一.上节回顾 上一节,我们探究了网络延迟增大问题的分析方法,并通过一个案例,掌握了如何用hping3.tcpdump.Wireshark.strace 等工具,来排查和定位问题的根源. 简单回顾一下,网络延迟是最核心的网络性能指标.由于网络传输.网络包处理等各种因素的影响,网络延迟不可避免.但过大的网络延迟,会直接影响用户的体验. 所以,在发现网络延迟增大的情况后,你可以先从路由.网络包的收发.网络包的处理,再到应用程序等,从各个层级分析网络延迟,等到找出网络延迟的来源层级后,再深入定位瓶颈所在…

一.中断的魅力 1.中断在生活的魅力 比如你订了一份外卖,但是不确定外卖什么时候送到,也没有别的方法了解外卖的进度,但是,配送员送外卖是不等人的,到了你这儿没人取的话,就直接走人了.所以你指能苦苦等着,时不时去门口看看外卖送到没,而不能干其他事情. 不过呢,如果你在订外卖的时候,你就跟配送员约定好,让他送到后给你打个电话,你就不用苦苦等待了,就可以去忙别的事情,直到电话一响,接电话.取外卖就可以了 这里的"打电话",其实就是一个中断.没接到电话的时候,你可以做其他的事情:只有接到了电话…

一.上节回顾 上一节,我们一起回顾了常见的文件系统和磁盘 I/O 性能指标,梳理了核心的 I/O 性能观测工具,最后还总结了快速分析 I/O 性能问题的思路. 虽然 I/O 的性能指标很多,相应的性能分析工具也有好几个,但理解了各种指标的含义后,你就会发现它们其实都有一定的关联. 顺着这些关系往下理解,你就会发现,掌握这些常用的瓶颈分析思路,其实并不难.找出了 I/O 的性能瓶颈后,下一步要做的就是优化了,也就是如何以最快的速度完成 I/O 操作,或者换个思路,减少甚至避免磁盘的 I/O 操作.…

一.上节回顾 专栏更新至今,四大基础模块的最后一个模块——网络篇,我们就已经学完了.很开心你还没有掉队,仍然在积极学习思考和实践操作,热情地留言和互动.还有不少同学分享了在实际生产环境中,碰到各种性能问题的分析思路和优化方法,这里也谢谢你们. 今天是性能优化答疑的第五期.照例,我从网络模块的留言中,摘出了一些典型问题,作为今天的答疑内容,集中回复.同样的,为了便于你学习理解,它们并不是严格按照文章顺序排列的. 每个问题,我都附上了留言区提问的截屏.如果你需要回顾内容原文,可以扫描每个问题右下方的…

一.上节总结 专栏更新至今,四大基础模块的第三个模块——文件系统和磁盘 I/O 篇,我们就已经学完了.很开心你还没有掉队,仍然在积极学习思考和实践操作,并且热情地留言与讨论. 今天是性能优化的第四期.照例,我从 I/O 模块的留言中摘出了一些典型问题,作为今天的答疑内容,集中回复.同样的,为了便于你学习理解,它们并不是严格按照文章顺序排列的. 每个问题,我都附上了留言区提问的截屏.如果你需要回顾内容原文,可以扫描每个问题右下方的二维码查看. 二.问题 1:阻塞.非阻塞 I/O 与同步.异步 I/…

一.上节总结回顾 上一节,我们回顾了经典的 C10K 和 C1000K 问题.简单回顾一下,C10K 是指如何单机同时处理 1 万个请求(并发连接 1 万)的问题,而 C1000K 则是单机支持处理 100 万个请求(并发连接 100 万)的问题. I/O 模型的优化,是解决 C10K 问题的最佳良方.Linux 2.6 中引入的 epoll,完美解决了C10K 的问题,并一直沿用至今.今天的很多高性能网络方案,仍都基于 epoll. 自然,随着互联网技术的普及,催生出更高的性能需求.从 C10…

一.上节回顾 上一节,我们了解了 NAT(网络地址转换)的原理,学会了如何排查 NAT 带来的性能问题,最后还总结了 NAT 性能优化的基本思路.我先带你简单回顾一下. NAT 基于 Linux 内核的连接跟踪机制,实现了 IP 地址及端口号重写的功能,主要被用来解决公网 IP 地址短缺的问题. 在分析 NAT 性能问题时,可以先从内核连接跟踪模块 conntrack 角度来分析,比如用systemtap.perf.netstat 等工具,以及 proc 文件系统中的内核选项,来分析网络协议栈的…

