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Brendan Gregg
电子工业出版社
博文视点
徐章宁
2015-8-15
628
128
平装
9787121267925
图书标签: 性能优化 计算机 性能 Linux 架构 操作系统 服务器 编程
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发表于2024-04-19
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图书描述
《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用于大型企业与云计算这类最为复杂的环境的性能分析与调优。
著者简介
Brendan Gregg 是Joyent公司的首席性能工程师，通过软件栈分析性能和扩展。在Sun Microsystem公司（之后为Oracle）作为首席性能和内核工程师期间，他的工作包括开发ZFS L2ARC，这是一个利用闪速存储器提升性能的文件系统。他还开发了许许多多的性能工具，部分工具收录在Mac OS X和Oracle Solaris 11的发行版中。他最近从事的工作覆盖针对Linux和illumos内核分析的性能可视化。他还是《DTrace》（Prentice Hall出版社，2011年）和《Solaris Performance and Tools》的两书合著者。
译者介绍：
徐章宁，1984年生，毕业于上海交通大学，硕士毕业后一直从事软件运维工作，在云存储与虚拟化领域浸沁多年，现于百度公司担任高级运维工程师，致力于大数据方向运维。钟爱开源软件，平日热爱读书和写作，《算法谜题》《编程格调》合译者。
吴寒思，2010年毕业于南京大学软件学院，目前就职于EMC公司核心技术部从事文件系统研发工作，拥有2项文件系统方面专利。对程序设计、系统存储、云计算和操作系统有浓厚兴趣。
陈磊，1979年生，毕业于同济大学。从事网络、系统和IT管理14年。曾就职于EMC中国卓越研发集团，任实验室经理。目前在互联网金融企业负责基础架构。兴趣广泛，尤其热爱开源软件和其它各类新兴技术的探讨和研究。
图书目录
第1 章 绪论 ...................................................................................... 1
1.1 系统性能 ............................................................................................ 1
1.2 人员 ................................................................................................2
1.3 事情 ................................................................................................3
1.4 视角 ................................................................................................4
1.5 性能是充满挑战的 ...................................................................................... 4
1.5.1 性能是主观的 ........................................................................................................... 4
1.5.2 系统是复杂的 ........................................................................................................... 5
1.5.3 可能有多个问题并存 ............................................................................................... 6
1.6 延时 .................................................................................... 6
1.7 动态跟踪 ......................................................................................................... 7
1.8 云计算 ........................................................................................................... 8
1.9 案例研究 ....................................................................................................... 8
1.9.1 缓慢的磁盘 ............................................................................................................... 9
1.9.2 软件变更 ................................................................................................................. 10
1.9.3 更多阅读 ................................................................................................................. 12
第2 章 方法 .............................................................................................................. 13
2.1 术语 .................................................................................................................. 14
2.2 模型 .......................................................................................................... 14
2.2.1 受测系统 ................................................................................................................. 15
2.2.2 排队系统 ................................................................................................................. 15
2.3 概念 ........................................................................................................... 16
2.3.1 延时 ......................................................................................................................... 16
2.3.2 时间量级 ................................................................................................................. 17
2.3.3 权衡三角 ................................................................................................................. 18
2.3.4 调整的影响 ............................................................................................................. 19
2.3.5 合适的层级 ............................................................................................................. 19
2.3.6 性能建议的时间点 ................................................................................................. 20
2.3.7 负载vs.架构 ............................................................................................................ 20
2.3.8 扩展性 ..................................................................................................................... 21
2.3.9 已知的未知 ............................................................................................................. 22
2.3.10 指标 ....................................................................................................................... 23
2.3.11 使用率 ................................................................................................................... 24
2.3.12 饱和度 ................................................................................................................... 25
2.3.13 剖析 ....................................................................................................................... 26
2.3.14 缓存 ....................................................................................................................... 26
2.4 视角 ............................................................................................................. 28
2.4.1 资源分析 ................................................................................................................. 28
2.4.2 工作负载分析 ......................................................................................................... 29
2.5 方法 .......................................................................................................... 30
2.5.1 街灯反方法 ............................................................................................................. 31
2.5.2 随机变动反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.3 责怪他人反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.4 ad hoc 核对清单法 .................................................................................................. 33
2.5.5 问题陈述法 ............................................................................................................. 33
2.5.6 科学法 ..................................................................................................................... 34
2.5.7 诊断循环 ................................................................................................................. 35
2.5.8 工具法 ..................................................................................................................... 35
2.5.9 USE 方法 .................................................................................................................. 36
2.5.10 工作负载特征归纳 ............................................................................................... 42
2.5.11 向下挖掘分析 ....................................................................................................... 43
2.5.12 延时分析 ............................................................................................................... 44
2.5.13 R 方法 ................................................................................................................... 45
2.5.14 事件跟踪 ............................................................................................................... 45
2.5.15 基础线统计 ........................................................................................................... 47
2.5.16 静态性能调整 ....................................................................................................... 47
2.5.17 缓存调优 ............................................................................................................... 47
2.5.18 微基准测试 ........................................................................................................... 48
2.6 建模 ...................................................................................................... 49
2.6.1 企业vs.云 ................................................................................................................ 49
2.6.2 可视化识别 ............................................................................................................. 49
2.6.3 Amdahl 扩展定律 ................................................................................................... 51
2.6.4 通用扩展定律 ......................................................................................................... 52
2.6.5 排队理论 ................................................................................................................. 52
2.7 容量规划 ...................................................................................................... 56
2.7.1 资源极限 ................................................................................................................. 56
2.7.2 因素分析 ................................................................................................................. 58
2.7.3 扩展方案 ................................................................................................................. 58
2.8 统计 .................................................................................................. 59
2.8.1 量化性能 ................................................................................................................. 59
2.8.2 平均值 ..................................................................................................................... 60
2.8.3 标准方差、百分位数、中位数 ............................................................................. 61
2.8.4 变异系数 ................................................................................................................. 62
2.8.5 多重模态分布 ......................................................................................................... 62
2.8.6 异常值 ..................................................................................................................... 63
2.9 监视 ................................................................................................... 63
2.9.1 基于时间的规律 ..................................................................................................... 63
2.9.2 监测产品 ................................................................................................................. 65
2.9.3 启动以来的信息统计 ............................................................................................. 65
2.10 可视化 .................................................................................................. 65
2.10.1 线图 ....................................................................................................................... 65
2.10.2 散点图 ................................................................................................................... 66
2.10.3 热图 ....................................................................................................................... 67
2.10.4 表面图 ................................................................................................................... 68
2.10.5 可视化工具 ........................................................................................................... 69
2.11 练习 .................................................................................................. 70
2.12 参考 ............................................................................................................ 70
第3 章 操作系统 .......................................................................................... 72
3.1 术语 ............................................................................................................ 72
3.2 背景 ................................................................................................................... 73
3.2.1 内核 ......................................................................................................................... 73
3.2.2 栈 ............................................................................................................................. 76
3.2.2 中断和中断线程 ..................................................................................................... 77
3.2.4 中断优先级 ............................................................................................................. 78
3.2.5 进程 ......................................................................................................................... 78
3.2.6 系统调用 ................................................................................................................. 80
3.2.7 虚拟内存 ................................................................................................................. 82
3.2.8 内存管理 ................................................................................................................. 82
3.2.9 调度器 ..................................................................................................................... 83
3.2.10 文件系统 ............................................................................................................... 84
3.2.11 缓存 ....................................................................................................................... 86
3.2.12 网络 ....................................................................................................................... 87
3.2.13 设备驱动 ............................................................................................................... 87
3.2.14 多处理器 ............................................................................................................... 87
3.2.15 抢占 ....................................................................................................................... 88
3.2.16 资源管理 ............................................................................................................... 88
3.2.17 观测性 ................................................................................................................... 89
3.3 内核 ................................................................................................................ 89
3.3.1 UNIX ................................................................................................... 90
3.3.2 基于Solaris ............................................................................................................. 90
3.3.3 基于Linux ............................................................................................................... 93
