性能之巔：洞悉系統、企業與云計算
大型網絡、云計算、大數據和虛擬計算機系統的快速部署已經為性能優化帶來了新的挑戰。本書為此提供了解決方案。國際知名的性能優化專家Brendan Gregg匯集了***的技術和工具來分析調優大型網絡或云計算的環境。本書...
大型網絡、云計算、大數據和虛擬計算機系統的快速部署已經為性能優化帶來了新的挑戰。本書為此提供了解決方案。國際知名的性能優化專家Brendan Gregg匯集了的技術和工具來分析調優大型網絡或云計算的環境。本書的內容包括現代化的性能分析和容量規劃；與云計算相關的新性能和性挑戰；方法、概念、術語、工具和指標；負載與結構問題的權衡；調整操作系統、CPU、內存、文件系統、磁盤、網絡和總線；調整虛擬系統；性能相關的編程語言問題，對C、 C 、 Java和node.js編寫的應用程序分析。
大型企業服務、云計算和虛擬計算系統都面臨著嚴重的性能挑戰。如今，國際知名的性能專家Brendan Gregg將業界驗證的方法、工具和指標融匯在一起，足以應對為復雜環境的分析和調優工作。《性能之巔》著力講述Linux和Unix的性能，但所論述的性能問題適用于所有操作系統。你將洞察到系統是如何工作與執行的，學習到如何分析和改進系統和應用程序性能的方法。
Gregg書中的示例都通過裸機和云端虛擬機做演示，所運行的系統包括基于Linux的Ubuntu、Fedora、CentOS和基于Illumos的Joyent SmartOS和OminiTI OmniOS。無論是CPU、內存、磁盤與網絡的"傳統"分析，還是像云計算和動態跟蹤這類新領域，本書系統地覆蓋了現代系統性能的方方面面。這本書還幫助你識別復雜性能中"未知的未知"——在你不知道的地方出現的瓶頸。本書還收納了一個詳實的研究實例，向你展示一個真實云計算問題是如何從頭到尾做分析的。
□ 現代性能分析與調優：術語、概念、模型、方法和技術
□ 動態跟蹤技術與工具，收錄DTrace、SystemTap和Perf示例
□ 內核內幕：揭示OS在做什么
□ 如何使用系統觀測工具、接口和框架
□ 理解和監控應用程序性能
□ 優化CPU：處理器、核、硬件線程、緩存、互聯與內核調度
□ 內存優化：虛擬內存、換頁、交換、內存架構、總線、地址空間與分配器
□ 文件系統I/O，包括緩存
□ 存儲設備/控制器、磁盤I/O工作負載、RAID，以及內核I/O
□ 網絡相關性能問題：協議、套接字、網卡和物理連接。
□ OS和基于硬件虛擬化的性能實現，以及云計算所遇到的新問題
□ 基準測試：如何得到的結果并避免一般性的錯誤
《性能之巔：洞悉系統、企業與云計算》是企業和云計算環境運維人員的必備指導：系統管理員、網絡管理員、數據庫管理員和Web管理員、開發工程師以及其他專業人員。對于新接觸性能優化的學生等人員，本書還提供了飽含Gregg豐富的教學經驗的練習題目。
Brendan Gregg 是Joyent公司的首席性能工程師，通過軟件棧分析性能和擴展。在Sun Microsystem公司(之后為Oracle)作為首席性能和內核工程師期間，他的工作包括開發ZFS L2ARC，這是一個利用閃速存儲器提升性能的文件系統。他還開發了許許多多的性能工具，部分工具收錄在Mac OS X和Oracle Solaris 11的發行版中。他近從事的工作覆蓋針對Linux和illumos內核分析的性能可視化。他還是《DTrace》(Prentice Hall出版社，2011年)和《Solaris Performance and Tools》的兩書合著者。
譯者介紹：
徐章寧，1984年生，畢業于上海交通大學，碩士畢業后一直從事軟件運維工作，在云存儲與虛擬化領域浸沁多年，現于百度公司擔任高級運維工程師，致力于大數據方向運維。鐘愛開源軟件，平日熱愛讀書和寫作，《算法謎題》《編程格調》合譯者。
吳寒思，2010年畢業于南京大學軟件學院，目前就職于EMC公司核心技術部從事文件系統研發工作，擁有2項文件系統方面專利。對程序設計、系統存儲、云計算和操作系統有濃厚興趣。
陳磊，1979年生，畢業于同濟大學。從事網絡、系統和IT管理14年。曾就職于EMC中國研發集團，任實驗室經理。目前在互聯網金融企業負責基礎架構。興趣廣泛，尤其熱愛開源軟件和其它各類新興技術的探討和研究。
