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性能之巔:洞悉系統.企業與云計算 版權信息
- ISBN：9787121267925
- 條形碼：9787121267925 ; 978-7-121-26792-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
性能之巔:洞悉系統.企業與云計算 本書特色
通曉性能調優、運維、分析 Linkedin、Intel、EMC、阿里、百度、新浪、觸控科技眾牛作序推薦 DTrace之父扛鼎巨著大型企業服務、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：如何得到精確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**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。 我做分布式機器學習系統有八年了，其間很多時候要面對系統分析的問題。但是坦誠的說，大部分情況下我都只能盡快地找一個“近似”方法，處在沒有時間深入琢磨上述系統問題的窘境。看到《系能之巔：洞悉系統、企業與云計算》一書之后，不禁眼前一亮。這本書從緒論之后，就開始介紹“方法”——概念、模型、觀測和實驗手段。作者不僅利用操作系統自帶的觀測工具，還自己開發了一套深入分析觀測結果的腳本，這就是有名的DTrace Toolkit(大家可以直接找來使用)。《性能之巔》一書介紹的實驗和觀測方法，包括內存、CPU、文件系統、存儲硬件、網絡等各個方面。而且，在介紹方法之前會深入介紹系統原理——我沒法期望更多了！ ——王益 Linkedin高級主任分析師 書的作者Gregg先生是業內性能優化方面大名鼎鼎的人物，早年在Sun公司的時候是性能主管和內核工程師，也是大名鼎鼎的DTrace的開發人員，要知道DTrace可是眾多trace類工具中*著名的，并且先后被移植到了很多別的OS上。全書統篇都在討論性能優化，對于所有相關問題的認識，我相信讀者在通讀全書后會有不一樣的感覺。記住，不要只讀一遍，每一遍都必有不同的體會。 ——叢磊 新浪SAE創始人/總負責人 與軟件瑕疵類似，性能問題也可能危害巨大！更可怕的是，性能方面的問題容易促發隱藏在軟件深處的瑕疵，直接導致軟件崩潰或者其它無法預計的故障。不論調試，還是調優，對軟件工程師的技術要都求很高。很高興看到有這樣一本關于系統優化的好書引進到國內。 ——張銀奎 資深調試專家，《軟件調試》和《格蠹匯編》作者 2015年7月22日于上海格蠹軒 縱觀全書，作者建立了系統性能優化的體系框架，并且骨肉豐滿。很明顯，他不僅擅長某方面的性能優化，更是全方位的專家，加之作為DTrace(一種可動態檢測進程等狀態的工具)主要開發者，使得本書的說服力和含金量大增。本書讓我們有機會系統學習和掌握性能優化的各方面，有機會建立一種高屋建瓴的全局觀，在面對復雜系統問題時再不會手足無措，或只能盲人摸象。Linux系統演化至今，*基礎的體系架構和關鍵組件并未發生多大改變，這使得這本好書即使再歷經多年，價值毫無衰減，反而歷久彌新。 ——蕭田國 觸控科技運維總監 高效運維社區創始人 《性能之巔》以一種奇妙而到位的方式，把高屋建瓴的視角和腳踏實地的實踐結合了起來，對性能這一復雜、微妙甚至有些神秘的話題進行了外科手術式的解析，讀來真是讓人感覺豁然開朗。 全書以罕見的遍歷式結構，對軟件系統的每一個部件都如庖丁解牛般加以剖析，幾乎涉及到業務的每一個細節。然而，這些細節并非簡單的羅列，而是每一段論述都與具體的角色和場景緊密結合，取舍之間極見智慧。方法論更是不單說理，而是通過一個又一個的具體實例，逐步地建構起來，并反復運用于各個部件之上，使讀者明白原理普適性的同時也知道怎樣舉一反三。 ——高博 青年計算機學會論壇(YOCSEF)會員，文津獎得主，《研究之美》譯者 性能問題一直是個熱門話題，分布式系統時代更成為擺在開發運維人員面前的巨大難題。本書采用了自下而上的結構，從底層的操作系統、CPU、磁盤等基礎元素開始，到工作原理層面分析性能受到的各種不同影響，以及如何評估、衡量各項性能指標，讓讀者知其所以然，在面對實際情況時能夠更有針對性地做出判斷和決定，而不是機械地、教條地行事。本書提供案例，手把手展示實際性能問題的排查調優過程。讀者可據此結合業務系統實際情況展開工作。本書還對常用性能分析工具的使用和擴展做了詳細介紹，這對日常工作效率的提升有很大的幫助。無論開發還是運維人員，無論設計、編碼或排查調優，本書都能發揮重要的參考作用，尤其適合常備案頭。 ——林應 淘寶技術部高級技術專家
性能之巔:洞悉系統.企業與云計算 內容簡介
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。靠前知名的性能優化專家Brendan Gregg匯集了優選進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可靠性挑戰；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。
性能之巔:洞悉系統.企業與云計算 目錄
目錄
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 UNIX 90