3.3.4 差异 ......................................................................................................................... 95
3.4 练习 ............................................................................................................. 96
3.5 参考 ....................................................................................................... 96
第4 章 观测工具 ....................................................................................... 98
4.1 工具类型 .................................................................................................. 98
4.1.1 计数器 ..................................................................................................................... 99
4.1.2 跟踪 ....................................................................................................................... 100
4.1.3 剖析 ....................................................................................................................... 101
4.1.4 监视（sar） ........................................................................................................... 102
4.2 观测来源 ....................................................................................................... 103
4.2.1 /proc ....................................................................................................................... 103
4.2.2 /sys ......................................................................................................................... 108
4.2.3 kstat ........................................................................................................................ 109
4.2.4 延时核算 ............................................................................................................... 111
4.2.5 微状态核算 ........................................................................................................... 112
4.2.6 其他的观测源 ....................................................................................................... 112
4.3 DTrace .................................................................................................... 114
4.3.1 静态和动态跟踪 ................................................................................................... 115
4.3.2 探针 ....................................................................................................................... 116
4.3.3 provider .................................................................................................................. 116
4.3.4 参数 ....................................................................................................................... 117
4.3.5 D 语言 ................................................................................................................... 117
4.3.6 内置变量 ............................................................................................................... 118
4.3.7 action ..................................................................................................................... 118
4.3.8 变量类型 ............................................................................................................... 119
4.3.9 单行命令 ............................................................................................................... 121
4.3.10 脚本 ..................................................................................................................... 121
4.3.11 开销 ..................................................................................................................... 122
4.3.12 文档和资源 ......................................................................................................... 123
4.4 SystemTap ................................................................................................... 124
4.4.1 探针 ....................................................................................................................... 124
4.4.2 tapset ...................................................................................................................... 125
4.4.3 action 和内置变量................................................................................................. 125
4.4.4 示例 ....................................................................................................................... 125
4.4.5 开销 ....................................................................................................................... 127
4.4.6 文档和资源 ........................................................................................................... 128
4.5 perf ......................................................................................................................... 128
4.6 观测工具的观测 .............................................................................................. 129
4.7 练习 .............................................................................................................. 130
4.8 参考 .............................................................................................................. 130
第5 章 应用程序 ............................................................................................. 131
5.1 应用程序基础 ................................................................................................ 131
5.1.1 目标 ....................................................................................................................... 132
5.1.2 常见情况的优化 ................................................................................................... 133
5.1.3 观测性 ................................................................................................................... 134
5.1.4 大O 标记法 .......................................................................................................... 134
5.2 应用程序性能技术 ........................................................................................... 135
5.2.1 选择I/O 尺寸 ........................................................................................................ 135
5.2.2 缓存 ....................................................................................................................... 136
5.2.3 缓冲区 ................................................................................................................... 136
5.2.4 轮询 ....................................................................................................................... 136
5.2.5 并发和并行 ........................................................................................................... 137
5.2.6 非阻塞I/O ............................................................................................................. 139
5.2.7 处理器绑定 ........................................................................................................... 139
5.3 编程语言 ......................................................................................................... 140
5.3.1 编译语言 ............................................................................................................... 140
5.3.2 解释语言 ............................................................................................................... 141
5.3.3 虚拟机 ................................................................................................................... 142
5.3.4 垃圾回收 ............................................................................................................... 142
5.4 方法和分析 ................................................................................................ 143
5.4.1 线程状态分析 ....................................................................................................... 143
5.4.2 CPU 剖析 .............................................................................................................. 146
5.4.3 系统调用分析 ....................................................................................................... 148
5.4.4 I/O 剖析 ................................................................................................................. 154
5.4.5 工作负载特征归纳 ............................................................................................... 155
5.4.6 USE 方法 ............................................................................................................... 155
5.4.7 向下挖掘法 ........................................................................................................... 156
5.4.8 锁分析 ...................................................................................................... 156
5.4.9 静态性能调优 ................................................................................. 159
5.5 练习 ......................................................................................................... 160
5.6 参考 ...................................................................................................... 161
第6 章 CPU ............................................................................................. 162
6.1 术语 ..................................................................................................... 163
6.2 模型 ........................................................................................................ 163
6.2.1 CPU 架构 .............................................................................................................. 163
6.2.2 CPU 内存缓存 ...................................................................................................... 164
6.2.3 CPU 运行队列 ...................................................................................................... 165
6.3 概念 ............................................................................................................ 165
6.3.1 时钟频率 ............................................................................................................... 165
6.3.2 指令 ....................................................................................................................... 166
6.3.3 指令流水线 ........................................................................................................... 166
6.3.4 指令宽度 ............................................................................................................... 167
6.3.5 CPI，IPC ............................................................................................................... 167
6.3.6 使用率 ................................................................................................................... 167
6.3.7 用户时间/内核时间 .............................................................................................. 168
6.3.8 饱和度 ................................................................................................................... 168
6.3.9 抢占 ....................................................................................................................... 168
6.3.10 优先级反转 ......................................................................................................... 169
6.3.11 多进程，多线程 ................................................................................................. 169
6.3.12 字长 ..................................................................................................................... 170
6.3.13 编译器优化 ......................................................................................................... 171
6.4 架构 ......................................................................................................... 171
6.4.1 硬件 ....................................................................................................................... 171
6.4.2 软件 ....................................................................................................................... 179
6.5 方法 .................................................................................................................. 184
6.5.1 工具法 ................................................................................................................... 184
6.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 185
6.5.3 负载特征归纳 ....................................................................................................... 186
6.5.4 剖析 ....................................................................................................................... 187
6.5.5 周期分析 ............................................................................................................... 188
6.5.6 性能监控 ............................................................................................................... 189
6.5.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 189
6.5.8 优先级调优 ........................................................................................................... 189
6.5.9 资源控制 ............................................................................................................... 190
6.5.10 CPU 绑定 ............................................................................................................ 190
6.5.11 微型基准测试 ..................................................................................................... 191
6.5.12 扩展 ..................................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 216
6.7 实验 ...................................................................................................... 219
6.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 219
6.7.2 SysBench ............................................................................................................... 220
6.8 调优 ........................................................................................................... 220
6.8.1 编译器选项 ........................................................................................................... 221
6.8.2 调度优先级和调度类 ........................................................................................... 221
6.8.3 调度器选项 ........................................................................................................... 221
6.8.4 进程绑定 ............................................................................................................... 223
6.8.5 独占CPU 组 ......................................................................................................... 224
6.8.6 资源控制 ............................................................................................................... 224
6.8.7 处理器选项（BIOS 调优） ................................................................................. 224
6.9 练习 ............................................................................................... 225
6.10 参考资料 ................................................................................................... 226