一.上节回顾 上一节,我们学了网络性能优化的几个思路,我先带你简单复习一下. 在优化网络的性能时,你可以结合 Linux 系统的网络协议栈和网络收发流程,然后从应用程序.套接字.传输层.网络层再到链路层等每个层次,进行逐层优化.上一期我们主要学习了应用程序和套接字的优化思路,比如: 在应用程序中,主要优化 I/O 模型.工作模型以及应用层的网络协议: 在套接字层中,主要优化套接字的缓冲区大小. 今天,我们顺着 TCP/IP 网络模型,继续向下,看看如何从传输层.网络层以及链路层中,优化 Linu…

一.上节回顾 上一节,我们一起学习了怎么使用动态追踪来观察应用程序和内核的行为.先简单来回顾一下.所谓动态追踪,就是在系统或者应用程序还在正常运行的时候,通过内核中提供的探针,来动态追踪它们的行为,从而辅助排查出性能问题的瓶颈. 使用动态追踪,便可以在不修改代码也不重启服务的情况下,动态了解应用程序或者内核的行为.这对排查线上的问题.特别是不容易重现的问题尤其有效. 在 Linux 系统中,常见的动态追踪方法包括 ftrace.perf.eBPF/BCC 以及 SystemTap 等. 使用 p…

一.上节回顾 上一节,我们一起学习了,应用程序监控的基本思路,先简单回顾一下.应用程序的监控,可以分为指标监控和日志监控两大块. 指标监控,主要是对一定时间段内的性能指标进行测量,然后再通过时间序列的方式,进行处理.存储和告警. 而日志监控,则可以提供更详细的上下文信息,通常通过 ELK 技术栈,来进行收集.索引和图形化展示. 在跨多个不同应用的复杂业务场景中,你还可以构建全链路跟踪系统.这样,你就可以动态跟踪调用链中各个组件的性能,生成整个应用的调用拓扑图,从而加快定位复杂应用的性能问题. 不…

一.上节回顾 专栏更新至今,咱们专栏最后一部分——综合案例模块也要告一段落了.很高兴看到你没有掉队,仍然在积极学习思考.实践操作,并热情地分享你在实际环境中,遇到过的各种性能问题的分析思路以及优化方法. 今天是性能优化答疑的第六期.照例,我从综合案例模块的留言中,摘出了一些典型问题,作为今天的答疑内容,集中回复.为了便于你学习理解,它们并不是严格按照文章顺序排列的.每个问题,我都附上了留言区提问的截屏.如果你需要回顾内容原文,可以扫描每个问题右下方的二维码查看. 二.问题 1:容器冷启动性能分析…

一.内存的分配和回收 1.管理内存的过程中,也很容易发生各种各样的“事故”, 对应用程序来说,动态内存的分配和回收,是既核心又复杂的一的一个逻辑功能模块.管理内存的过程中,也很容易发生各种各样的“事故”, 比如,没正确回收分配后的内存,导致了泄漏.访问的是已分配内存边界外的地址,导致程序异常退出,等等. 你在程序中定义了一个局部变量,比如一个整数数组 int data[64] ,就定义了一个可以存储 64 个整数的内存段.由于这是一个局部变量,它会从内它会从内存空间的栈中分配内存 1.栈内存由系…

一.上节回顾 上一节,我带你一起梳理了,性能问题分析的一般步骤.先带你简单回顾一下. 我们可以从系统资源瓶颈和应用程序瓶颈,这两个角度来分析性能问题的根源. 从系统资源瓶颈的角度来说,USE 法是最为有效的方法,即从使用率.饱和度以及错误数这三个方面,来分析 CPU.内存.磁盘和文件系统 I/O.网络以及内核资源限制等各类软硬件资源.至于这些资源的分析方法,我也带你一起回顾了,咱们专栏前面几大模块的分析套路. 从应用程序瓶颈的角度来说,可以把性能问题的来源,分为资源瓶颈.依赖服务瓶颈以及应用自身…

一.上节回顾 上一节,我带你一起梳理了常见的性能优化思路,先简单回顾一下.我们可以从系统和应用程序两个角度,来进行性能优化. 从系统的角度来说,主要是对 CPU.内存.网络.磁盘 I/O 以及内核软件资源等进行优化. 而从应用程序的角度来说,主要是简化代码.降低 CPU 使用.减少网络请求和磁盘 I/O,并借助缓存.异步处理.多进程和多线程等,提高应用程序的吞吐能力. 性能优化最好逐步完善,动态进行.不要追求一步到位,而要首先保证能满足当前的性能要求. 性能优化通常意味着复杂度的提升,也意味着可…

一.性能优化方法论 不可中断进程案例 二.怎么评估性能优化的效果? 1.评估思路 2.几个为什么 1.为什么要选择不同维度的指标? 应用程序和系统资源是相辅相成的关系 2.性能优化的最终目的和结果? 好的应用程序 3.为什么必须要使用应用程序的指标,来评估性能优化的整体效果? 系统优化总是为应用程序服务的 4.为什么需要用系统资源的指标,来观察和分析瓶颈的来源 系统资源的使用情况是影响应用程序性能的根源 三.多个性能问题同时存在,要怎么选择? 四.有多种优化方法时,要如何选择? 五.系统优化 六…

