性能测试—Tomcat服务器监控

Posted 2021-06-18 西安川石

Tomcat服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，Tomcat是Apache 软件基金会(Apache Software Foundation)Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。

Tomcat是一个轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP程序的首选。所以在性能测试过程需要经常监控Tomcat服务器。

通常监控Tomcat服务器的方法有以下三种：

• 第一：使用Tomcat自带的status页进行监控。

• 第二：使用Java管理扩展监测工具Jconsole进行监控。

• 第三：使用Probe进行监控。

在本小节将对这三种监控方法进行详细的介绍。

一、status页监控

Status页对Tomcat监控的步骤如下：

• 步骤1：修改配置文件tomcat-users(该文件在Tomcat安装程序根目录中的conf文件夹中)，添加一个admin设置权限，在中添加的内容如下：

<role rolename="admin-gui"/><user username="admin" password="1234" roles="manager-gui"/>

• 步骤2：修改完成后，重启Tomcat服务器，在浏览器中输入URL(http://localhost:8080/)，如果是远程访问，访问的URL为http://IP:8080，如图10-4所示。

图10-4 Status Management页面

• 在Status Management页面，提供几种监控Tomcat的内容，主要包括Server status和Host Manager两个方面的内容。

• Server status主要是显示服务器相关的信息，主要包括：Server Information、JVM和接连器相关的内容。

• Server Information主要是显示了服务器配置的相关信息，如图10-5所示。

图10-5 Server Information内容

JVM部分主要显示了JVM的详细信息，包括JVM总的大小、剩余大小等相关信息，并统计了每个代所消耗内存的情况，当然如果需要看懂这些值，就必须和JVM设置相关的参数对照的来看，这样才可以更好的理解，当然如果要看详细的每个时间这个值的变化情况，这里是无法给到的。

图10-6 JVM信息

Free memory: 30.38 MB Total memory: 65.60 MB Max memory: 506.31 MBFree memory：空闲内存大小;Total memory：总内存大小;Max mermory：最大内存大小;

接连器在这里其实有两种：ajp和http两种连接器，我们一般看到多的是http的连接器，因为一般来说都是通过HTTP来发送请求的。HTTP连接器的内容如图10-7所示。

图10-7 HTTP连接器信息

Max threads: 300 Current thread count: 10 Current thread busy: 1 Keep alive sockets count: 1Max processing time: 2357 ms Processing time: 8.778 s Request count: 155 Error count: 2 Bytes received: 0.00 MB Bytes sent: 2.03 MBMax threads：最大线程数;Min spare threads：最小空闲线程数;Max spare threads：最大空闲线程数;Current thread count：最近运行的线程数;thread busy：正在运行的线程数;Max processing time：最大CPU时间;Processing time：CPU消耗总时间;Request count：请求总数;Error count：错误的请求数;Bytes received：接收字节数;Bytes sent：发送字节数;

关于请求阶段的有以下几种情况：

• P：表示正准备发送的请求;

• S：表示请求正在服务器端处理;

• F：表示已经完成的请求;

• R：表示即将发送的请求;

• K：表示当前活动的请求;

二、Jconsole监控

JConsole的图形用户界面是一个符合Java管理扩展(JMX)规范的监测工具，JConsole使用Java虚拟机(Java VM)，提供在Java平台上运行的应用程序的性能和资源消耗的信息。在Java平台，标准版(Java SE平台)6，JConsole的已经更新到目前的外观，类似于Windows和GNOME桌面(其他平台，将目前标准的Java图形的外观和感觉)，在这个文件中提出的屏幕截图是从Windows XP上运行的接口的一个实例。

Jconsole是一个可执行文件，在Java根目录下有一个bin文件，该文件下可以找到jconsole文件，单击可直接运行该程序，如果将该jconsole的路径设置为环境变量，那么可以直接在开始菜单运行命令中直接键jconsole命令，来运行jconsole程序，如果未设置为环境变量，那么则需要写全路径。

• 启动JConsole程序的方式有两种：一种是带参数的启动;另外一种是不带参数启动。

• 带参数启动JConsole启动时，又分有两种情况：一种是监控本地进和;另一种是远程监控;

本地监控的命令格式如下：

• JConsole processID

• processID是指应用程序的进程ID(PID)，可以使用以下方式确定一个应用程序的PID：

• 在UNIX或Linux系统，可以使用 ps命令找到正在运行的Java实例的PID;

