................. 90
3.3.3 基於Linux ............................................................................................................... 93
3.3.4 差異 ......................................................................................................................... 95
3.4 練習 ............................................................................................................. 96
3.5 參考 ....................................................................................................... 96
第4 章 觀測工具 ....................................................................................... 98
4.1 工具類型 .................................................................................................. 98
4.1.1 計數器 ..................................................................................................................... 99
4.1.2 跟蹤 ....................................................................................................................... 100
4.1.3 剖析 ....................................................................................................................... 101
4.1.4 監視（sar） ........................................................................................................... 102
4.2 觀測來源 ....................................................................................................... 103
4.2.1 /proc ....................................................................................................................... 103
4.2.2 /sys ......................................................................................................................... 108
4.2.3 kstat ........................................................................................................................ 109
4.2.4 延時核算 ............................................................................................................... 111
4.2.5 微狀態核算 ........................................................................................................... 112
4.2.6 其他的觀測源 ....................................................................................................... 112
4.3 DTrace .................................................................................................... 114
4.3.1 靜態和動態跟蹤 ................................................................................................... 115
4.3.2 探針 ....................................................................................................................... 116
4.3.3 provider .................................................................................................................. 116
4.3.4 參數 ....................................................................................................................... 117
4.3.5 D 語言 ................................................................................................................... 117
4.3.6 內置變量 ............................................................................................................... 118
4.3.7 action ..................................................................................................................... 118
4.3.8 變量類型 ............................................................................................................... 119
4.3.9 單行命令 ............................................................................................................... 121
4.3.10 腳本 ..................................................................................................................... 121
4.3.11 開銷 ..................................................................................................................... 122
4.3.12 文檔和資源 ......................................................................................................... 123
4.4 SystemTap ................................................................................................... 124
4.4.1 探針 ....................................................................................................................... 124
4.4.2 tapset ...................................................................................................................... 125
4.4.3 action 和內置變量................................................................................................. 125
4.4.4 示例 ....................................................................................................................... 125
4.4.5 開銷 ....................................................................................................................... 127
4.4.6 文檔和資源 ........................................................................................................... 128
4.5 perf ......................................................................................................................... 128
4.6 觀測工具的觀測 .............................................................................................. 129
4.7 練習 .............................................................................................................. 130
4.8 參考 .............................................................................................................. 130
第5 章 應用程序 ............................................................................................. 131
5.1 應用程序基礎 ................................................................................................ 131
5.1.1 目標 ....................................................................................................................... 132
5.1.2 常見情況的優化 ................................................................................................... 133
5.1.3 觀測性 ................................................................................................................... 134
5.1.4 大O 標記法 .......................................................................................................... 134
5.2 應用程序性能技術 ........................................................................................... 135
5.2.1 選擇I/O 尺寸 ........................................................................................................ 135
5.2.2 緩存 ....................................................................................................................... 136
5.2.3 緩衝區 ................................................................................................................... 136
5.2.4 輪詢 ....................................................................................................................... 136
5.2.5 並發和並行 ........................................................................................................... 137
5.2.6 非阻塞I/O ............................................................................................................. 139
5.2.7 處理器綁定 ........................................................................................................... 139
5.3 編程語言 ......................................................................................................... 140
5.3.1 編譯語言 ............................................................................................................... 140
5.3.2 解釋語言 ............................................................................................................... 141
5.3.3 虛擬機 ................................................................................................................... 142
5.3.4 垃圾迴收 ............................................................................................................... 142
5.4 方法和分析 ................................................................................................ 143
5.4.1 綫程狀態分析 ....................................................................................................... 143
5.4.2 CPU 剖析 .............................................................................................................. 146