第7 章 内存 ........................................................................................................... 228
7.1 术语 ................................................................................................................... 229
7.2 概念 ...................................................................................................... 229
7.2.1 虚拟内存 ............................................................................................................... 230
7.2.2 换页 ....................................................................................................................... 230
7.2.3 按需换页 ............................................................................................................... 231
7.2.4 过度提交 ............................................................................................................... 233
7.2.5 交换 ....................................................................................................................... 233
7.2.6 文件系统缓存占用 ............................................................................................... 233
7.2.7 使用率和饱和度 ................................................................................................... 234
7.2.8 分配器 ................................................................................................................... 234
7.2.9 字长 ....................................................................................................................... 234
7.3 架构 ......................................................................................................... 234
7.3.1 硬件 ....................................................................................................................... 235
7.3.2 软件 ....................................................................................................................... 239
7.3.3 进程地址空间 ....................................................................................................... 244
7.4 方法 ........................................................................................................ 248
7.4.1 工具法 ................................................................................................................... 249
7.4.2 USE 方法 ............................................................................................................... 249
7.4.3 使用特征归纳 ....................................................................................................... 250
7.4.4 周期分析 ............................................................................................................... 251
7.4.5 性能监测 ............................................................................................................... 251
7.4.6 泄漏检测 ............................................................................................................... 252
7.4.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 252
7.4.8 资源控制 ............................................................................................................... 253
7.4.9 微基准测试 ........................................................................................................... 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 调优 .................................................................................. 270
7.6.1 可调参数 ................................................................................................................. 271
7.6.2 多个页面大小 ....................................................................................................... 273
7.6.3 分配器 ................................................................................................................... 274
7.6.4 资源控制 ............................................................................................................... 274
7.7 练习 .......................................................................................................... 274
7.8 参考资料 ............................................................................................................ 276
第8 章 文件系统 ................................................................................................... 278
8.1 术语 ................................................................................................................... 279
8.2 模型 .................................................................................................................. 279
8.2.1 文件系统接口 ....................................................................................................... 279
8.2.2 文件系统缓存 ....................................................................................................... 280
8.2.3 二级缓存 ............................................................................................................... 281
8.3 概念 ..................................................................................................... 281
8.3.1 文件系统延时 ....................................................................................................... 281
8.3.2 缓存 ....................................................................................................................... 282
8.3.3 随机与顺序I/O ..................................................................................................... 282
8.3.4 预取 ....................................................................................................................... 283
8.3.5 预读 ....................................................................................................................... 284
8.3.6 写回缓存 ............................................................................................................... 284
8.3.7 同步写 ................................................................................................................... 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 内存映射文件 ..................................................................................................... 286
8.3.11 元数据 ................................................................................................................. 286
8.3.12 逻辑I/O vs.物理I/O ........................................................................................... 287
8.3.13 操作并非不平等 ................................................................................................. 288
8.3.14 特殊文件系统 ..................................................................................................... 289
8.3.15 访问时间戳 ......................................................................................................... 289
8.3.16 容量 ..................................................................................................................... 289
8.4 架构 .................................................................................................................. 290
8.4.1 文件系统I/O 栈 .................................................................................................... 290
8.4.2 VFS ........................................................................................................................ 291
8.4.3 文件系统缓存 ....................................................................................................... 291
8.4.4 文件系统特性 ....................................................................................................... 296
8.4.5 文件系统种类 ....................................................................................................... 297
8.4.6 卷和池 ................................................................................................................... 302
8.5 方法 ................................................................................................................ 303
8.5.1 磁盘分析 ............................................................................................................... 304
8.5.2 延时分析 ............................................................................................................... 304
8.5.3 负载特征归纳 ....................................................................................................... 306
8.5.4 性能监控 ............................................................................................................... 308
8.5.5 事件跟踪 ............................................................................................................... 308
8.5.6 静态性能调优 ....................................................................................................... 309
8.5.7 缓存调优 ............................................................................................................... 310
8.5.8 负载分离 ............................................................................................................... 310
8.5.9 内存文件系统 ....................................................................................................... 310
8.5.10 微型基准测试 ..................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 331
8.7 实验 ................................................................................................................. 331
8.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 332
8.7.2 微型基准测试工具 ............................................................................................... 332
8.7.3 缓存写回 ............................................................................................................... 334
8.8 调优 ..................................................................................................... 334
8.8.1 应用程序调用 ....................................................................................................... 335
8.8.2 ext3 ........................................................................................................................ 336
8.8.3 ZFS ........................................................................................................................ 336
8.9 练习 ................................................................................................................. 338
8.10 参考资料 ........................................................................................................ 339
第9 章 磁盘 ...................................................................................................... 341
9.1 术语 ............................................................................................................... 342
9.2 模型 .................................................................................................................. 342
9.2.1 简单磁盘 ............................................................................................................... 342
9.2.2 缓存磁盘 ............................................................................................................... 343
9.2.3 控制器 ................................................................................................................... 344
9.3 概念 .................................................................................................................... 344
9.3.1 测量时间 ............................................................................................................... 344
9.3.2 时间尺度 ............................................................................................................... 346
9.3.3 缓存 ....................................................................................................................... 347
9.3.4 随机 vs 连续I/O ................................................................................................. 347
9.3.5 读/写比 .................................................................................................................. 348
9.3.6 I/O 大小 ................................................................................................................. 348
9.3.7 IOPS 并不平等 ...................................................................................................... 349
9.3.8 非数据传输磁盘命令 ........................................................................................... 349
9.3.9 使用率 ................................................................................................................... 349
9.3.10 饱和度 ................................................................................................................. 350
9.3.11 I/O 等待 ............................................................................................................... 350
9.3.12 同步 vs 异步 ...................................................................................................... 351
9.3.13 磁盘 vs 应用程序I/O ....................................................................................... 351
9.4 架构 .............................................................................................................. 352
9.4.1 磁盘类型 ............................................................................................................... 352
9.4.2 接口 ....................................................................................................................... 357
9.4.3 存储类型 ............................................................................................................... 358
9.4.4 操作系统磁盘I/O 栈 ............................................................................................ 360
9.5 方法 ................................................................................................................... 363
9.5.1 工具法 ................................................................................................................... 364
9.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 364
9.5.3 性能监控 ............................................................................................................... 365
9.5.4 负载特征归纳 ....................................................................................................... 366
9.5.5 延时分析 ............................................................................................................... 367
9.5.6 事件跟踪 ............................................................................................................... 368
9.5.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 369
9.5.8 缓存调优 ............................................................................................................... 370
9.5.9 资源控制 ............................................................................................................... 370
9.5.10 微基准测试 ......................................................................................................... 370