3．3．2 基于Solaris 90
3．3．3 基于Linux 93
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 /proc 103
4．2．2 /sys 108
4．2．3 kstat 109
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 DTrace 114
4．3．1 靜態和動態跟蹤 115
4．3．2 探針 116
4．3．3 provider 116
4．3．4 參數 117
4．3．5 D語言 117
4．3．6 內置變量 118
4．3．7 action 118
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 SystemTap 124
4．4．1 探針 124
4．4．2 tapset 125
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 perf 128
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/O 139
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 CPU 162
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，IPC 167
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 uptime 192
6．6．2 vmstat 194
6．6．3 mpstat 195
6．6．4 sar 197
6．6．5 ps 198
6．6．6 top 199
6．6．7 prstat 200
6．6．8 pidstat 201
6．6．9 time和ptime 202
6．6．10 DTrace 203
6．5．11 SystemTap 209
6．6．12 perf 209
6．6．13 cpustat 215
6．6．14 其他工具 216
6．6．15 可視化 216
6．7 實驗 219
6．7．1 Ad Hoc 219
6．7．2 SysBench 220
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 251
7．4．5 性能監測 251
7．4．6 泄漏檢測 252
7．4．7 靜態性能調優 252
7．4．8 資源控制 253
7．4．9 微基準測試 253
7．5 分析 253
7．5．1 vmstat 254
7．5．2 sar 256
7．5．3 slabtop 259
7．5．4 ：：kmstat 260
7．5．5 ps 261
7．5．6 top 262
7．5．7 prstat 263
7．5．8 pmap 264
7．5．9 DTrace 265
7．5．10 SystemTap 269
7．5．11 其他工具 269
7．6 調優 270
7．6．1 可調參數 271
7．6．2 多個頁面大小 273
7．6．3 分配器 274
7．6．4 資源控制 274
7．7 練習 274
7．8 參考資料 276
第8章 文件系統 278
8．1 術語 279
8．2 模型 279
8．2．1 文件系統接口 279
8．2．2 文件系統緩存 280
8．2．3 二級緩存 281
8．3 概念 281
8．3．1 文件系統延時 281
8．3．2 緩存 282
8．3．3 隨機與順序I/O 282
8．3．4 預取 283
8．3．5 預讀 284
8．3．6 寫回緩存 284
8．3．7 同步寫 284
8．3．8 裸I/O和直接I/O 285
8．3．9 非阻塞I/O 285
8．3．10 內存映射文件 286
8．3．11 元數據 286
8．3．12 邏輯I/O vs．物理I/O 287
8．3．13 操作并非不平等 288
8．3．14 特殊文件系統 289
8．3．15 訪問時間戳 289
8．3．16 容量 289
8．4 架構 290
8．4．1 文件系統I/O棧 290
8．4．2 VFS 291
8．4．3 文件系統緩存 291
8．4．4 文件系統特性 296
8．4．5 文件系統種類 297
8．4．6 卷和池 302
8．5 方法 303
8．5．1 磁盤分析 304
8．5．2 延時分析 304
8．5．3 負載特征歸納 306
8．5．4 性能監控 308
8．5．5 事件跟蹤 308
8．5．6 靜態性能調優 309
8．5．7 緩存調優 310
8．5．8 負載分離 310
8．5．9 內存文件系統 310
8．5．10 微型基準測試 310
8．6 分析 312
8．6．1 vfsstat 312
8．6．2 fsstat 313
8．6．3 strace、truss 314
8．6．4 DTrace 314
8．6．5 SystemTap 323
8．6．6 LatencyTOP 323
8．6．7 free 324
8．6．8 top 324
8．6．9 vmstat 324
8．6．10 sar 325
8．6．11 slabtop 326
8．6．12 mdb ：：kmastat 327
8．6．13 fcachestat 327