5.4.3 係統調用分析 ....................................................................................................... 148
5.4.4 I/O 剖析 ................................................................................................................. 154
5.4.5 工作負載特徵歸納 ............................................................................................... 155
5.4.6 USE 方法 ............................................................................................................... 155
5.4.7 嚮下挖掘法 ........................................................................................................... 156
5.4.8 鎖分析 ...................................................................................................... 156
5.4.9 靜態性能調優 ................................................................................. 159
5.5 練習 ......................................................................................................... 160
5.6 參考 ...................................................................................................... 161
第6 章 CPU ............................................................................................. 162
6.1 術語 ..................................................................................................... 163
6.2 模型 ........................................................................................................ 163
6.2.1 CPU 架構 .............................................................................................................. 163
6.2.2 CPU 內存緩存 ...................................................................................................... 164
6.2.3 CPU 運行隊列 ...................................................................................................... 165
6.3 概念 ............................................................................................................ 165
6.3.1 時鍾頻率 ............................................................................................................... 165
6.3.2 指令 ....................................................................................................................... 166
6.3.3 指令流水綫 ........................................................................................................... 166
6.3.4 指令寬度 ............................................................................................................... 167
6.3.5 CPI，IPC ............................................................................................................... 167
6.3.6 使用率 ................................................................................................................... 167
6.3.7 用戶時間/內核時間 .............................................................................................. 168
6.3.8 飽和度 ................................................................................................................... 168
6.3.9 搶占 ....................................................................................................................... 168
6.3.10 優先級反轉 ......................................................................................................... 169
6.3.11 多進程，多綫程 ................................................................................................. 169
6.3.12 字長 ..................................................................................................................... 170
6.3.13 編譯器優化 ......................................................................................................... 171
6.4 架構 ......................................................................................................... 171
6.4.1 硬件 ....................................................................................................................... 171
6.4.2 軟件 ....................................................................................................................... 179
6.5 方法 .................................................................................................................. 184
6.5.1 工具法 ................................................................................................................... 184
6.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 185
6.5.3 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 186
6.5.4 剖析 ....................................................................................................................... 187
6.5.5 周期分析 ............................................................................................................... 188
6.5.6 性能監控 ............................................................................................................... 189
6.5.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 189
6.5.8 優先級調優 ........................................................................................................... 189
6.5.9 資源控製 ............................................................................................................... 190
6.5.10 CPU 綁定 ............................................................................................................ 190
6.5.11 微型基準測試 ..................................................................................................... 191
6.5.12 擴展 ..................................................................................................................... 191
6.6 分析 ........................................................................................................... 192
6.6.1 uptime .................................................................................................................... 192
6.6.2 vmstat .................................................................................................................... 194
6.6.3 mpstat .................................................................................................................... 195
6.6.4 sar .......................................................................................................................... 197
6.6.5 ps............................................................................................................................ 198
6.6.6 top .......................................................................................................................... 199
6.6.7 prstat ...................................................................................................................... 200
6.6.8 pidstat .................................................................................................................... 201
6.6.9 time 和ptime ......................................................................................................... 202
6.6.10 DTrace ................................................................................................................. 203
6.5.11 SystemTap ........................................................................................................... 209
6.6.12 perf ....................................................................................................................... 209
6.6.13 cpustat .................................................................................................................. 215
6.6.14 其他工具 ............................................................................................................. 216
6.6.15 可視化 ................................................................................................................. 216
6.7 實驗 ...................................................................................................... 219
6.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 219
6.7.2 SysBench ............................................................................................................... 220
6.8 調優 ........................................................................................................... 220