9.5.11 伸缩 ..................................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 399
9.7 实验 .......................................................................................................... 402
9.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 402
9.7.2 自定义负载生成器 ............................................................................................... 403
9.7.3 微基准测试工具 ................................................................................................... 403
9.7.4 随机读示例 ........................................................................................................... 403
9.8 调优 .............................................................................................................. 404
9.8.1 操作系统可调参数 ............................................................................................... 404
9.8.2 磁盘设备可调参数 ............................................................................................... 406
9.8.3 磁盘控制器可调参数 ........................................................................................... 406
9.9 练习 .............................................................................................................. 407
9.10 参考资料 ................................................................................................ 408
第10 章 网络 .................................................................................................... 410
10.1 术语 ........................................................................................................... 411
10.2 模型 ............................................................................................................ 411
10.2.1 网络接口 ............................................................................................................. 411
10.2.2 控制器 ................................................................................................................. 412
10.2.3 协议栈 ................................................................................................................. 412
10.3 概念 .......................................................................................................... 413
10.3.1 网络和路由 ......................................................................................................... 413
10.3.2 协议 ..................................................................................................................... 414
10.3.3 封装 ..................................................................................................................... 414
10.3.4 包长度 ................................................................................................................. 414
10.3.5 延时 ..................................................................................................................... 415
10.3.6 缓冲 ..................................................................................................................... 417
10.3.7 连接积压队列 ..................................................................................................... 417
10.3.8 接口协商 ............................................................................................................. 417
10.3.9 使用率 ................................................................................................................. 418
10.3.10 本地连接 ........................................................................................................... 418
10.4 架构 .......................................................................................................... 418
10.4.1 协议 ..................................................................................................................... 418
10.4.2 硬件 ..................................................................................................................... 421
10.4.3 软件 ..................................................................................................................... 423
10.5 方法 ................................................................................................. 427
10.5.1 工具法 ....................................................................................................... 428
10.5.2 USE 方法 ............................................................................................................. 428
10.5.3 工作负载特征归纳 ............................................................................................. 429
10.5.4 延时分析 ............................................................................................................. 430
10.5.5 性能监测 ............................................................................................................. 431
10.5.6 数据包嗅探 ......................................................................................................... 431
10.5.7 TCP 分析 ............................................................................................................. 432
10.5.8 挖掘分析 ............................................................................................................. 433
10.5.9 静态性能调优 ..................................................................................................... 433
10.5.10 资源控制 ........................................................................................................... 434
10.5.11 微基准测试 ....................................................................................................... 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 实验 ..................................................................................................... 463
10.7.1 iperf ...................................................................................................................... 463
10.8 调优 ............................................................................................................... 464
10.8.1 Linux .................................................................................................................... 465
10.8.2 Solaris .................................................................................................................. 467
10.8.3 配置 ..................................................................................................................... 469
10.9 练习 .............................................................................................................. 470
10.10 参考 ....................................................................................................... 471
第11 章 云计算 ........................................................................................................ 473
11.1 背景 ............................................................................................................... 474
11.1.1 性价比 ..................................................................................................... 474
11.1.2 可扩展的架构 ..................................................................................................... 474
11.1.3 容量规划 ............................................................................................................. 475
11.1.4 存储 ..................................................................................................................... 477
11.1.5 多租户 ................................................................................................................. 477
11.2 OS 虚拟化 ..................................................................................................... 478
11.2.1 系统开销 ............................................................................................................. 479
11.2.2 资源控制 ............................................................................................................. 481
11.2.3 可观测性 ............................................................................................................. 484
11.3 硬件虚拟化 .............................................................................................. 489
11.3.1 系统开销 ............................................................................................................. 490
11.3.2 资源控制 ............................................................................................................. 495
11.3.3 可观测性 ............................................................................................................. 498
11.4 比较 ..................................................................................................................... 503
11.5 练习 .................................................................................................................. 505
11.6 参考资料 ............................................................................................................... 506
第12 章 基准测试 ................................................................................................... 508
12.1 背景 ................................................................................................................ 508
12.1.1 事情 ..................................................................................................................... 509
12.1.2 有效的基准测试 ................................................................................................. 509
12.1.3 基准测试之罪 ..................................................................................................... 511
12.2 基准测试的类型 ............................................................................................... 516
12.2.1 微基准测试 ......................................................................................................... 517
12.2.2 模拟 ..................................................................................................................... 518
12.2.3 回放 ..................................................................................................................... 519
12.2.4 行业标准 ............................................................................................................. 519
12.3 方法 ......................................................................................................... 521
12.3.1 被动基准测试 ..................................................................................................... 521
12.3.2 主动基准测试 ..................................................................................................... 522
12.3.3 CPU 剖析 ............................................................................................................ 524
12.3.4 USE 方法 ............................................................................................................. 525
12.3.5 工作负载特征归纳 ............................................................................................. 526
12.3.6 自定义基准测试 ................................................................................................. 526
12.3.7 逐渐增加负载 ..................................................................................................... 526
12.3.8 完整性检查 ......................................................................................................... 528
12.3.9 统计分析 ............................................................................................................. 529
12.4 基准测试问题 ................................................................................................. 530
12.5 练习 ................................................................................................................... 531
12.6 参考 ........................................................................................................... 532
第13 章 案例研究 ............................................................................................. 534
13.1 案例研究：红鲸 .............................................................................................. 534
13.1.1 问题陈述 ............................................................................................................. 535
13.1.2 支持 ..................................................................................................................... 536
13.1.3 上手 ..................................................................................................................... 537
13.1.4 选择征途 ............................................................................................................. 538
13.1.5 USE 方法 ............................................................................................................. 539
13.1.6 我们做完了吗 ..................................................................................................... 542
13.1.7 二度出击 ............................................................................................................. 542
13.1.8 基础 ..................................................................................................................... 543
13.1.9 忽略红鲸 ............................................................................................................. 544
13.1.10 审问内核 ........................................................................................................... 545
13.1.11 为什么 ............................................................................................................... 546
13.1.12 尾声 ................................................................................................................... 548
13.2 结语 ........................................................................................................ 548
13.3 附加信息 ............................................................................................................... 549
13.4 参考 ..................................................................................................................... 549
附录A USE 法：Linux ........................................................................................................ 551
附录B USE 法：Solaris ..................................................................................................... 556
附录C sar 总结 ............................................................................................. 561
附录D DTrace 单行命令 ....................................................................................... 563
附录E 从DTrace 到SystemTap ........................................................................................ 573
附录F 精选练习题答案 ....................................................................................... 582
附录G 系统性能名人录 ...................................................................................... 585
· · · · · · (收起)
1.1 系统性能 ............................................................................................ 1
