性能瓶颈分析整体思路

一、web应用的性能分析

1、首先，确定整体瓶颈在哪

依据请求的流程，可大致分为 前端 -> 网络 -> 后端 三段。其中前端性能这里不做讨论，网络的话，测试性能的时候最好保持网络干扰最小。

2、其次，确定后端瓶颈在哪

后端处理一条请求时，大概会经过 应用程序 -> 中间件 -> 应用程序 -> 数据库 4段，其中中间件可能有也有可能没有。

3、最后，逐步分析每个地方的瓶颈

分析应用程序、中间件、数据库瓶颈时，重要原则就是：CPU -> 内存 -> 网络 -> 磁盘（性能最慢的设备会是瓶颈点）

1）应用程序瓶颈：

• CPU：应用程序运行在内存中，性能开销一般是CPU闲置导致，所以增加多线程提高CPU利用率是最快的提升性能的方法。
• 内存：减少链表等需要内存寻址的操作
• 网络：避免在for循环中建立网络连接，以及等待磁盘IO
• 磁盘：避免在for循环中等待磁盘IO

2）中间件瓶颈：

      中间件大多为第三方产品，提高硬件设备性能是唯一的办法：建立集群（增加机器数量）、使用多核CPU、增加内存、使用千兆网卡和网线、使用固态硬盘等

3）数据库瓶颈：

• 磁盘：数据库的数据存在磁盘中，与磁盘进行IO交互是消耗性能最多的地方，减少磁盘访问可以最显著的提升效率（建立索引，优化sql，避免全盘扫描）
• 网络：如果数据库是独立部署的，网络传输是第二大消耗性能的地方，批量传输数据减少网络交互，分页技术减少返回数据都可以优化该处性能

二、Linux服务器性能分析—CPU

1、首先要确定CPU基础信息

使用lscpu命令查看 CPU配置信息。在 Linux 下，类似 lsxxx 这样的命令都是用来查看基本信息的，如 ls 查看当前目录文件信息，lscpu 就用来查看 CPU 信息，类似还有 lspci 查看 PCI 信息。

• Architecture: #架构 
• CPU(s): #逻辑cpu颗数 
• Thread(s) per core: #每个核心的线程数量 
• Core(s) per socket: #每颗物理CPU的核数
• CPU socket(s): #物理CPU个数 
• Vendor ID: #cpu厂商ID 
• CPU family: #cpu系列 
• Model: #型号 
• Stepping: #步进 
• CPU MHz: #cpu主频 
• Virtualization: #cpu支持的虚拟化技术 
• L1d cache: #一级缓存（google了下，这具体表示表示cpu的L1数据缓存） 
• L1i cache: #一级缓存（具体为L1指令缓存） 
• L2 cache: #二级缓存

2、计算cpu核数

• CPU总核数 =物理CPU个数 * 每颗物理CPU的核数 =2*4=8
• 总逻辑CPU数=物理CPU个数 * 每颗物理CPU的核数 * 超线程数* 复用比=2*4*2=16

一个核心就是一个物理线程，英特尔有个超线程技术可以把一个物理线程模拟出两个线程来用，充分发挥CPU性能。

3、CPU 使用情况分析

使用top命令查看cpu的使用情况

重点关注这么几个字段：

1）load average：三个数字分别表示最近 1 分钟，5 分钟和 15 分钟的负载，数值越大负载越重。一般要求不超过核数，比如对于单核情况要 < 1。如果机器长期处于高于核数的情况，说明机器 CPU 消耗严重了。

2）%Cpu(s)：表示当前 CPU 的使用情况，如果要查看所有核（逻辑核）的使用情况，可以按下数字 “1” 查看。这里有几个参数，表示如下：

• - us 用户空间占用 CPU 时间比例
• - sy 系统占用 CPU 时间比例
• - ni 用户空间改变过优先级的进程占用 CPU 时间比例
• - id CPU 空闲时间比
• - wa IO等待时间比（IO等待高时，可能是磁盘性能有问题了）
• - hi 硬件中断
• - si 软件中断
• - st steal time

3）每个进程的使用情况

这里可以罗列每个进程的使用情况，包括内存和 CPU 的，如果要看某个具体的进程，可以使用 top -p pid 查看。

三、Linux服务器性能分析—内存

1、使用free命令查看内存使用情况

这里存在一个计算公式， 还有个 shared 字段，这个是多进程的共享内存空间，不常用

MemTotal = used + free + buff/cache（单位 K）

我们注意到 free 很小，buff/cache 却很大，这是 Linux 的内存设计决定的，Linux 的想法是内存闲着反正也是闲着，不如拿出来做系统缓存和缓冲区，提高数据读写的速率。但是当系统内存不足时，buff/cache 会让出部分来，非常灵活的操作。

2、内存使用情况分析

使用top 命令查看内存使用情况。运行时默认是按照 CPU 利用率进行排序的，如果要按照内存排序，该怎么操作呢？两种方法，一种直接按 “M”（相应的按 “P” 是 CPU），另外一种是在键入 top 之后，按下 “F”，然后选择要排序的字段，再按下 “s” 确认即可。

可以看到，我按照 “%MEM” 排序的结果。这个结果对于查看系统占用内存较多的哪些进程是比较有用的。

然后这里我们会重点关注几个地方，上面横排区，和前面几个命令一样可以查看系统内存信息，中间标注的横条部分，和内存相关的有三个字段：VIRT、RES、SHR。

• VIRT：virtual memory usage，进程占用的虚拟内存大小。
• RES：resident memory usage，进程常驻内存大小，也就是实际内存占用情况，一般我们看进程占用了多少内存，就是看的这个值。
• SHR：shared memory，共享内存大小，不常用。

参考文章：

一文掌握 Linux 性能分析之内存篇

如何查看Linux的内存使用状况