• 在Windows系统上，可以使用任务管理器，找到java或者javaw进程的PID;

• 例如：如果监控JConsole程序，JConsole的进程号为5604，那么可以用下面的命令启动JConsole：

• JConsole 5604

• 远程监控的命令格式如下：

• JConsole 主机名：portNum

• 主机名是需要监听的主机，portNum是启动Java虚拟机时指定的JMX代理的端口号。

注意：使用JConsole监视本地应用程序在开发和创建原型是非常有用的，但不推荐用于生产环境，因为Jconsole本身也消耗大量的系统资源。

执行Jconsole程序时，不带任何参数命令，会弹出Jconsole新建链接对话框，如图10-6所示。

图10-6 Jconsole新建连接

Jconsole有两种监控方式：本地进程监控和远程监控。

• 选择本地进程监控，在下面的列表框中会列出与JConsole程序相同用户的进程，选择其中一个进程，单击连接按钮，即可以进行监控的主界面。

• 选择远程监控，需要的内容包括。主机名和JMX代理的端口号，以及访问服务器的用户名和密码。

当连接成功后，会弹出监控界面，如图10-7所示。

图10-7 监控主界面

监控的内容主要包括六个方面的内容：概述、内存、线程、类、VM摘要和MBean。

• 概要信息

概要信息监控界面主要包括堆内存使用情况、线程数、Java VM中加载类和CPU使用情况。选中各视图可以切换监控的时间片段，同时也可以将视图中的数据保存在一个逗号分隔(CSV)文件中。

• 内存信息

内存监控信息主要提供了内存消耗和内存池的信息，如图10-8所示。

图10-8 内存监控信息

内存监控信息主要监控了两类内存消耗的信息：堆和非堆内存，这两种内存也是Java虚拟机管理的两种内存，这两者都是Java虚拟机启动时创建的。

1. 堆内存是运行时数据区域，Java VM的所有类实例和数组分配内存，可能是固定或可变大小的堆。

2. 非堆内存包括在所有线程和Java虚拟机内部处理或优化所需的共享的方法。它存储了类的结构、运行常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，方法区在逻辑上是堆的一部分，看具体实现的方式。根据实现方式的不同，Java虚拟机可能不进行垃圾收集或压缩。与堆内存一样，方法区域可能是一个固定或可变大小，方法区的内存不需要是连续的。

除了方法区，Java虚拟机可能需要进行内部处理或优化，这也属于非堆内存的内存。例如，实时(JIT)编译器需要内存用于存储从Java虚拟机的高性能的代码翻译的机器码。

Jconsole提供的监控的堆和非堆的内存主要包括以下几类：

• Eden Space内存池：大多数对象初始化时分配的内存池;

• Survivor Space内存池：这个内存池包含的对象是回收Eden Space内存池后所幸存的对象;

• Tenured Gen内存池：这个内存池包含的对象是在Survivor Space内存池中已经存在一段时间的对象;

• Code Cache内存池：包括HotSpot Java VM的代码缓存和编译、存储代码所消耗的内存;

• Perm Gen[shared-rw]内存池：Perm Gen内存池中读写的区域;
  

• Perm Gen[shared-ro]内存池：Perm Gen内存池中只读的区域;

• Perm Gen内存池：该内存池包括虚拟机本身反射的数据，如类和方法，Java虚拟机在运行时会共享这些类数据区域，共享的区域有只读和读写两种方式。

在图表下拉列表框中可以选择不同内存池进行监控，并获得当前内存池所消耗的内存信息，此外右下角显示了堆和非堆的图标，切换显示的图表，内存池图表显示的内容也随着切换，如果显示为红色，那说明使用的内存超过内存的阀值。

内存池和内存管理器是Java虚拟机的内存系统的关键环节。

一个内存池表示Java虚拟机管理的内存区域。Java虚拟机至少有一个内存池，它可能在执行过程中创建或删除内存池，一个内存池可以属于堆或非堆内存。

一个内存管理器管理一个或多个内存池，垃圾收集器是一个负责回收不可达的对象使用内存的内存管理器，Java虚拟机可能有一个或更多的内存管理器，在执行过程中，它可以添加或删除内存管理器，一个内存池可以由一个以上的内存管理器进行管理。“详细信息”框中显示了内存使用的详细信息，主要包括以下信息：