1.2 人员 ................................................................................................2
1.3 事情 ................................................................................................3
1.4 视角 ................................................................................................4
1.5 性能是充满挑战的 ...................................................................................... 4
1.5.1 性能是主观的 ........................................................................................................... 4
1.5.2 系统是复杂的 ........................................................................................................... 5
1.5.3 可能有多个问题并存 ............................................................................................... 6
1.6 延时 .................................................................................... 6
1.7 动态跟踪 ......................................................................................................... 7
1.8 云计算 ........................................................................................................... 8
1.9 案例研究 ....................................................................................................... 8
1.9.1 缓慢的磁盘 ............................................................................................................... 9
1.9.2 软件变更 ................................................................................................................. 10
1.9.3 更多阅读 ................................................................................................................. 12
第2 章 方法 .............................................................................................................. 13
2.1 术语 .................................................................................................................. 14
2.2 模型 .......................................................................................................... 14
2.2.1 受测系统 ................................................................................................................. 15
2.2.2 排队系统 ................................................................................................................. 15
2.3 概念 ........................................................................................................... 16
2.3.1 延时 ......................................................................................................................... 16
2.3.2 时间量级 ................................................................................................................. 17
2.3.3 权衡三角 ................................................................................................................. 18
2.3.4 调整的影响 ............................................................................................................. 19
2.3.5 合适的层级 ............................................................................................................. 19
2.3.6 性能建议的时间点 ................................................................................................. 20
2.3.7 负载vs.架构 ............................................................................................................ 20
2.3.8 扩展性 ..................................................................................................................... 21
2.3.9 已知的未知 ............................................................................................................. 22
2.3.10 指标 ....................................................................................................................... 23
2.3.11 使用率 ................................................................................................................... 24
2.3.12 饱和度 ................................................................................................................... 25
2.3.13 剖析 ....................................................................................................................... 26
2.3.14 缓存 ....................................................................................................................... 26
2.4 视角 ............................................................................................................. 28
2.4.1 资源分析 ................................................................................................................. 28
2.4.2 工作负载分析 ......................................................................................................... 29
2.5 方法 .......................................................................................................... 30
2.5.1 街灯反方法 ............................................................................................................. 31
2.5.2 随机变动反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.3 责怪他人反方法 ..................................................................................................... 32
2.5.4 ad hoc 核对清单法 .................................................................................................. 33
2.5.5 问题陈述法 ............................................................................................................. 33
2.5.6 科学法 ..................................................................................................................... 34
2.5.7 诊断循环 ................................................................................................................. 35
2.5.8 工具法 ..................................................................................................................... 35
2.5.9 USE 方法 .................................................................................................................. 36
2.5.10 工作负载特征归纳 ............................................................................................... 42
2.5.11 向下挖掘分析 ....................................................................................................... 43
2.5.12 延时分析 ............................................................................................................... 44
2.5.13 R 方法 ................................................................................................................... 45
2.5.14 事件跟踪 ............................................................................................................... 45
2.5.15 基础线统计 ........................................................................................................... 47
2.5.16 静态性能调整 ....................................................................................................... 47
2.5.17 缓存调优 ............................................................................................................... 47
2.5.18 微基准测试 ........................................................................................................... 48
2.6 建模 ...................................................................................................... 49
2.6.1 企业vs.云 ................................................................................................................ 49
2.6.2 可视化识别 ............................................................................................................. 49
2.6.3 Amdahl 扩展定律 ................................................................................................... 51
2.6.4 通用扩展定律 ......................................................................................................... 52
2.6.5 排队理论 ................................................................................................................. 52
2.7 容量规划 ...................................................................................................... 56
2.7.1 资源极限 ................................................................................................................. 56
2.7.2 因素分析 ................................................................................................................. 58
2.7.3 扩展方案 ................................................................................................................. 58
2.8 统计 .................................................................................................. 59
2.8.1 量化性能 ................................................................................................................. 59
2.8.2 平均值 ..................................................................................................................... 60
2.8.3 标准方差、百分位数、中位数 ............................................................................. 61
2.8.4 变异系数 ................................................................................................................. 62
2.8.5 多重模态分布 ......................................................................................................... 62
2.8.6 异常值 ..................................................................................................................... 63
2.9 监视 ................................................................................................... 63
2.9.1 基于时间的规律 ..................................................................................................... 63
2.9.2 监测产品 ................................................................................................................. 65
2.9.3 启动以来的信息统计 ............................................................................................. 65
2.10 可视化 .................................................................................................. 65
2.10.1 线图 ....................................................................................................................... 65
2.10.2 散点图 ................................................................................................................... 66
2.10.3 热图 ....................................................................................................................... 67
2.10.4 表面图 ................................................................................................................... 68
2.10.5 可视化工具 ........................................................................................................... 69
2.11 练习 .................................................................................................. 70
2.12 参考 ............................................................................................................ 70
第3 章 操作系统 .......................................................................................... 72
3.1 术语 ............................................................................................................ 72
3.2 背景 ................................................................................................................... 73
3.2.1 内核 ......................................................................................................................... 73
3.2.2 栈 ............................................................................................................................. 76
3.2.2 中断和中断线程 ..................................................................................................... 77
3.2.4 中断优先级 ............................................................................................................. 78
3.2.5 进程 ......................................................................................................................... 78
3.2.6 系统调用 ................................................................................................................. 80
3.2.7 虚拟内存 ................................................................................................................. 82
3.2.8 内存管理 ................................................................................................................. 82
3.2.9 调度器 ..................................................................................................................... 83
3.2.10 文件系统 ............................................................................................................... 84
3.2.11 缓存 ....................................................................................................................... 86
3.2.12 网络 ....................................................................................................................... 87
3.2.13 设备驱动 ............................................................................................................... 87
3.2.14 多处理器 ............................................................................................................... 87
3.2.15 抢占 ....................................................................................................................... 88
3.2.16 资源管理 ............................................................................................................... 88
3.2.17 观测性 ................................................................................................................... 89
3.3 内核 ................................................................................................................ 89
3.3.1 UNIX ................................................................................................... 90
3.3.2 基于Solaris ............................................................................................................. 90
3.3.3 基于Linux ............................................................................................................... 93
3.3.4 差异 ......................................................................................................................... 95
3.4 练习 ............................................................................................................. 96
3.5 参考 ....................................................................................................... 96
第4 章 观测工具 ....................................................................................... 98
4.1 工具类型 .................................................................................................. 98
4.1.1 计数器 ..................................................................................................................... 99
4.1.2 跟踪 ....................................................................................................................... 100
4.1.3 剖析 ....................................................................................................................... 101
4.1.4 监视（sar） ........................................................................................................... 102
4.2 观测来源 ....................................................................................................... 103