6.8.1 編譯器選項 ........................................................................................................... 221
6.8.2 調度優先級和調度類 ........................................................................................... 221
6.8.3 調度器選項 ........................................................................................................... 221
6.8.4 進程綁定 ............................................................................................................... 223
6.8.5 獨占CPU 組 ......................................................................................................... 224
6.8.6 資源控製 ............................................................................................................... 224
6.8.7 處理器選項（BIOS 調優） ................................................................................. 224
6.9 練習 ............................................................................................... 225
6.10 參考資料 ................................................................................................... 226
第7 章 內存 ........................................................................................................... 228
7.1 術語 ................................................................................................................... 229
7.2 概念 ...................................................................................................... 229
7.2.1 虛擬內存 ............................................................................................................... 230
7.2.2 換頁 ....................................................................................................................... 230
7.2.3 按需換頁 ............................................................................................................... 231
7.2.4 過度提交 ............................................................................................................... 233
7.2.5 交換 ....................................................................................................................... 233
7.2.6 文件係統緩存占用 ............................................................................................... 233
7.2.7 使用率和飽和度 ................................................................................................... 234
7.2.8 分配器 ................................................................................................................... 234
7.2.9 字長 ....................................................................................................................... 234
7.3 架構 ......................................................................................................... 234
7.3.1 硬件 ....................................................................................................................... 235
7.3.2 軟件 ....................................................................................................................... 239
7.3.3 進程地址空間 ....................................................................................................... 244
7.4 方法 ........................................................................................................ 248
7.4.1 工具法 ................................................................................................................... 249
7.4.2 USE 方法 ............................................................................................................... 249
7.4.3 使用特徵歸納 ....................................................................................................... 250
7.4.4 周期分析 ............................................................................................................... 251
7.4.5 性能監測 ............................................................................................................... 251
7.4.6 泄漏檢測 ............................................................................................................... 252
7.4.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 252
7.4.8 資源控製 ............................................................................................................... 253
7.4.9 微基準測試 ........................................................................................................... 253
7.5 分析 ................................................................................................... 253
7.5.1 vmstat .................................................................................................................... 254
7.5.2 sar .......................................................................................................................... 256
7.5.3 slabtop .................................................................................................................... 259
7.5.4 ::kmstat .................................................................................................................. 260
7.5.5 ps............................................................................................................................ 261
7.5.6 top .......................................................................................................................... 262
7.5.7 prstat ...................................................................................................................... 263
7.5.8 pmap ...................................................................................................................... 264
7.5.9 DTrace ................................................................................................................... 265
7.5.10 SystemTap ........................................................................................................... 269
7.5.11 其他工具 ............................................................................................................. 269
7.6 調優 .................................................................................. 270
7.6.1 可調參數 ................................................................................................................. 271
7.6.2 多個頁麵大小 ....................................................................................................... 273
7.6.3 分配器 ................................................................................................................... 274
7.6.4 資源控製 ............................................................................................................... 274
7.7 練習 .......................................................................................................... 274
7.8 參考資料 ............................................................................................................ 276
第8 章 文件係統 ................................................................................................... 278
8.1 術語 ................................................................................................................... 279
8.2 模型 .................................................................................................................. 279
8.2.1 文件係統接口 ....................................................................................................... 279
8.2.2 文件係統緩存 ....................................................................................................... 280
8.2.3 二級緩存 ............................................................................................................... 281
8.3 概念 ..................................................................................................... 281
8.3.1 文件係統延時 ....................................................................................................... 281
8.3.2 緩存 ....................................................................................................................... 282
8.3.3 隨機與順序I/O ..................................................................................................... 282