一.上节回顾 上一节,我带你一起学习了常见的动态追踪方法.所谓动态追踪,就是在系统或者应用程序正常运行的时候,通过内核中提供的探针,来动态追踪它们的行为,从而辅助排查出性能问题的瓶颈. 使用动态追踪,可以在不修改代码.不重启服务的情况下,动态了解应用程序或者内核的行为,这对排查线上问题.特别是不容易重现的问题尤其有效. 在 Linux 系统中,常见的动态追踪方法包括 ftrace.perf.eBPF 以及 SystemTap 等.上节课,我们具体学习了 ftrace 的使用方法.今天,我们再来一…

一 内存性能指标 1.系统内存使用情况 共享内存:是通过tmpfs实现的,所以它的大小也就是tmpfs使用的大小了tmpfs其实也是一种特殊的缓存 可用内存:是新进程可以使用的最大内存它包括剩余内存和可回收缓存. 缓存包括两部分: 1.一部分是磁盘读取文件的页缓存,用来缓存从磁盘读取的数据,可以加快以后再次访问的速度. 2.另一部分,则是 Slab 分配器中的可回收内存2.进程内存使用情况, 缓冲区是对原始磁盘块的临时存储,用来缓存将要写入磁盘的数据.这样,内核就可以把分散的写集中起来,统一优化…

一.性能指标 1.性能指标思维导图 2.CPU使用率 3.CPU平均负载 4.CPU缓存的命中率 CPU 在访问内存的时候,免不了要等待内存的响应.为了协调这两者巨大的性能差距,CPU 缓存(通常是多级缓存)就出现了 二.性能工具 掌握了 CPU 的性能指标,我们还需要知道,怎样去获取这些指标,也就是工具的使用 1.根据指标找工具 2.根据工具找指标 三.把性能指标和工具联系起来 四.如何迅速分析CPU瓶颈 通过这张图你可以发现,这三个命令,几乎包含了所有主要的CPU性能指标 1.从 top 的…

一.上节回顾 上一节,我带你一起学习了网络性能的评估方法.简单回顾一下,Linux 网络基于 TCP/IP协议栈构建,而在协议栈的不同层,我们所关注的网络性能也不尽相同. 在应用层,我们关注的是应用程序的并发连接数.每秒请求数.处理延迟.错误数等,可以使用 wrk.Jmeter 等工具,模拟用户的负载,得到想要的测试结果. 而在传输层,我们关注的是 TCP.UDP 等传输层协议的工作状况,比如 TCP 连接数.TCP 重传.TCP 错误数等.此时,你可以使用 iperf.netperf 等,来测…

一.上节回顾 不知不觉,我们已经学完了整个专栏的四大基础模块,即 CPU.内存.文件系统和磁盘 I/O.以及网络的性能分析和优化.相信你已经掌握了这些基础模块的基本分析.定位思路,并熟悉了相关的优化方法. 接下来,我们将进入最后一个重要模块—— 综合实战篇.这部分实战内容,也将是我们对前面所学知识的复习和深化. 我们都知道,随着 Kubernetes.Docker 等技术的普及,越来越多的企业,都已经走上了应用程序容器化的道路.我相信,你在了解学习这些技术的同时,一定也听说过不少,基于 Dock…

一.上节回顾 前几节,我们一起学习了文件系统和磁盘 I/O 的工作原理,以及相应的性能分析和优化方法.接下来,我们将进入下一个重要模块—— Linux 的网络子系统. 由于网络处理的流程最复杂,跟我们前面讲到的进程调度.中断处理.内存管理以及 I/O等都密不可分,所以,我把网络模块作为最后一个资源模块来讲解. 同 CPU.内存以及 I/O 一样,网络也是 Linux 系统最核心的功能.网络是一种把不同计算机或网络设备连接到一起的技术,它本质上是一种进程间通信方式,特别是跨系统的进程间通信,必须要…

一.上节回顾 前面内容,我们学习了 Linux 网络的基础原理以及性能观测方法.简单回顾一下,Linux网络基于 TCP/IP 模型,构建了其网络协议栈,把繁杂的网络功能划分为应用层.传输层.网络层.网络接口层等四个不同的层次,既解决了网络环境中设备异构的问题,也解耦了网络协议的复杂性. 基于 TCP/IP 模型,我们还梳理了 Linux 网络收发流程和相应的性能指标.在应用程序通过套接字接口发送或者接收网络包时,这些网络包都要经过协议栈的逐层处理.我们通常用带宽.吞吐.延迟.PPS 等来衡量网…