8．6．14 /proc/meminfo 328
8．6．15 mdb ：：memstat 328
8．6．16 kstat 329
8．6．17 其他工具 330
8．6．18 可視化 331
8．7 實驗 331
8．7．1 Ad Hoc 332
8．7．2 微型基準測試工具 332
8．7．3 緩存寫回 334
8．8 調優 334
8．8．1 應用程序調用 335
8．8．2 ext3 336
8．8．3 ZFS 336
8．9 練習 338
8．10 參考資料 339
第9章 磁盤 341
9．1 術語 342
9．2 模型 342
9．2．1 簡單磁盤 342
9．2．2 緩存磁盤 343
9．2．3 控制器 344
9．3 概念 344
9．3．1 測量時間 344
9．3．2 時間尺度 346
9．3．3 緩存 347
9．3．4 隨機 vs 連續I/O 347
9．3．5 讀/寫比 348
9．3．6 I/O大小 348
9．3．7 IOPS并不平等 349
9．3．8 非數據傳輸磁盤命令 349
9．3．9 使用率 349
9．3．10 飽和度 350
9．3．11 I/O等待 350
9．3．12 同步 vs 異步 351
9．3．13 磁盤 vs 應用程序I/O 351
9．4 架構 352
9．4．1 磁盤類型 352
9．4．2 接口 357
9．4．3 存儲類型 358
9．4．4 操作系統磁盤I/O棧 360
9．5 方法 363
9．5．1 工具法 364
9．5．2 USE方法 364
9．5．3 性能監控 365
9．5．4 負載特征歸納 366
9．5．5 延時分析 367
9．5．6 事件跟蹤 368
9．5．7 靜態性能調優 369
9．5．8 緩存調優 370
9．5．9 資源控制 370
9．5．10 微基準測試 370
9．5．11 伸縮 371
9．6 分析 372
9．6．1 iostat 373
9．6．2 sar 380
9．6．3 pidstat 381
9．6．4 DTrace 382
9．6．5 SystemTap 390
9．6．6 perf 390
9．6．7 iotop 391
9．6．8 iosnoop 393
9．6．9 blktrace 396
9．6．10 MegaCli 397
9．6．11 smartctl 398
9．6．12 可視化 399
9．7 實驗 402
9．7．1 Ad Hoc 402
9．7．2 自定義負載生成器 403
9．7．3 微基準測試工具 403
9．7．4 隨機讀示例 403
9．8 調優 404
9．8．1 操作系統可調參數 404
9．8．2 磁盤設備可調參數 406
9．8．3 磁盤控制器可調參數 406
9．9 練習 407
9．10 參考資料 408
第10章 網絡 410
10．1 術語 411
10．2 模型 411
10．2．1 網絡接口 411
10．2．2 控制器 412
10．2．3 協議棧 412
10．3 概念 413
10．3．1 網絡和路由 413
10．3．2 協議 414
10．3．3 封裝 414
10．3．4 包長度 414
10．3．5 延時 415
10．3．6 緩沖 417
10．3．7 連接積壓隊列 417
10．3．8 接口協商 417
10．3．9 使用率 418
10．3．10 本地連接 418
10．4 架構 418
10．4．1 協議 418
10．4．2 硬件 421
10．4．3 軟件 423
10．5 方法 427
10．5．1 工具法 428
10．5．2 USE方法 428
10．5．3 工作負載特征歸納 429
10．5．4 延時分析 430
10．5．5 性能監測 431
10．5．6 數據包嗅探 431
10．5．7 TCP分析 432
10．5．8 挖掘分析 433
10．5．9 靜態性能調優 433
10．5．10 資源控制 434
10．5．11 微基準測試 434
10．6 分析 435
10．6．1 netstat 435
10．6．2 sar 440
10．6．3 ifconfig 442
10．6．4 ip 443
10．6．5 nicstat 443
10．6．6 dladm 444
10．6．7 ping 445
10．6．8 traceroute 445
10．6．9 pathchar 446
10．6．10 tcpdump 446
10．6．11 snoop 447
10．6．12 Wireshark 450
10．6．13 DTrace 450
10．6．14 SystemTap 461
10．6．15 perf 461
10．6．16 其他工具 462
10．7 實驗 463
10．7．1 iperf 463
10．8 調優 464
10．8．1 Linux 465
10．8．2 Solaris 467
10．8．3 配置 469
10．9 練習 470
10．10 參考 471
第11章 云計算 473
11．1 背景 474
11．1．1 性價比 474
11．1．2 可擴展的架構 474
11．1．3 容量規劃 475
11．1．4 存儲 477
11．1．5 多租戶 477
11．2 OS虛擬化 478
11．2．1 系統開銷 479
11．2．2 資源控制 481
11．2．3 可觀測性 484