第1章 緒論1
1.1 系統性能1
1.2 人員2
1.3 事情3
1.4 視角4
1.5 性能是充滿挑戰的4
1.5.1 性能是主觀的4
1.5.2 系統是復雜的5
1.5.3 可能有多個問題并存6
1.6 延時6
1.7 動態跟蹤7
1.8 云計算8
1.9 案例研究8
1.9.1 緩慢的磁盤9
1.9.2 軟件變更10
1.9.3 更多閱讀12
第2章 方法13
2.1 術語14
2.2 模型14
2.2.1 受測系統15
2.2.2 排隊系統15
2.3 概念16
2.3.1 延時16
2.3.2 時間量級17
2.3.3 權衡三角18
2.3.4 調整的影響19
2.3.5 合適的層級19
2.3.6 性能建議的時間點20
2.3.7 負載vs.架構20
2.3.8 擴展性21
2.3.9 已知的未知22
2.3.10 指標23
2.3.11 使用率24
2.3.12 飽和度25
2.3.13 剖析26
2.3.14 緩存26
2.4 視角28
2.4.1 資源分析28
2.4.2 工作負載分析29
2.5 方法30
2.5.1 街燈反方法31
2.5.2 隨機變動反方法32
2.5.3 責怪他人反方法32
2.5.4 ad hoc核對清單法33
2.5.5 問題陳述法33
2.5.6 科學法34
2.5.7 診斷循環35
2.5.8 工具法35
2.5.9 USE方法36
2.5.10 工作負載特征歸納42
2.5.11 向下挖掘分析43
2.5.12 延時分析44
2.5.13 R方法45
2.5.14 事件跟蹤45
2.5.15 基礎線統計47
2.5.16 靜態性能調整47
2.5.17 緩存調優47
2.5.18 微基準測試48
2.6 建模49
2.6.1 企業vs.云49
2.6.2 可視化識別49
2.6.3 Amdahl擴展定律51
2.6.4 通用擴展定律52
2.6.5 排隊理論52
2.7 容量規劃56
2.7.1 資源極限56
2.7.2 因素分析58
2.7.3 擴展方案58
2.8 統計59
2.8.1 量化性能59
2.8.2 平均值60
2.8.3 標準方差、百分位數、中位數61
2.8.4 變異系數62
2.8.5 多重模態分布62
2.8.6 異常值63
2.9 監視63
2.9.1 基于時間的規律63
2.9.2 監測產品65
2.9.3 啟動以來的信息統計65
2.10 可視化65
2.10.1 線圖65
2.10.2 散點圖66
2.10.3 熱圖67
2.10.4 表面圖68
2.10.5 可視化工具69
2.11 練習70
2.12 參考70
第3章 操作系統72
3.1 術語72
3.2 背景73
3.2.1 內核73
3.2.2 棧76
3.2.2 中斷和中斷線程77
3.2.4 中斷優先級78
3.2.5 進程78
3.2.6 系統調用80
3.2.7 虛擬內存82
3.2.8 內存管理82
3.2.9 調度器83
3.2.10 文件系統84
3.2.11 緩存86
3.2.12 網絡87
3.2.13 設備驅動87
3.2.14 多處理器87
3.2.15 搶占88
3.2.16 資源管理88
3.2.17 觀測性89
3.3 內核89
3.3.1 UNIX90
3.3.2 基于Solaris90
3.3.3 基于Linux93
3.3.4 差異95
3.4 練習96
3.5 參考96
第4章 觀測工具98
4.1 工具類型98
4.1.1 計數器99
4.1.2 跟蹤100
4.1.3 剖析101
4.1.4 監視(sar)102
4.2 觀測來源103
4.2.1 /proc103
4.2.2 /sys108
4.2.3 kstat109
4.2.4 延時核算111
4.2.5 微狀態核算112
4.2.6 其他的觀測源112
4.3 DTrace114
4.3.1 靜態和動態跟蹤115
4.3.2 探針116
4.3.3 provider116
4.3.4 參數117
4.3.5 D語言117
4.3.6 內置變量118
4.3.7 action118
4.3.8 變量類型119
4.3.9 單行命令121
4.3.10 腳本121
4.3.11 開銷122
4.3.12 文檔和資源123