4.2.1 /proc ....................................................................................................................... 103
4.2.2 /sys ......................................................................................................................... 108
4.2.3 kstat ........................................................................................................................ 109
4.2.4 延时核算 ............................................................................................................... 111
4.2.5 微状态核算 ........................................................................................................... 112
4.2.6 其他的观测源 ....................................................................................................... 112
4.3 DTrace .................................................................................................... 114
4.3.1 静态和动态跟踪 ................................................................................................... 115
4.3.2 探针 ....................................................................................................................... 116
4.3.3 provider .................................................................................................................. 116
4.3.4 参数 ....................................................................................................................... 117
4.3.5 D 语言 ................................................................................................................... 117
4.3.6 内置变量 ............................................................................................................... 118
4.3.7 action ..................................................................................................................... 118
4.3.8 变量类型 ............................................................................................................... 119
4.3.9 单行命令 ............................................................................................................... 121
4.3.10 脚本 ..................................................................................................................... 121
4.3.11 开销 ..................................................................................................................... 122
4.3.12 文档和资源 ......................................................................................................... 123
4.4 SystemTap ................................................................................................... 124
4.4.1 探针 ....................................................................................................................... 124
4.4.2 tapset ...................................................................................................................... 125
4.4.3 action 和内置变量................................................................................................. 125
4.4.4 示例 ....................................................................................................................... 125
4.4.5 开销 ....................................................................................................................... 127
4.4.6 文档和资源 ........................................................................................................... 128
4.5 perf ......................................................................................................................... 128
4.6 观测工具的观测 .............................................................................................. 129
4.7 练习 .............................................................................................................. 130
4.8 参考 .............................................................................................................. 130
第5 章 应用程序 ............................................................................................. 131
5.1 应用程序基础 ................................................................................................ 131
5.1.1 目标 ....................................................................................................................... 132
5.1.2 常见情况的优化 ................................................................................................... 133
5.1.3 观测性 ................................................................................................................... 134
5.1.4 大O 标记法 .......................................................................................................... 134
5.2 应用程序性能技术 ........................................................................................... 135
5.2.1 选择I/O 尺寸 ........................................................................................................ 135
5.2.2 缓存 ....................................................................................................................... 136
5.2.3 缓冲区 ................................................................................................................... 136
5.2.4 轮询 ....................................................................................................................... 136
5.2.5 并发和并行 ........................................................................................................... 137
5.2.6 非阻塞I/O ............................................................................................................. 139
5.2.7 处理器绑定 ........................................................................................................... 139
5.3 编程语言 ......................................................................................................... 140
5.3.1 编译语言 ............................................................................................................... 140
5.3.2 解释语言 ............................................................................................................... 141
5.3.3 虚拟机 ................................................................................................................... 142
5.3.4 垃圾回收 ............................................................................................................... 142
5.4 方法和分析 ................................................................................................ 143
5.4.1 线程状态分析 ....................................................................................................... 143
5.4.2 CPU 剖析 .............................................................................................................. 146
5.4.3 系统调用分析 ....................................................................................................... 148
5.4.4 I/O 剖析 ................................................................................................................. 154
5.4.5 工作负载特征归纳 ............................................................................................... 155
5.4.6 USE 方法 ............................................................................................................... 155
5.4.7 向下挖掘法 ........................................................................................................... 156
5.4.8 锁分析 ...................................................................................................... 156
5.4.9 静态性能调优 ................................................................................. 159
5.5 练习 ......................................................................................................... 160
5.6 参考 ...................................................................................................... 161
第6 章 CPU ............................................................................................. 162
6.1 术语 ..................................................................................................... 163
6.2 模型 ........................................................................................................ 163
6.2.1 CPU 架构 .............................................................................................................. 163
6.2.2 CPU 内存缓存 ...................................................................................................... 164
6.2.3 CPU 运行队列 ...................................................................................................... 165
6.3 概念 ............................................................................................................ 165
6.3.1 时钟频率 ............................................................................................................... 165
6.3.2 指令 ....................................................................................................................... 166
6.3.3 指令流水线 ........................................................................................................... 166
6.3.4 指令宽度 ............................................................................................................... 167
6.3.5 CPI，IPC ............................................................................................................... 167
6.3.6 使用率 ................................................................................................................... 167
6.3.7 用户时间/内核时间 .............................................................................................. 168
6.3.8 饱和度 ................................................................................................................... 168
6.3.9 抢占 ....................................................................................................................... 168
6.3.10 优先级反转 ......................................................................................................... 169
6.3.11 多进程，多线程 ................................................................................................. 169
6.3.12 字长 ..................................................................................................................... 170
6.3.13 编译器优化 ......................................................................................................... 171
6.4 架构 ......................................................................................................... 171
6.4.1 硬件 ....................................................................................................................... 171
6.4.2 软件 ....................................................................................................................... 179
6.5 方法 .................................................................................................................. 184
6.5.1 工具法 ................................................................................................................... 184
6.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 185
6.5.3 负载特征归纳 ....................................................................................................... 186
6.5.4 剖析 ....................................................................................................................... 187
6.5.5 周期分析 ............................................................................................................... 188
6.5.6 性能监控 ............................................................................................................... 189
6.5.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 189
6.5.8 优先级调优 ........................................................................................................... 189
6.5.9 资源控制 ............................................................................................................... 190
6.5.10 CPU 绑定 ............................................................................................................ 190
6.5.11 微型基准测试 ..................................................................................................... 191
6.5.12 扩展 ..................................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 216
6.7 实验 ...................................................................................................... 219
6.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 219
6.7.2 SysBench ............................................................................................................... 220
6.8 调优 ........................................................................................................... 220
6.8.1 编译器选项 ........................................................................................................... 221
6.8.2 调度优先级和调度类 ........................................................................................... 221
6.8.3 调度器选项 ........................................................................................................... 221
6.8.4 进程绑定 ............................................................................................................... 223
6.8.5 独占CPU 组 ......................................................................................................... 224
6.8.6 资源控制 ............................................................................................................... 224
6.8.7 处理器选项（BIOS 调优） ................................................................................. 224
6.9 练习 ............................................................................................... 225
6.10 参考资料 ................................................................................................... 226
第7 章 内存 ........................................................................................................... 228
7.1 术语 ................................................................................................................... 229
7.2 概念 ...................................................................................................... 229
7.2.1 虚拟内存 ............................................................................................................... 230
7.2.2 换页 ....................................................................................................................... 230
7.2.3 按需换页 ............................................................................................................... 231
7.2.4 过度提交 ............................................................................................................... 233
7.2.5 交换 ....................................................................................................................... 233
7.2.6 文件系统缓存占用 ............................................................................................... 233