11．3 硬件虛擬化 489
11．3．1 系統開銷 490
11．3．2 資源控制 495
11．3．3 可觀測性 498
11．4 比較 503
11．5 練習 505
11．6 參考資料 506
第12章 基準測試 508
12．1 背景 508
12．1．1 事情 509
12．1．2 有效的基準測試 509
12．1．3 基準測試之罪 511
12．2 基準測試的類型 516
12．2．1 微基準測試 517
12．2．2 模擬 518
12．2．3 回放 519
12．2．4 行業標準 519
12．3 方法 521
12．3．1 被動基準測試 521
12．3．2 主動基準測試 522
12．3．3 CPU剖析 524
12．3．4 USE方法 525
12．3．5 工作負載特征歸納 526
12．3．6 自定義基準測試 526
12．3．7 逐漸增加負載 526
12．3．8 完整性檢查 528
12．3．9 統計分析 529
12．4 基準測試問題 530
12．5 練習 531
12．6 參考 532
第13章 案例研究 534
13．1 案例研究：紅鯨 534
13．1．1 問題陳述 535
13．1．2 支持 536
13．1．3 上手 537
13．1．4 選擇征途 538
13．1．5 USE方法 539
13．1．6 我們做完了嗎 542
13．1．7 二度出擊 542
13．1．8 基礎 543
13．1．9 忽略紅鯨 544
13．1．10 審問內核 545
13．1．11 為什么 546
13．1．12 尾聲 548
13．2 結語 548
13．3 附加信息 549
13．4 參考 549
附錄A USE法：Linux 551
附錄B USE法：Solaris 556
附錄C sar 總結 561
附錄D DTrace單行命令 563
附錄E 從DTrace到SystemTap 573
附錄F 精選練習題答案 582
附錄G 系統性能名人錄 585
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 UNIX 90
3．3．2 基于Solaris 90
3．3．3 基于Linux 93
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 /proc 103
4．2．2 /sys 108
4．2．3 kstat 109
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 DTrace 114
4．3．1 靜態和動態跟蹤 115
4．3．2 探針 116
4．3．3 provider 116
4．3．4 參數 117
4．3．5 D語言 117
4．3．6 內置變量 118
4．3．7 action 118
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 SystemTap 124
4．4．1 探針 124
4．4．2 tapset 125
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 perf 128
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/O 139
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 CPU 162
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，IPC 167
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 uptime 192
6．6．2 vmstat 194
6．6．3 mpstat 195
6．6．4 sar 197
6．6．5 ps 198
6．6．6 top 199
6．6．7 prstat 200
6．6．8 pidstat 201
6．6．9 time和ptime 202
6．6．10 DTrace 203
6．5．11 SystemTap 209
6．6．12 perf 209
6．6．13 cpustat 215
6．6．14 其他工具 216
6．6．15 可視化 216
6．7 實驗 219
6．7．1 Ad Hoc 219
6．7．2 SysBench 220
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 251
7．4．5 性能監測 251
7．4．6 泄漏檢測 252
7．4．7 靜態性能調優 252
7．4．8 資源控制 253
7．4．9 微基準測試 253
7．5 分析 253
7．5．1 vmstat 254
7．5．2 sar 256
7．5．3 slabtop 259
7．5．4 ：：kmstat 260
7．5．5 ps 261
7．5．6 top 262
7．5．7 prstat 263
7．5．8 pmap 264
7．5．9 DTrace 265
7．5．10 SystemTap 269
7．5．11 其他工具 269
7．6 調優 270
7．6．1 可調參數 271
7．6．2 多個頁面大小 273
7．6．3 分配器 274
