操作系統性能計數器、CPU分析、磁盤I/O分析、內存分析

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Window操作系統的主要性能技術器:

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Linux/UNIX 操作系統的主要性能計數器:
  Linux系統的命令和UXIN的有些差別,在UNIX系統下的主要計數器監控命令是vmstat、iostat、top、sar、sag(圖形方式,需要XServer 支持);而在linux中,沒有isostat命令。另外他們的輸出結果也稍有差別。

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  上面羅列了windows與linux系統下的性能計數器,分析一個操作系統的性能,應該查看哪些指標。那麼操作系統的載體是系統硬件。那麼硬件的性能直接影響着操作系統的性能。下面就簡單分析一下系統的硬件。CPU、內存、磁盤。

CPU分析

  CPU的性能對於計算機整體的性能起着主導作用。對於早期對計算機甚至直呼其CPU的型號,如 386 、486、奔三,奔四。

  那麼我們CPU性能最直接的評估就是查看其CPU工作頻率,就是CPU的時鐘頻率,單位爲是Hz。隨着CPU的發展,主頻由MHz現在的GHz

  (1GHz=1000MHz=1000000KHz=1000000000Hz)

  處理器除了主頻指標外,還有另外兩個密切相關的概念:倍頻與外頻。外頻是cpu的基準頻率,單位是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運行的速度,而且目前的絕大部分計算機系統中外頻與是內存與主板之間的同步運行速度,在這種方式下,可以理解爲CPU的外頻直接與內存相連通。實現兩都的同步運行狀態;倍頻即主頻與外頻之間的倍數。
  
  主頻 = 外頻 * 倍數
  
如何對CPU進行分析?

1)查看System\%Total Processor Time 性能計數器的計數值。

  該計數值用於體現服務器整體的處理利用率。對於多處理器來講,該數值體現的是所有CPU的平均利用率。如果該數值大於持續大於90% ,表示CPU有可能存在瓶頸。

2)查看每個CPU的Processor\%User Time

  Processor\%User Time是指系統的非核心消耗的CPU時間。如果該值較大,可以考慮通過算法優化來降低該值。如果該服務器是數據庫服務器,Processor\%User Time值大的原因很可能是數據庫的排序或是函數操作消耗了過多的CPU時間,此時可以考慮對數據庫進行優化。

3)查看Processor\%Processor Time 和 System\Processor Queue Length

  查看System\Processor Queue Length 計算器,當該計數器的值大於CPU數量的總數加1時,說明CPU產生了賭塞。但產生賭塞時,Processor\%Processor Time的值不一定很大,此時就必須查看CPU賭塞的原因。

4)查看%DPC Time

**%DPC Time** 是另一個需要關注的內容,該計數值越低越好。在多CPU系統中,如果該值大於50% 並且Processor\%Processor Time值非常高,則考慮加一個網卡來提高性能

磁盤I/O分析

硬盤應該是計算機硬件中發展最慢的設備,很多常見瓶頸都是由於硬盤的讀/寫速度慢導致的。提高硬盤讀/寫性能無非是提高轉速、提高單碟容量,增加緩存和更新接口,因爲傳統的硬盤是物理旋轉讀寫數據,所以轉速的提高相當困難;而提高單碟容量也存在一寫的技術瓶頸,1TB的單碟的容量想要突破還也需要時間。

  對於傳統的溫氏硬盤到現在速度也只能達到120MB/s的讀取速度,這個速度還真對大文件的讀寫,而對於服務器大量4KB的小文件讀/寫速度,會驚人的下跌至1MB不到,而對應的IOPS(每秒磁盤的讀/寫次數)會低得可憐,大量的數據都在排隊從硬盤上讀取到內存中,再利用內存的超大帶寬完成操作。這也是爲什麼內存大的系統比較快的原因。但內存的速度雖然比硬盤快得多,也有其致命的缺點,一旦斷電,內存中的數據將全部丟失。

 IOPS(Input/Output Per Second)每秒磁盤的輸入/輸出量(或讀/寫次數),是衡量磁盤性能的主要指標之一。IOPS是指單位時間內系統能處理的I/O請求數量,一般以每秒處理的I/O請求數量爲單位。

 另一個重要指標是數據吞吐量(Throughput),指單位時間內可以成功傳輸的數據數量。對於大量順序讀/寫應用,則更關注吞吐量指標。

傳統的溫氏硬盤完成一個I/O請求所花費的時間包括 尋道時間、旋轉延遲和數據傳輸時間三部分。

  * 尋道時間,是指將讀寫磁頭移動至正確的磁道上所需要的時間。目前磁盤的平均尋道時間一般在3~15ms

  * 旋轉延遲,是指盤片旋轉將請求數據所在扇區移至讀/寫磁頭下方所需要的時間。7200轉速的磁盤,平均旋轉言辭大於爲60 * 1000/7200/2=4.17ms

  * 數據傳輸時間,是指完成傳輸所請求的數據所需要的時間。目前SATA II 可達到300MB/s的接口數據傳輸速率。數據傳輸時間通常遠小於前兩部分時間。

如何分析磁盤I/O

1)與 Processor/Privileged Time 合併進行分析。

如果在Physical Disk 計算器,
只有%Disk Time 值較大,其它值都比較適中,則硬盤可能會是瓶頸。
若幾個值都比較大,且數值持續超過80% ,可能是內存泄漏。

2)根據Disk sec/Transfer 進行分析

一般來說,定義Transfer 數值小於15毫秒爲優秀,介於1520毫秒之間爲良好,3060毫秒之間爲可以接受,超過60毫秒則需要考慮更換硬盤或硬盤的RAID方式。(注意:各種不同的RAID其計算方式也不完全相同)

固態硬盤SSD是一種電子裝置,避免了傳統硬盤在尋道和旋轉上的時間花費,存儲單元尋址開銷大大降低,因些IOPS可以非常高

內存分析

1)查看Memory\Available Mbytes指標。

  這個計數器是描述系統可用內存的直接指標,在對系統進行操作系統級別的內存分析時,首先通過這個指標建立一個初步的印象,瞭解性能測試過程中系統是否仍然有足夠的內存可用。
如果這個指標的數據比較小,系統可能出現了內存方面的問題。

2)Pages/sec、Pages Read/sec 和Page Faults/sec指標

  操作系統經常會利用磁盤交換的方式提高系統可用的內存量或內存的使用效率。這三個指標直接反映了操作系統進行磁盤交換的頻度。

  如果Pages/sec 的計數器持續高於幾百,很可能會有內存方面的問題產生,但Pages/sec的值很大不一定表明內存有問題,而可能是運行使用內存映射文件的程序所導致。Page Faults/sec 值表示每秒發生頁面失效的次數,頁面失效次數越多,說明操作系統向內存讀取的次數越多。這時還需要查看Pages Read/sec 的計數值,該計數器的閥值爲5,如果計數值超過5,則可以判斷內存存在問題。

3)根據Physical Disk計數器的值分析性能瓶頸

   Physical Disk 計數器的分析包括對Pages Read/sec和 %Disk Time及Average Disk Queue Length 的分析。如果Pages Read/sec 很低,同時%Disk Time和Average Disk Queue Length 的值很高,則可能有磁盤瓶頸。但是,如果隊列長度增加的同時, Page Read/sec 並未降低,則是由於內存不足。

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