8.3.4 預取 ....................................................................................................................... 283
8.3.5 預讀 ....................................................................................................................... 284
8.3.6 寫迴緩存 ............................................................................................................... 284
8.3.7 同步寫 ................................................................................................................... 284
8.3.8 裸I/O 和直接I/O .................................................................................................. 285
8.3.9 非阻塞I/O ............................................................................................................. 285
8.3.10 內存映射文件 ..................................................................................................... 286
8.3.11 元數據 ................................................................................................................. 286
8.3.12 邏輯I/O vs.物理I/O ........................................................................................... 287
8.3.13 操作並非不平等 ................................................................................................. 288
8.3.14 特殊文件係統 ..................................................................................................... 289
8.3.15 訪問時間戳 ......................................................................................................... 289
8.3.16 容量 ..................................................................................................................... 289
8.4 架構 .................................................................................................................. 290
8.4.1 文件係統I/O 棧 .................................................................................................... 290
8.4.2 VFS ........................................................................................................................ 291
8.4.3 文件係統緩存 ....................................................................................................... 291
8.4.4 文件係統特性 ....................................................................................................... 296
8.4.5 文件係統種類 ....................................................................................................... 297
8.4.6 捲和池 ................................................................................................................... 302
8.5 方法 ................................................................................................................ 303
8.5.1 磁盤分析 ............................................................................................................... 304
8.5.2 延時分析 ............................................................................................................... 304
8.5.3 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 306
8.5.4 性能監控 ............................................................................................................... 308
8.5.5 事件跟蹤 ............................................................................................................... 308
8.5.6 靜態性能調優 ....................................................................................................... 309
8.5.7 緩存調優 ............................................................................................................... 310
8.5.8 負載分離 ............................................................................................................... 310
8.5.9 內存文件係統 ....................................................................................................... 310
8.5.10 微型基準測試 ..................................................................................................... 310
8.6 分析 .................................................................................................................. 312
8.6.1 vfsstat ..................................................................................................................... 312
8.6.2 fsstat ....................................................................................................................... 313
8.6.3 strace、truss .......................................................................................................... 314
8.6.4 DTrace ................................................................................................................... 314
8.6.5 SystemTap ............................................................................................................. 323
8.6.6 LatencyTOP ........................................................................................................... 323
8.6.7 free ......................................................................................................................... 324
8.6.8 top .......................................................................................................................... 324
8.6.9 vmstat .................................................................................................................... 324
8.6.10 sar ........................................................................................................................ 325
8.6.11 slabtop .................................................................................................................. 326
8.6.12 mdb ::kmastat ...................................................................................................... 327
8.6.13 fcachestat ............................................................................................................. 327
8.6.14 /proc/meminfo ..................................................................................................... 328
8.6.15 mdb ::memstat ..................................................................................................... 328
8.6.16 kstat ...................................................................................................................... 329
8.6.17 其他工具 ............................................................................................................. 330
8.6.18 可視化 ................................................................................................................. 331
8.7 實驗 ................................................................................................................. 331
8.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 332
8.7.2 微型基準測試工具 ............................................................................................... 332
8.7.3 緩存寫迴 ............................................................................................................... 334
8.8 調優 ..................................................................................................... 334
8.8.1 應用程序調用 ....................................................................................................... 335
8.8.2 ext3 ........................................................................................................................ 336
8.8.3 ZFS ........................................................................................................................ 336
8.9 練習 ................................................................................................................. 338
8.10 參考資料 ........................................................................................................ 339
第9 章 磁盤 ...................................................................................................... 341
9.1 術語 ............................................................................................................... 342
9.2 模型 .................................................................................................................. 342