7.2.7 使用率和饱和度 ................................................................................................... 234
7.2.8 分配器 ................................................................................................................... 234
7.2.9 字长 ....................................................................................................................... 234
7.3 架构 ......................................................................................................... 234
7.3.1 硬件 ....................................................................................................................... 235
7.3.2 软件 ....................................................................................................................... 239
7.3.3 进程地址空间 ....................................................................................................... 244
7.4 方法 ........................................................................................................ 248
7.4.1 工具法 ................................................................................................................... 249
7.4.2 USE 方法 ............................................................................................................... 249
7.4.3 使用特征归纳 ....................................................................................................... 250
7.4.4 周期分析 ............................................................................................................... 251
7.4.5 性能监测 ............................................................................................................... 251
7.4.6 泄漏检测 ............................................................................................................... 252
7.4.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 252
7.4.8 资源控制 ............................................................................................................... 253
7.4.9 微基准测试 ........................................................................................................... 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 调优 .................................................................................. 270
7.6.1 可调参数 ................................................................................................................. 271
7.6.2 多个页面大小 ....................................................................................................... 273
7.6.3 分配器 ................................................................................................................... 274
7.6.4 资源控制 ............................................................................................................... 274
7.7 练习 .......................................................................................................... 274
7.8 参考资料 ............................................................................................................ 276
第8 章 文件系统 ................................................................................................... 278
8.1 术语 ................................................................................................................... 279
8.2 模型 .................................................................................................................. 279
8.2.1 文件系统接口 ....................................................................................................... 279
8.2.2 文件系统缓存 ....................................................................................................... 280
8.2.3 二级缓存 ............................................................................................................... 281
8.3 概念 ..................................................................................................... 281
8.3.1 文件系统延时 ....................................................................................................... 281
8.3.2 缓存 ....................................................................................................................... 282
8.3.3 随机与顺序I/O ..................................................................................................... 282
8.3.4 预取 ....................................................................................................................... 283
8.3.5 预读 ....................................................................................................................... 284
8.3.6 写回缓存 ............................................................................................................... 284
8.3.7 同步写 ................................................................................................................... 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 内存映射文件 ..................................................................................................... 286
8.3.11 元数据 ................................................................................................................. 286
8.3.12 逻辑I/O vs.物理I/O ........................................................................................... 287
8.3.13 操作并非不平等 ................................................................................................. 288
8.3.14 特殊文件系统 ..................................................................................................... 289
8.3.15 访问时间戳 ......................................................................................................... 289
8.3.16 容量 ..................................................................................................................... 289
8.4 架构 .................................................................................................................. 290
8.4.1 文件系统I/O 栈 .................................................................................................... 290
8.4.2 VFS ........................................................................................................................ 291
8.4.3 文件系统缓存 ....................................................................................................... 291
8.4.4 文件系统特性 ....................................................................................................... 296
8.4.5 文件系统种类 ....................................................................................................... 297
8.4.6 卷和池 ................................................................................................................... 302
8.5 方法 ................................................................................................................ 303
8.5.1 磁盘分析 ............................................................................................................... 304
8.5.2 延时分析 ............................................................................................................... 304
8.5.3 负载特征归纳 ....................................................................................................... 306
8.5.4 性能监控 ............................................................................................................... 308
8.5.5 事件跟踪 ............................................................................................................... 308
8.5.6 静态性能调优 ....................................................................................................... 309
8.5.7 缓存调优 ............................................................................................................... 310
8.5.8 负载分离 ............................................................................................................... 310
8.5.9 内存文件系统 ....................................................................................................... 310
8.5.10 微型基准测试 ..................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 331
8.7 实验 ................................................................................................................. 331
8.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 332
8.7.2 微型基准测试工具 ............................................................................................... 332
8.7.3 缓存写回 ............................................................................................................... 334
8.8 调优 ..................................................................................................... 334
8.8.1 应用程序调用 ....................................................................................................... 335
8.8.2 ext3 ........................................................................................................................ 336
8.8.3 ZFS ........................................................................................................................ 336
8.9 练习 ................................................................................................................. 338
8.10 参考资料 ........................................................................................................ 339
第9 章 磁盘 ...................................................................................................... 341
9.1 术语 ............................................................................................................... 342
9.2 模型 .................................................................................................................. 342
9.2.1 简单磁盘 ............................................................................................................... 342
9.2.2 缓存磁盘 ............................................................................................................... 343
9.2.3 控制器 ................................................................................................................... 344
9.3 概念 .................................................................................................................... 344
9.3.1 测量时间 ............................................................................................................... 344
9.3.2 时间尺度 ............................................................................................................... 346
9.3.3 缓存 ....................................................................................................................... 347
9.3.4 随机 vs 连续I/O ................................................................................................. 347
9.3.5 读/写比 .................................................................................................................. 348
9.3.6 I/O 大小 ................................................................................................................. 348
9.3.7 IOPS 并不平等 ...................................................................................................... 349
9.3.8 非数据传输磁盘命令 ........................................................................................... 349
9.3.9 使用率 ................................................................................................................... 349
9.3.10 饱和度 ................................................................................................................. 350
9.3.11 I/O 等待 ............................................................................................................... 350
9.3.12 同步 vs 异步 ...................................................................................................... 351
9.3.13 磁盘 vs 应用程序I/O ....................................................................................... 351
9.4 架构 .............................................................................................................. 352
9.4.1 磁盘类型 ............................................................................................................... 352
9.4.2 接口 ....................................................................................................................... 357
9.4.3 存储类型 ............................................................................................................... 358
9.4.4 操作系统磁盘I/O 栈 ............................................................................................ 360
9.5 方法 ................................................................................................................... 363
9.5.1 工具法 ................................................................................................................... 364
9.5.2 USE 方法 ............................................................................................................... 364
9.5.3 性能监控 ............................................................................................................... 365
9.5.4 负载特征归纳 ....................................................................................................... 366
9.5.5 延时分析 ............................................................................................................... 367
9.5.6 事件跟踪 ............................................................................................................... 368
9.5.7 静态性能调优 ....................................................................................................... 369
9.5.8 缓存调优 ............................................................................................................... 370
9.5.9 资源控制 ............................................................................................................... 370
9.5.10 微基准测试 ......................................................................................................... 370
9.5.11 伸缩 ..................................................................................................................... 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 可视化 ................................................................................................................. 399
9.7 实验 .......................................................................................................... 402
9.7.1 Ad Hoc ................................................................................................................... 402
9.7.2 自定义负载生成器 ............................................................................................... 403
9.7.3 微基准测试工具 ................................................................................................... 403
9.7.4 随机读示例 ........................................................................................................... 403
9.8 调优 .............................................................................................................. 404
