軟體效能問題正確定位思路
上回說了效能問題錯誤修復大法鑑賞,如果不給出正確方法,那就止步於笑談。那麼軟體出了效能問題,究竟應該如何去定位呢?
1.資源
首先,我們要明白一件事,軟體發生效能問題,必定是資源不夠用了。資源分為硬體資源和軟體資源,硬體資源有:
- CPU:記憶體插槽,核心,硬體執行緒
- 記憶體:DRAM,快取
- 網路:乙太網,WIFI,4G
- 儲存裝置:硬碟
- 控制器:儲存,網路
軟體資源有:
- 互斥鎖:鎖的平均佔用的時間是一個重要的指標,等待鎖的佇列側面反映了軟體的飽和度
- 執行緒池:有限的執行緒處理海量的工作,必然會有事務等待處理
- 程式/執行緒/協程容量:系統的程式/執行緒的數量是有上限的,在golang、erlang這種原生支援協程的語言中,協程的數量也不是無上限的
- 檔案描述符容量:系統的檔案描述符也是有上限的
2.資源使用的三個維度
資源在使用時有三個維度:utilization(使用率),saturation(飽和度),errors(錯誤)。我們必須要先弄清楚這三個概念,然後才能查詢效能問題。
2.1使用率
在規定的時間內,資源用於服務工作的時間百分比。
2.2飽和度
資源不能用於服務額外工作的程度,通常有等待佇列。飽和程度可以用排隊長度或者排隊所花時間來衡量。
2.3錯誤
軟體執行出錯。
3.USE方法
研究這三個維度,查詢效能問題的方法就叫USE方法,USE方法是一種研究高使用率、高飽和狀態下效能問題最有效的方法。
3.1工作流程
- 錯誤檢查優先順序最高的,不僅僅時因為修復錯誤的優先順序比較高,更因為錯誤更容易被發現(只要檢查錯誤日誌)。
- 使用率和飽和度也是有順序的,只有當使用率高達100%的時候,降低飽和度才有意義[1]。
- 當你使用USE方法的時候,很可能發現了不止一個效能問題,你關心的問題並不會在一開始就出現,你需要多選擇幾項資源,才能找到你所關心的效能問題。不過,理論上所有的效能問題都應該被修復(在成本允許的情況下)
3.2資源檢查
使用率有兩個紅線:60%,100%
根據排隊理論,60%意味著優先順序較低的工作將會被排在佇列後面執行。100%意味著該資源出現了嚴重的效能瓶頸,亟待解決。
飽和度:任何程度的飽和都是效能瓶頸。
錯誤:錯誤都是值得研究的,不僅僅是為了解決效能問題。
3.3收費站現象
假設高速公路的收費站,一整天的使用率是40%,你能據此斷定收費站在早高峰的時候沒有排隊嗎?
收費站現象表明了資源即使大部分情況下都是綽綽有餘,但是系統依然會出效能問題,只是需要在特定時間點才能觀察到。因此,我們還需要預留應急資源,或者非同步處理分擔峰值壓力。
4.作者的話
4.1吐槽
我一個研究服務端效能的文章竟然找不到話題節點,只能先借用移動效能測試的節點了,麻煩管理員加個服務端效能測試節點。
4.2注
[1] 更準確地說,應該是瞬時使用率高達100%
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