9.2.1 簡單磁盤 ............................................................................................................... 342
9.2.2 緩存磁盤 ............................................................................................................... 343
9.2.3 控製器 ................................................................................................................... 344
9.3 概念 .................................................................................................................... 344
9.3.1 測量時間 ............................................................................................................... 344
9.3.2 時間尺度 ............................................................................................................... 346
9.3.3 緩存 ....................................................................................................................... 347
9.3.4 隨機 vs 連續I/O ................................................................................................. 347
9.3.5 讀/寫比 .................................................................................................................. 348
9.3.6 I/O 大小 ................................................................................................................. 348
9.3.7 IOPS 並不平等 ...................................................................................................... 349
9.3.8 非數據傳輸磁盤命令 ........................................................................................... 349
9.3.9 使用率 ................................................................................................................... 349
9.3.10 飽和度 ................................................................................................................. 350
9.3.11 I/O 等待 ............................................................................................................... 350
9.3.12 同步 vs 異步 ...................................................................................................... 351
9.3.13 磁盤 vs 應用程序I/O ....................................................................................... 351
9.4 架構 .............................................................................................................. 352
9.4.1 磁盤類型 ............................................................................................................... 352
9.4.2 接口 ....................................................................................................................... 357
9.4.3 存儲類型 ............................................................................................................... 358
9.4.4 操作係統磁盤I/O 棧 ............................................................................................ 360
9.5 方法 ................................................................................................................... 363
9.5.1 工具法 ................................................................................................................... 364
9.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 364
9.5.3 性能監控 ............................................................................................................... 365
9.5.4 負載特徵歸納 ....................................................................................................... 366
9.5.5 延時分析 ............................................................................................................... 367
9.5.6 事件跟蹤 ............................................................................................................... 368
9.5.7 靜態性能調優 ....................................................................................................... 369
9.5.8 緩存調優 ............................................................................................................... 370
9.5.9 資源控製 ............................................................................................................... 370
9.5.10 微基準測試 ......................................................................................................... 370
9.5.11 伸縮 ..................................................................................................................... 371
9.6 分析 ............................................................................................................ 372
9.6.1 iostat ...................................................................................................................... 373
9.6.2 sar .......................................................................................................................... 380
9.6.3 pidstat .................................................................................................................... 381
9.6.4 DTrace ................................................................................................................... 382
9.6.5 SystemTap ............................................................................................................. 390
9.6.6 perf ......................................................................................................................... 390
9.6.7 iotop ....................................................................................................................... 391
9.6.8 iosnoop .................................................................................................................. 393
9.6.9 blktrace .................................................................................................................. 396
9.6.10 MegaCli ............................................................................................................... 397
9.6.11 smartctl ................................................................................................................ 398
9.6.12 可視化 ................................................................................................................. 399
9.7 實驗 .......................................................................................................... 402
9.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 402
9.7.2 自定義負載生成器 ............................................................................................... 403
9.7.3 微基準測試工具 ................................................................................................... 403
9.7.4 隨機讀示例 ........................................................................................................... 403
9.8 調優 .............................................................................................................. 404
9.8.1 操作係統可調參數 ............................................................................................... 404
9.8.2 磁盤設備可調參數 ............................................................................................... 406
9.8.3 磁盤控製器可調參數 ........................................................................................... 406
9.9 練習 .............................................................................................................. 407
9.10 參考資料 ................................................................................................ 408
第10 章 網絡 .................................................................................................... 410
10.1 術語 ........................................................................................................... 411
10.2 模型 ............................................................................................................ 411
10.2.1 網絡接口 ............................................................................................................. 411
10.2.2 控製器 ................................................................................................................. 412
10.2.3 協議棧 ................................................................................................................. 412