9.8.1 操作系统可调参数 ............................................................................................... 404
9.8.2 磁盘设备可调参数 ............................................................................................... 406
9.8.3 磁盘控制器可调参数 ........................................................................................... 406
9.9 练习 .............................................................................................................. 407
9.10 参考资料 ................................................................................................ 408
第10 章 网络 .................................................................................................... 410
10.1 术语 ........................................................................................................... 411
10.2 模型 ............................................................................................................ 411
10.2.1 网络接口 ............................................................................................................. 411
10.2.2 控制器 ................................................................................................................. 412
10.2.3 协议栈 ................................................................................................................. 412
10.3 概念 .......................................................................................................... 413
10.3.1 网络和路由 ......................................................................................................... 413
10.3.2 协议 ..................................................................................................................... 414
10.3.3 封装 ..................................................................................................................... 414
10.3.4 包长度 ................................................................................................................. 414
10.3.5 延时 ..................................................................................................................... 415
10.3.6 缓冲 ..................................................................................................................... 417
10.3.7 连接积压队列 ..................................................................................................... 417
10.3.8 接口协商 ............................................................................................................. 417
10.3.9 使用率 ................................................................................................................. 418
10.3.10 本地连接 ........................................................................................................... 418
10.4 架构 .......................................................................................................... 418
10.4.1 协议 ..................................................................................................................... 418
10.4.2 硬件 ..................................................................................................................... 421
10.4.3 软件 ..................................................................................................................... 423
10.5 方法 ................................................................................................. 427
10.5.1 工具法 ....................................................................................................... 428
10.5.2 USE 方法 ............................................................................................................. 428
10.5.3 工作负载特征归纳 ............................................................................................. 429
10.5.4 延时分析 ............................................................................................................. 430
10.5.5 性能监测 ............................................................................................................. 431
10.5.6 数据包嗅探 ......................................................................................................... 431
10.5.7 TCP 分析 ............................................................................................................. 432
10.5.8 挖掘分析 ............................................................................................................. 433
10.5.9 静态性能调优 ..................................................................................................... 433
10.5.10 资源控制 ........................................................................................................... 434
10.5.11 微基准测试 ....................................................................................................... 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 实验 ..................................................................................................... 463
10.7.1 iperf ...................................................................................................................... 463
10.8 调优 ............................................................................................................... 464
10.8.1 Linux .................................................................................................................... 465
10.8.2 Solaris .................................................................................................................. 467
10.8.3 配置 ..................................................................................................................... 469
10.9 练习 .............................................................................................................. 470
10.10 参考 ....................................................................................................... 471
第11 章 云计算 ........................................................................................................ 473
11.1 背景 ............................................................................................................... 474
11.1.1 性价比 ..................................................................................................... 474
11.1.2 可扩展的架构 ..................................................................................................... 474
11.1.3 容量规划 ............................................................................................................. 475
11.1.4 存储 ..................................................................................................................... 477
11.1.5 多租户 ................................................................................................................. 477
11.2 OS 虚拟化 ..................................................................................................... 478
11.2.1 系统开销 ............................................................................................................. 479
11.2.2 资源控制 ............................................................................................................. 481
11.2.3 可观测性 ............................................................................................................. 484
11.3 硬件虚拟化 .............................................................................................. 489
11.3.1 系统开销 ............................................................................................................. 490
11.3.2 资源控制 ............................................................................................................. 495
11.3.3 可观测性 ............................................................................................................. 498
11.4 比较 ..................................................................................................................... 503
11.5 练习 .................................................................................................................. 505
11.6 参考资料 ............................................................................................................... 506
第12 章 基准测试 ................................................................................................... 508
12.1 背景 ................................................................................................................ 508
12.1.1 事情 ..................................................................................................................... 509
12.1.2 有效的基准测试 ................................................................................................. 509
12.1.3 基准测试之罪 ..................................................................................................... 511
12.2 基准测试的类型 ............................................................................................... 516
12.2.1 微基准测试 ......................................................................................................... 517
12.2.2 模拟 ..................................................................................................................... 518
12.2.3 回放 ..................................................................................................................... 519
12.2.4 行业标准 ............................................................................................................. 519
12.3 方法 ......................................................................................................... 521
12.3.1 被动基准测试 ..................................................................................................... 521
12.3.2 主动基准测试 ..................................................................................................... 522
12.3.3 CPU 剖析 ............................................................................................................ 524
12.3.4 USE 方法 ............................................................................................................. 525
12.3.5 工作负载特征归纳 ............................................................................................. 526
12.3.6 自定义基准测试 ................................................................................................. 526
12.3.7 逐渐增加负载 ..................................................................................................... 526
12.3.8 完整性检查 ......................................................................................................... 528
12.3.9 统计分析 ............................................................................................................. 529
12.4 基准测试问题 ................................................................................................. 530
12.5 练习 ................................................................................................................... 531
12.6 参考 ........................................................................................................... 532
第13 章 案例研究 ............................................................................................. 534
13.1 案例研究：红鲸 .............................................................................................. 534
13.1.1 问题陈述 ............................................................................................................. 535
13.1.2 支持 ..................................................................................................................... 536
13.1.3 上手 ..................................................................................................................... 537
13.1.4 选择征途 ............................................................................................................. 538
13.1.5 USE 方法 ............................................................................................................. 539
13.1.6 我们做完了吗 ..................................................................................................... 542
13.1.7 二度出击 ............................................................................................................. 542
13.1.8 基础 ..................................................................................................................... 543
13.1.9 忽略红鲸 ............................................................................................................. 544
13.1.10 审问内核 ........................................................................................................... 545
13.1.11 为什么 ............................................................................................................... 546
13.1.12 尾声 ................................................................................................................... 548
13.2 结语 ........................................................................................................ 548
13.3 附加信息 ............................................................................................................... 549
13.4 参考 ..................................................................................................................... 549
附录A USE 法：Linux ........................................................................................................ 551
附录B USE 法：Solaris ..................................................................................................... 556
附录C sar 总结 ............................................................................................. 561
附录D DTrace 单行命令 ....................................................................................... 563
附录E 从DTrace 到SystemTap ........................................................................................ 573
附录F 精选练习题答案 ....................................................................................... 582
附录G 系统性能名人录 ...................................................................................... 585
· · · · · · (收起)
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用户评价
评分☆☆☆☆☆
非常系统化，有理论有实际操作分析，适合不断实践之后再来读
评分☆☆☆☆☆考察性能之道，离不开了解系统之道。讨论系统离不开 复杂性，非线性。 书中给了很多的方法和工具去让我们理解自己的系统。 定位问题原因。是一本不可不看的系统优化基础书籍。
评分☆☆☆☆☆，
评分☆☆☆☆☆一周目, 除了最后两章, 简单过了一遍. 当然一遍肯定是不够的. 很推荐, 首先是性能领域的书, 本身就不多, 而且这一本书讲得很全面, 性能的各个方面, 分析方法, 工具 都有讲. 15 年的书, 我现在才看到, 但愿不要太晚吧
评分☆☆☆☆☆考察性能之道，离不开了解系统之道。讨论系统离不开 复杂性，非线性。 书中给了很多的方法和工具去让我们理解自己的系统。 定位问题原因。是一本不可不看的系统优化基础书籍。
读后感
评分☆☆☆☆☆
《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...
评分☆☆☆☆☆ 评分☆☆☆☆☆《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...
评分☆☆☆☆☆《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...
评分☆☆☆☆☆相对来说，读起来累是比较次要的。 读到第 83 页读不下去了，82/83 页有一段是这样的： ...... 而是只添加一个系统调用：perf_event_open()，它会用 ioctl() 返回一个文件描述符。...... 在这种情况下，开发人员可以很容易地对参数 PERF_EVENT_IOC_ENABLE 做添加和修改。 找了...
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