7．6．4 資源控制 274
7．7 練習 274
7．8 參考資料 276
第8章 文件系統 278
8．1 術語 279
8．2 模型 279
8．2．1 文件系統接口 279
8．2．2 文件系統緩存 280
8．2．3 二級緩存 281
8．3 概念 281
8．3．1 文件系統延時 281
8．3．2 緩存 282
8．3．3 隨機與順序I/O 282
8．3．4 預取 283
8．3．5 預讀 284
8．3．6 寫回緩存 284
8．3．7 同步寫 284
8．3．8 裸I/O和直接I/O 285
8．3．9 非阻塞I/O 285
8．3．10 內存映射文件 286
8．3．11 元數據 286
8．3．12 邏輯I/O vs．物理I/O 287
8．3．13 操作并非不平等 288
8．3．14 特殊文件系統 289
8．3．15 訪問時間戳 289
8．3．16 容量 289
8．4 架構 290
8．4．1 文件系統I/O棧 290
8．4．2 VFS 291
8．4．3 文件系統緩存 291
8．4．4 文件系統特性 296
8．4．5 文件系統種類 297
8．4．6 卷和池 302
8．5 方法 303
8．5．1 磁盤分析 304
8．5．2 延時分析 304
8．5．3 負載特征歸納 306
8．5．4 性能監控 308
8．5．5 事件跟蹤 308
8．5．6 靜態性能調優 309
8．5．7 緩存調優 310
8．5．8 負載分離 310
8．5．9 內存文件系統 310
8．5．10 微型基準測試 310
8．6 分析 312
8．6．1 vfsstat 312
8．6．2 fsstat 313
8．6．3 strace、truss 314
8．6．4 DTrace 314
8．6．5 SystemTap 323
8．6．6 LatencyTOP 323
8．6．7 free 324
8．6．8 top 324
8．6．9 vmstat 324
8．6．10 sar 325
8．6．11 slabtop 326
8．6．12 mdb ：：kmastat 327
8．6．13 fcachestat 327
8．6．14 /proc/meminfo 328
8．6．15 mdb ：：memstat 328
8．6．16 kstat 329
8．6．17 其他工具 330
8．6．18 可視化 331
8．7 實驗 331
8．7．1 Ad Hoc 332
8．7．2 微型基準測試工具 332
8．7．3 緩存寫回 334
8．8 調優 334
8．8．1 應用程序調用 335
8．8．2 ext3 336
8．8．3 ZFS 336
8．9 練習 338
8．10 參考資料 339
第9章 磁盤 341
9．1 術語 342
9．2 模型 342
9．2．1 簡單磁盤 342
9．2．2 緩存磁盤 343
9．2．3 控制器 344
9．3 概念 344
9．3．1 測量時間 344
9．3．2 時間尺度 346
9．3．3 緩存 347
9．3．4 隨機 vs 連續I/O 347
9．3．5 讀/寫比 348
9．3．6 I/O大小 348
9．3．7 IOPS并不平等 349
9．3．8 非數據傳輸磁盤命令 349
9．3．9 使用率 349
9．3．10 飽和度 350
9．3．11 I/O等待 350
9．3．12 同步 vs 異步 351
9．3．13 磁盤 vs 應用程序I/O 351
9．4 架構 352
9．4．1 磁盤類型 352
9．4．2 接口 357
9．4．3 存儲類型 358
9．4．4 操作系統磁盤I/O棧 360
9．5 方法 363
9．5．1 工具法 364
9．5．2 USE方法 364
9．5．3 性能監控 365
9．5．4 負載特征歸納 366
9．5．5 延時分析 367
9．5．6 事件跟蹤 368
9．5．7 靜態性能調優 369
9．5．8 緩存調優 370
9．5．9 資源控制 370
9．5．10 微基準測試 370
9．5．11 伸縮 371
9．6 分析 372
9．6．1 iostat 373
9．6．2 sar 380
9．6．3 pidstat 381
9．6．4 DTrace 382
9．6．5 SystemTap 390
9．6．6 perf 390
9．6．7 iotop 391
9．6．8 iosnoop 393
9．6．9 blktrace 396
9．6．10 MegaCli 397
9．6．11 smartctl 398
9．6．12 可視化 399
9．7 實驗 402
9．7．1 Ad Hoc 402
9．7．2 自定義負載生成器 403
9．7．3 微基準測試工具 403
9．7．4 隨機讀示例 403
9．8 調優 404
9．8．1 操作系統可調參數 404
9．8．2 磁盤設備可調參數 406
9．8．3 磁盤控制器可調參數 406
9．9 練習 407
9．10 參考資料 408
第10章 網絡 410
10．1 術語 411
10．2 模型 411
10．2．1 網絡接口 411
10．2．2 控制器 412
10．2．3 協議棧 412
10．3 概念 413
10．3．1 網絡和路由 413
10．3．2 協議 414
10．3．3 封裝 414
10．3．4 包長度 414
10．3．5 延時 415
