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。
Java性能优化——操作系统性能监控_第1张图片
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
Java性能优化——操作系统性能监控_第2张图片
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) Java性能优化——操作系统性能监控_第3张图片 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 Java性能优化——操作系统性能监控_第4张图片

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

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