4.4 SystemTap124
4.4.1 探針124
4.4.2 tapset125
4.4.3 action和內置變量125
4.4.4 示例125
4.4.5 開銷127
4.4.6 文檔和資源128
4.5 perf128
4.6 觀測工具的觀測129
4.7 練習130
4.8 參考130
第5章 應用程序131
5.1 應用程序基礎131
5.1.1 目標132
5.1.2 常見情況的優化133
5.1.3 觀測性134
5.1.4 大O標記法134
5.2 應用程序性能技術135
5.2.1 選擇I/O尺寸135
5.2.2 緩存136
5.2.3 緩沖區136
5.2.4 輪詢136
5.2.5 并發和并行137
5.2.6 非阻塞I/O139
5.2.7 處理器綁定139
5.3 編程語言140
5.3.1 編譯語言140
5.3.2 解釋語言141
5.3.3 虛擬機142
5.3.4 垃圾回收142
5.4 方法和分析143
5.4.1 線程狀態分析143
5.4.2 CPU剖析146
5.4.3 系統調用分析148
5.4.4 I/O剖析154
5.4.5 工作負載特征歸納155
5.4.6 USE方法155
5.4.7 向下挖掘法156
5.4.8 鎖分析156
5.4.9 靜態性能調優159
5.5 練習160
5.6 參考161
第6章 CPU162
6.1 術語163
6.2 模型163
6.2.1 CPU架構163
6.2.2 CPU內存緩存164
6.2.3 CPU運行隊列165
6.3 概念165
6.3.1 時鐘頻率165
6.3.2 指令166
6.3.3 指令流水線166
6.3.4 指令寬度167
6.3.5 CPI，IPC167
6.3.6 使用率167
6.3.7 用戶時間/內核時間168
6.3.8 飽和度168
6.3.9 搶占168
6.3.10 優先級反轉169
6.3.11 多進程，多線程169
6.3.12 字長170
6.3.13 編譯器優化171
6.4 架構171
6.4.1 硬件171
6.4.2 軟件179
6.5 方法184
6.5.1 工具法184
6.5.2 USE方法185
6.5.3 負載特征歸納186
6.5.4 剖析187
6.5.5 周期分析188
6.5.6 性能監控189
6.5.7 靜態性能調優189
6.5.8 優先級調優189
6.5.9 資源控制190
6.5.10 CPU綁定190
6.5.11 微型基準測試191
6.5.12 擴展191
6.6 分析192
6.6.1 uptime192
6.6.2 vmstat194
6.6.3 mpstat195
6.6.4 sar197
6.6.5 ps198
6.6.6 top199
6.6.7 prstat200
6.6.8 pidstat201
6.6.9 time和ptime202
6.6.10 DTrace203
6.5.11 SystemTap209
6.6.12 perf209
6.6.13 cpustat215
6.6.14 其他工具216
6.6.15 可視化216
6.7 實驗219
6.7.1 Ad Hoc219
6.7.2 SysBench220
6.8 調優220
6.8.1 編譯器選項221
6.8.2 調度優先級和調度類221
6.8.3 調度器選項221
6.8.4 進程綁定223
6.8.5 獨占CPU組224
6.8.6 資源控制224
6.8.7 處理器選項(BIOS調優)224
6.9 練習225
6.10 參考資料226
第7章 內存228
7.1 術語229
7.2 概念229
7.2.1 虛擬內存230
7.2.2 換頁230
7.2.3 按需換頁231
7.2.4 過度提交233
7.2.5 交換233
7.2.6 文件系統緩存占用233
7.2.7 使用率和飽和度234
7.2.8 分配器234
7.2.9 字長234
7.3 架構234
7.3.1 硬件235
7.3.2 軟件239
7.3.3 進程地址空間244
7.4 方法248
7.4.1 工具法249
7.4.2 USE方法249
7.4.3 使用特征歸納250
7.4.4 周期分析25