10．3．6 緩沖 417
10．3．7 連接積壓隊列 417
10．3．8 接口協商 417
10．3．9 使用率 418
10．3．10 本地連接 418
10．4 架構 418
10．4．1 協議 418
10．4．2 硬件 421
10．4．3 軟件 423
10．5 方法 427
10．5．1 工具法 428
10．5．2 USE方法 428
10．5．3 工作負載特征歸納 429
10．5．4 延時分析 430
10．5．5 性能監測 431
10．5．6 數據包嗅探 431
10．5．7 TCP分析 432
10．5．8 挖掘分析 433
10．5．9 靜態性能調優 433
10．5．10 資源控制 434
10．5．11 微基準測試 434
10．6 分析 435
10．6．1 netstat 435
10．6．2 sar 440
10．6．3 ifconfig 442
10．6．4 ip 443
10．6．5 nicstat 443
10．6．6 dladm 444
10．6．7 ping 445
10．6．8 traceroute 445
10．6．9 pathchar 446
10．6．10 tcpdump 446
10．6．11 snoop 447
10．6．12 Wireshark 450
10．6．13 DTrace 450
10．6．14 SystemTap 461
10．6．15 perf 461
10．6．16 其他工具 462
10．7 實驗 463
10．7．1 iperf 463
10．8 調優 464
10．8．1 Linux 465
10．8．2 Solaris 467
10．8．3 配置 469
10．9 練習 470
10．10 參考 471
第11章 云計算 473
11．1 背景 474
11．1．1 性價比 474
11．1．2 可擴展的架構 474
11．1．3 容量規劃 475
11．1．4 存儲 477
11．1．5 多租戶 477
11．2 OS虛擬化 478
11．2．1 系統開銷 479
11．2．2 資源控制 481
11．2．3 可觀測性 484
11．3 硬件虛擬化 489
11．3．1 系統開銷 490
11．3．2 資源控制 495
11．3．3 可觀測性 498
11．4 比較 503
11．5 練習 505
11．6 參考資料 506
第12章 基準測試 508
12．1 背景 508
12．1．1 事情 509
12．1．2 有效的基準測試 509
12．1．3 基準測試之罪 511
12．2 基準測試的類型 516
12．2．1 微基準測試 517
12．2．2 模擬 518
12．2．3 回放 519
12．2．4 行業標準 519
12．3 方法 521
12．3．1 被動基準測試 521
12．3．2 主動基準測試 522
12．3．3 CPU剖析 524
12．3．4 USE方法 525
12．3．5 工作負載特征歸納 526
12．3．6 自定義基準測試 526
12．3．7 逐漸增加負載 526
12．3．8 完整性檢查 528
12．3．9 統計分析 529
12．4 基準測試問題 530
12．5 練習 531
12．6 參考 532
第13章 案例研究 534
13．1 案例研究：紅鯨 534
13．1．1 問題陳述 535
13．1．2 支持 536
13．1．3 上手 537
13．1．4 選擇征途 538
13．1．5 USE方法 539
13．1．6 我們做完了嗎 542
13．1．7 二度出擊 542
13．1．8 基礎 543
13．1．9 忽略紅鯨 544
13．1．10 審問內核 545
13．1．11 為什么 546
13．1．12 尾聲 548
13．2 結語 548
13．3 附加信息 549
13．4 參考 549
附錄A USE法：Linux 551
附錄B USE法：Solaris 556
附錄C sar 總結 561
附錄D DTrace單行命令 563
附錄E 從DTrace到SystemTap 573
附錄F 精選練習題答案 582
附錄G 系統性能名人錄 585
展開全部
性能之巔:洞悉系統.企業與云計算 作者簡介
Brendan Gregg 是Joyent公司的首席性能工程師，負責分析云計算環境的性能和擴展，覆蓋從小型到大型的云計算環境和軟件棧的所有級別。他是DTrace一書的主作者（Prentice Hall出版社，2011年），是Solaris Performance and Tools一書的合著者（Prentice Hall出版社，2007年），撰寫了許多與系統性能相關的文章。他之前是Sun Microsystems公司的性能主管和內核工程師，同時也是性能顧問兼培訓師。是他開發了DTraceToolkit 和 ZFS L2ARC，他所開發的許多DTrace腳本都收錄在Mac OS X和Oracle Solaris 11的默認發行版中。性能的可視化是他最近從事的工作之一。徐章寧，1984年生，就讀于上海交通大學，碩士畢業后就職于EMC中國卓越研發集團，現任EMC公司高級系統管理工程師，從事軟件運維工作多年，鐘愛開源軟件。對各類知識有廣泛興趣，平日喜愛參與問答網站討論，熱愛讀書攝影和寫作。
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