Java性能优化权威指南-读书笔记（一）-操作系统性能监控工具

一：CPU

1. 用户态CPU是指执行应用程序代码的时间占总CPU时间的百分比。

系统态CPU是指应用执行操作系统调用的时间占总CPU时间的百分比。系统态CPU高意味着共享资源有竞争或者I/O设备之间有大量的交互。

提高应用性能和扩展性的一个目标就是尽可能降低系统态CPU使用率。

2. CPU运行队列就是那些已经准备好运行、正等待可用CPU的轻量级进程。

当运行队列长度达到处理器的4倍或者更多时，系统的相应就非常迟缓了。

解决运行队列长有两种办法：

1). 增加CPU以分担负载；

2). 分析系统中运行的应用，改进CPU使用率；

1. vmstat

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 2  0      0 104956    868 825812    0    0     1     5   16   25  0  0 100  0  0

r：CPU运行队列长度，值是运行队列中轻量级进程的实际数量

us：用户态CPU使用率

sy：系统态CPU使用率

id：CPU空闲率

2. top

top - 09:42:04 up 3 days, 3 min,  1 user,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks: 108 total,   3 running, 105 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,100.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
KiB Mem :  1015472 total,   104568 free,    84224 used,   826680 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used.   727760 avail Mem 

  PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
  784 root      20   0  553064  16340   5748 S  0.0  1.6   0:21.48 tuned
  743 root      20   0  110512  13140    676 S  0.0  1.3   0:00.13 dhclient
 9678 polkitd   20   0  527456  13128   4680 S  0.0  1.3   0:00.09 polkitd
    1 root      20   0   43684   6176   3804 S  0.0  0.6   0:05.08 systemd

上半部分是整个系统的统计信息，下半部分是进程的统计信息。

P 按CPU占用率排序
M 按内存占用率排序
T 按CPU占用时间排序
H 查看详细线程信息

二：内存

1. 系统在使用页面交换或虚拟内存时，访问swap中内存以及JVM垃圾回收swap中内存时，都存在内存置换(从swap中置换到内存)，性能肯定有问题；

2. 锁竞争，一般来说让步时钟周期占用3%—5%或更多，说明java应用正面临锁竞争；

vmstat

free：可用空闲内存；

si：内存页面换入；

so：内存页面换出；

pidstat

[test ~]$ pidstat -w -I -p 7938 5
Linux 3.10.0-229.20.1.el7.x86_64 (test) 	11/13/2016 	_x86_64_	(1 CPU)

07:56:42 PM   UID       PID      cswch/s     nvcswch/s  Command
07:56:47 PM     0      7938      3500.00     0.00  java
07:56:52 PM     0      7938      3500.00     0.00  java
07:56:57 PM     0      7938      3500.00     0.00  java

Average:        0      7938      3500.00     0.00  java

cswch/s：让步式上下文切换；

例如：处理器为3.0GHz双核，每个处理器上下文切换3500/2=1750，耗费的时钟周期1750*80000=140000000，因此上下文切换所占比例为：140000000/3000000000=4.7

三：网络

分布式Java应用的性能和扩展性受限于网络带宽或网络I/O的性能。

nicstat

需要编译安装(https://blogs.oracle.com/timc/tags/linux)

    Time      Int   rKB/s   wKB/s   rPk/s   wPk/s    rAvs    wAvs %Util    Sat
13:25:57     eth0    2.34    1.77    2.84    2.29   842.6   789.6  0.00   0.00
13:25:57       lo    0.00    0.00    0.00    0.00   85.49   85.49  0.00   0.00

Int：网络接口设备名

rKb/s：每秒读取的KB数

wKb/s：每秒写入的KB数

%Util：网络使用率

Sat：饱和度

四：磁盘

iostat

[test ~]$ iostat -xm
Linux 3.10.0-229.20.1.el7.x86_64 (test) 	11/13/2016 	_x86_64_	(1 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.26    0.00    0.22    0.06    0.24   99.23

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
xvda              0.00     0.22    0.11    0.38     0.00     0.00    16.79     0.00    6.15    7.51    5.74   2.05   0.10
xvdb              0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00    18.07     0.00    7.04   10.93    6.36   2.75   0.00

五：统计

sar

sar 1 3 查看当前CPU数据，每一秒刷新一次，统计三次
sar -q 查看平均负载
sar -r 查看内存使用状况
sar -W 查看页面交换发生状况
sar –b 查看I/O和传送速率的统计信息