一.上节回顾 上一节,我们学习了 DNS 性能问题的分析和优化方法.简单回顾一下,DNS 可以提供域名和 IP 地址的映射关系,也是一种常用的全局负载均衡(GSLB)实现方法. 通常,需要暴露到公网的服务,都会绑定一个域名,既方便了人们记忆,也避免了后台服务 IP 地址的变更影响到用户. 不过要注意,DNS 解析受到各种网络状况的影响,性能可能不稳定.比如公网延迟增大,缓存过期导致要重新去上游服务器请求,或者流量高峰时 DNS 服务器性能不足等,都会导致 DNS 响应的延迟增大. 此时,可以借助…

一.上节回顾 上一节,我带你学习了 tcpdump 和 Wireshark 的使用方法,并通过几个案例,带你用这两个工具实际分析了网络的收发过程.碰到网络性能问题,不要忘记可以用 tcpdump 和Wireshark 这两个大杀器,抓取实际传输的网络包,排查潜在的性能问题. 今天,我们一起来看另外一个问题,怎么缓解 DDoS(Distributed Denial of Service)带来的性能下降问题. 二.DDoS 简介 1.DDoS 简介 DDoS 的前身是 DoS(Denail of S…

一.上节回顾 上一节,我们学习了碰到分布式拒绝服务(DDoS)的缓解方法.简单回顾一下,DDoS利用大量的伪造请求,导致目标服务要耗费大量资源,来处理这些无效请求,进而无法正常响应正常用户的请求. 由于 DDoS 的分布式.大流量.难追踪等特点,目前确实还没有方法,能够完全防御DDoS 带来的问题,我们只能设法缓解 DDoS 带来的影响. 比如,你可以购买专业的流量清洗设备和网络防火墙,在网络入口处阻断恶意流量,只保留正常流量进入数据中心的服务器. 在 Linux 服务器中,你可以通过内核调优.…

一.上节回顾 上一节,我们学习了 NAT 的原理,明白了如何在 Linux 中管理 NAT 规则.先来简单复习一下. NAT 技术能够重写 IP 数据包的源 IP 或目的 IP,所以普遍用来解决公网 IP 地址短缺的问题.它可以让网络中的多台主机,通过共享同一个公网 IP 地址,来访问外网资源.同时,由于 NAT 屏蔽了内网网络,也为局域网中机器起到安全隔离的作用. Linux 中的 NAT ,基于内核的连接跟踪模块实现.所以,它维护每个连接状态的同时,也对网络性能有一定影响.那么,碰到 NAT…

一.上节回顾 上一节,我们一起学习了如何分析网络丢包的问题,特别是从链路层.网络层以及传输层等主要的协议栈中进行分析. 不过,通过前面这几层的分析,我们还是没有找出最终的性能瓶颈.看来,还是要继续深挖才可以.今天,我们就来继续分析这个未果的案例. 在开始下面的内容前,你可以先回忆一下上节课的内容,并且自己动脑想一想,除了我们提到的链路层.网络层以及传输层之外,还有哪些潜在问题可能会导致丢包呢? 二.iptables 首先我们要知道,除了网络层和传输层的各种协议,iptables 和内核的连接跟踪…

一.上节回顾 上一期,我们一起梳理了,网络时不时丢包的分析定位和优化方法.先简单回顾一下.网络丢包,通常会带来严重的性能下降,特别是对 TCP 来说,丢包通常意味着网络拥塞和重传,进而会导致网络延迟增大以及吞吐量降低. 而分析丢包问题,还是用我们的老套路,从 Linux 网络收发的流程入手,结合 TCP/IP 协议栈的原理来逐层分析. 其实,在排查网络问题时,我们还经常碰到的一个问题,就是内核线程的 CPU 使用率很高.比如,在高并发的场景中,内核线程 ksoftirqd 的 CPU 使用率通常…

一.上节回顾 上一节,我以 ksoftirqd CPU 使用率高的问题为例,带你一起学习了内核线程 CPU 使用率高时的分析方法.先简单回顾一下. 当碰到内核线程的资源使用异常时,很多常用的进程级性能工具,并不能直接用到内核线程上.这时,我们就可以使用内核自带的 perf 来观察它们的行为,找出热点函数,进一步定位性能瓶颈.不过,perf 产生的汇总报告并不直观,所以我通常也推荐用火焰图来协助排查. 其实,使用 perf 对系统内核线程进行分析时,内核线程依然还在正常运行中,所以这种方法也被称为…

一.环境准备 1.安装软件包 终端1 机器配置:2 CPU,8GB 内存 预先安装 docker.sysstat.perf等工具 [root@luoahong ~]# docker -v Docker version 18.09.1, build 4c52b90 [root@luoahong ~]# rpm -qa|grep sysstat sysstat-12.1.2-1.x86_64 终端2 机器配置:1 CPU,2GB 内存 预先安装ab 等工具 [root@nfs ~]#yum -y i…