10.3 概念 .......................................................................................................... 413
10.3.1 網絡和路由 ......................................................................................................... 413
10.3.2 協議 ..................................................................................................................... 414
10.3.3 封裝 ..................................................................................................................... 414
10.3.4 包長度 ................................................................................................................. 414
10.3.5 延時 ..................................................................................................................... 415
10.3.6 緩衝 ..................................................................................................................... 417
10.3.7 連接積壓隊列 ..................................................................................................... 417
10.3.8 接口協商 ............................................................................................................. 417
10.3.9 使用率 ................................................................................................................. 418
10.3.10 本地連接 ........................................................................................................... 418
10.4 架構 .......................................................................................................... 418
10.4.1 協議 ..................................................................................................................... 418
10.4.2 硬件 ..................................................................................................................... 421
10.4.3 軟件 ..................................................................................................................... 423
10.5 方法 ................................................................................................. 427
10.5.1 工具法 ....................................................................................................... 428
10.5.2 USE 方法 ............................................................................................................. 428
10.5.3 工作負載特徵歸納 ............................................................................................. 429
10.5.4 延時分析 ............................................................................................................. 430
10.5.5 性能監測 ............................................................................................................. 431
10.5.6 數據包嗅探 ......................................................................................................... 431
10.5.7 TCP 分析 ............................................................................................................. 432
10.5.8 挖掘分析 ............................................................................................................. 433
10.5.9 靜態性能調優 ..................................................................................................... 433
10.5.10 資源控製 ........................................................................................................... 434
10.5.11 微基準測試 ....................................................................................................... 434
10.6 分析 ......................................................................................................... 435
10.6.1 netstat ................................................................................................................... 435
10.6.2 sar ........................................................................................................................ 440
10.6.3 ifconfig ................................................................................................................ 442
10.6.4 ip .......................................................................................................................... 443
10.6.5 nicstat ................................................................................................................... 443
10.6.6 dladm ................................................................................................................... 444
10.6.7 ping ...................................................................................................................... 445
10.6.8 traceroute ............................................................................................................. 445
10.6.9 pathchar ............................................................................................................... 446
10.6.10 tcpdump ................................................................................................................ 446
10.6.11 snoop .................................................................................................................. 447
10.6.12 Wireshark ........................................................................................................... 450
10.6.13 DTrace ............................................................................................................... 450
10.6.14 SystemTap ......................................................................................................... 461
10.6.15 perf ..................................................................................................................... 461
10.6.16 其他工具 ........................................................................................................... 462
10.7 實驗 ..................................................................................................... 463
10.7.1 iperf ...................................................................................................................... 463
10.8 調優 ............................................................................................................... 464
10.8.1 Linux .................................................................................................................... 465
10.8.2 Solaris .................................................................................................................. 467
10.8.3 配置 ..................................................................................................................... 469
10.9 練習 .............................................................................................................. 470
10.10 參考 ....................................................................................................... 471
第11 章 雲計算 ........................................................................................................ 473
11.1 背景 ............................................................................................................... 474
11.1.1 性價比 ..................................................................................................... 474
11.1.2 可擴展的架構 ..................................................................................................... 474
11.1.3 容量規劃 ............................................................................................................. 475
11.1.4 存儲 ..................................................................................................................... 477
11.1.5 多租戶 ................................................................................................................. 477
11.2 OS 虛擬化 ..................................................................................................... 478
11.2.1 係統開銷 ............................................................................................................. 479
11.2.2 資源控製 ............................................................................................................. 481
