Java性能优化——操作系统性能监控

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1.CPU使用率

总述

CPU使用率可以分为用户态CPU使用率和系统态CPU使用率。
用户态CPU使用率：应用程序代码所执行的时间占CPU总执行时间的百分比。
系统态CPU使用率：应用程序调用操作系统代码所执行的时间占CPU总时间的百分比。如果较高，说明有共享资源的竞争或者大量IO交互操作。 减少系统态CPU使用率，将CPU更多的执行时间分配到应用程序本身，可以提高应用性能。
PS：要提升性能，除了CPU使用率，还要监控单位时间内执行的指令数、每条执行所需的周期等，防止等待状态也被当成了高效执行。

Windows监控CPU使用率

使用任务管理器进行监控。

左上角是CPU使用率总和，右上角是每个CPU的使用率，绿色代表每个CPU使用率，红色代表每个CPU的系统态使用率，前后两者的差代表用户态使用率。

2.CPU调度程序运行队列

总述

CPU调度程序运行队列就是那些已经准备好运行、正在等待可用CPU来执行他们的线程。
虚拟处理器个数= Runtime.getRuntime().availableProcessors()
当队列长度达到虚拟处理器个数的3-4倍时，就需要注意或者进行优化了。
对于上述情况有两种解决措施：

1. 增加CPU
2. 对应用程序的算法进行优化来改进CPU使用率。如减少垃圾回收的频率，或者换一个能完成任务但是所需CPU指令更少的算法。

Windows监控CPU调度程序队列

采用性能监视器来处理

用图形中显示的数值（0-100）除以比例10.0就是队列的长度。

3.内存使用率

总述

除了CPU，内存相关属性也会影响性能。如页面调度或页面交换、加锁、线程切换
页面交换：当执行应用程序所需要的内存超过可用物理内存时，就会发生页面交换。具体步骤为将应用程序中最少运行的部分腾出来，置换到磁盘上。如果要访问这部分程序，就需要再将它从磁盘置换到内存。这个步骤非常影响性能。

Windows监控内存利用率

命令typeperf –si 5 "\Memory\Available Mbytes" "\Memory\Pages/sec"（其中-si 5表示每隔5秒打印一次） 第一列为时间戳，第二列为可用内存，第三列为每秒页面调度
如果有页面调度，那么可能系统在进行页面交换。如果有页面调度，但内存充足并且系统没有页面交换的时候，说明有应用正在启动。

4.网络I/O使用率

###　总述 分布式java应用的性能和扩展性受到网络带宽和网络I/O性能的影响。如果发送到系统的网络请求太多，系统会排队处理，并导致阻塞，这样会产生延迟。

Windows监控网络I/O使用率

在任务管理器中

对网络I/O性能改进的建议

• 控制并减少请求响应
• 使用NIO。使用非阻塞socket，减少请求、响应的线程，每次读取请求信息的时候都尽量多的读，每次写响应信息的时候都尽量多的写，充分利用网络I/O。
• 使用NIO的时候不推荐使用jdk的原生nio，难写，容易出错，推荐使用成熟的nio框架。

5.磁盘I/O使用率

总述

磁盘I/O性能提升的策略：

1. 更快的存储设备
2. 文件系统扩展到多个磁盘
3. 操作系统调优，使得可以缓存大量的文件系统数据结构

减少磁盘I/O的同时也就减少了应用和系统打交道的次数，也就减少了系统态CPU使用率，也就提升了性能。通常使用办法就是利用缓存来处理IO，从而提升性能。

参考文献

Java性能优化权威指南

转载于:https://my.oschina.net/u/1378920/blog/480547