11.2.3 可觀測性 ............................................................................................................. 484
11.3 硬件虛擬化 .............................................................................................. 489
11.3.1 係統開銷 ............................................................................................................. 490
11.3.2 資源控製 ............................................................................................................. 495
11.3.3 可觀測性 ............................................................................................................. 498
11.4 比較 ..................................................................................................................... 503
11.5 練習 .................................................................................................................. 505
11.6 參考資料 ............................................................................................................... 506
第12 章 基準測試 ................................................................................................... 508
12.1 背景 ................................................................................................................ 508
12.1.1 事情 ..................................................................................................................... 509
12.1.2 有效的基準測試 ................................................................................................. 509
12.1.3 基準測試之罪 ..................................................................................................... 511
12.2 基準測試的類型 ............................................................................................... 516
12.2.1 微基準測試 ......................................................................................................... 517
12.2.2 模擬 ..................................................................................................................... 518
12.2.3 迴放 ..................................................................................................................... 519
12.2.4 行業標準 ............................................................................................................. 519
12.3 方法 ......................................................................................................... 521
12.3.1 被動基準測試 ..................................................................................................... 521
12.3.2 主動基準測試 ..................................................................................................... 522
12.3.3 CPU 剖析 ............................................................................................................ 524
12.3.4 USE 方法 ............................................................................................................. 525
12.3.5 工作負載特徵歸納 ............................................................................................. 526
12.3.6 自定義基準測試 ................................................................................................. 526
12.3.7 逐漸增加負載 ..................................................................................................... 526
12.3.8 完整性檢查 ......................................................................................................... 528
12.3.9 統計分析 ............................................................................................................. 529
12.4 基準測試問題 ................................................................................................. 530
12.5 練習 ................................................................................................................... 531
12.6 參考 ........................................................................................................... 532
第13 章 案例研究 ............................................................................................. 534
13.1 案例研究：紅鯨 .............................................................................................. 534
13.1.1 問題陳述 ............................................................................................................. 535
13.1.2 支持 ..................................................................................................................... 536
13.1.3 上手 ..................................................................................................................... 537
13.1.4 選擇徵途 ............................................................................................................. 538
13.1.5 USE 方法 ............................................................................................................. 539
13.1.6 我們做完瞭嗎 ..................................................................................................... 542
13.1.7 二度齣擊 ............................................................................................................. 542
13.1.8 基礎 ..................................................................................................................... 543
13.1.9 忽略紅鯨 ............................................................................................................. 544
13.1.10 審問內核 ........................................................................................................... 545
13.1.11 為什麼 ............................................................................................................... 546
13.1.12 尾聲 ................................................................................................................... 548
13.2 結語 ........................................................................................................ 548
13.3 附加信息 ............................................................................................................... 549
13.4 參考 ..................................................................................................................... 549
附錄A USE 法：Linux ........................................................................................................ 551
附錄B USE 法：Solaris ..................................................................................................... 556
附錄C sar 總結 ............................................................................................. 561
附錄D DTrace 單行命令 ....................................................................................... 563
附錄E 從DTrace 到SystemTap ........................................................................................ 573
附錄F 精選練習題答案 ....................................................................................... 582
附錄G 係統性能名人錄 ...................................................................................... 585
· · · · · · (收起)
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用戶評價
評分☆☆☆☆☆
將工作中用到的技能抽象化，理論化，對開發來說應該好好看看，作為多年的係統工程師，隻當復習瞭
評分☆☆☆☆☆工具與方法論
評分☆☆☆☆☆將工作中用到的技能抽象化，理論化，對開發來說應該好好看看，作為多年的係統工程師，隻當復習瞭
評分☆☆☆☆☆性能優化的大部分技巧都依賴於對計算機係統底層原理的深入理解，所以要更好的讀懂這本書，最好是先把《深入理解計算機係統》啃一遍，可以配閤我寫的【不周山之讀薄 CSAPP】零 係列概覽 http://wdxtub.com/2016/04/16/thin-csapp-0/ 配閤學習
評分☆☆☆☆☆作者的博客需要專注下的。 * 通讀此書，花瞭差不多一個月的時間。 * 書中給齣瞭一些常見詞匯的定義，定位性能問題的方法、工具，還有實踐。 * 對於操作係統有進一步的理解，不過還是比較粗淺，用的不多理解也不深刻。 * 有時間再精讀加深下理解。 * 介紹瞭 CPU、Memory、文件係統、磁盤和網絡的概念、架構以及分析的工具和方法。
讀後感
評分☆☆☆☆☆
《性能之巅：洞悉系统、企业与云计算》基于Linux 和Solaris系统阐述了适用于所有系统的性能理论和方法，Brendan Gregg 将业界普遍承认的性能方法、工具和指标收集于本书之中。阅读本书，你能洞悉系统运作的方式，学习到分析和提高系统与应用程序性能的方法，这些性能方法同样适...
評分☆☆☆☆☆ 評分☆☆☆☆☆《性能之巅：洞悉系统、企业与云计算》基于Linux 和Solaris系统阐述了适用于所有系统的性能理论和方法，Brendan Gregg 将业界普遍承认的性能方法、工具和指标收集于本书之中。阅读本书，你能洞悉系统运作的方式，学习到分析和提高系统与应用程序性能的方法，这些性能方法同样适...
評分☆☆☆☆☆《性能之巅：洞悉系统、企业与云计算》基于Linux 和Solaris系统阐述了适用于所有系统的性能理论和方法，Brendan Gregg 将业界普遍承认的性能方法、工具和指标收集于本书之中。阅读本书，你能洞悉系统运作的方式，学习到分析和提高系统与应用程序性能的方法，这些性能方法同样适...
評分☆☆☆☆☆《性能之巅：洞悉系统、企业与云计算》基于Linux 和Solaris 系统阐述了适用于所有系统的性能理论和方法，Brendan Gregg 将业界普遍承认的性能方法、工具和指标收集于本书之中。阅读本书，你能洞悉系统运作的方式，学习到分析和提高系统与应用程序性能的方法，这些性能方法同样...
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