• 已使用：当前使用的内存数，包括已经使用的、可获得或未获得的内存;

• 分配：分配的内存必须保证Java虚拟机所需要的使用量，提交的内存可能会随时间的改变而改变，Java虚拟机可能会释放系统内存，分配的内存可能会少于最初启动时分配的内存量，分配的内存大于或等于需要使用的内存量。

• 最大值：内存管理中可用的最大内存，该值是变化的或不确定的，如果Java虚拟机使用的内存在不断的增长并且大于所分配的内存量，那么分配内存将失败。

• GC时间：累积垃圾收集的时间和总调用的时间，它可能包含多行，其中每行代表一个垃圾收集器算法在Java虚拟机中所消耗的时间。

垃圾收集(GC Garbage Collect)是Java虚拟机如何释放不再被引用的对象所占用的内存的机制，它通常认为的对象，有当前活动的“活着”的对象和无法引用或不获得“死”对象，垃圾收集是由释放“死”对象所占用内存的过程，垃圾收集的算法和参数对性能有很大的影响。

Java HotSpot虚拟机的垃圾收集器使用代GC，代GC的优势大多数都符合以下的概括：

• 它们创建一些短暂一生的对象，如迭代和局部变量;

• 它们创建一些长生命的对象，如高层次的持久对象;

• 代GC分为几代，并给每个指定一个或多个内存池，当一代使用了分配的内存，虚拟机上执行一个局部的GC(也叫minor collection)，内存池回收死对象使用的内存，这部分的GC速度通常远远优于一个完整的GC。

Java HotSpot虚拟机定义了两代：年轻代(有时也被称为“托儿所”)和年老代，年轻代包括一个“Eden space”和两个“survivor spaces”，最初，VM将所有的对象在“Eden space”内存池中，并且大多数对象“死”在那里，当它执行了一次局部GC(minor GC)，VM将剩余的对象从“Eden space”转移到“survivor spaces”，虚拟长生存时间的对象移动到年老代的“tenured”空间，当年老代填满了，将是一个完整的GC，一个完整的GC往往会很慢，因为它涉及到所有存活的对象，永久代包含虚拟机所有本身数据的反射，如类和方法。

如果垃圾收集器出现瓶颈，那么可以通过自定义代大小来提高性能。

• 线程信息

线程的监控信息如图10-9所示。

图10-9 线程监控信息

在左下角“线程”列表中显示了所有活动的线程，如果需要查找指定的线程，可以在“过滤器”字段中输入待查找的线程，选中某个线程，右边文本框即会显示出当前线程的名称、状态和堆栈跟踪信息。

上面的线程数目视图中动态的显示当前活动线程数，主要包括两部分内容：当前活动线程数和峰值线程数。

线程监控视图中还提供了一个检测死锁线程的功能，单击【检测到死锁】按钮，如果存在任何线程对象监视器出现死锁情况，则会显示出该死锁线程的ID号，并且会显示出当前线程的相关信息。

在MBean选项卡中可以监视Java虚拟机线程信息的所有属性和操作。

• 类信息

类的监控信息如图10-10所示。

图10-10 类监控信息

已装入类的数目视图中显示了已装入类的总数和当前加载的类，其实红色表示已装入类的总数，蓝线当前加载的类。详细信息中显示了当前已装入的类、已装入类的总数和已卸载类的总数。

• VM摘要信息

VM摘要的监控信息如图10-11所示。

图10-11 VM摘要信息

在VM摘要信息中主要包括五方面的信息：摘要信息、线程和类信息、内存信息、操作系统信息和其它信息。

摘要部分的信息主要包括以下信息：

• 连接名称：连接监控时的进程PID信息;

• 运行时间：开始以来Java虚拟机运行的时间总额;

• 处理CPU时间：Java VM的开始，消耗的CPU时间总量;

• 编译总时间：累计时间花费在JIT编译所花费的时间;

线程和类信息主要包括以下信息：

• 活动线程：当前活动的线程;

• 峰值：最大线程数;

• 守护线程：即运行在后台的线程;

• 已启动的线程总数：运行到目前为止共启动的线程数;

• 当前类已装入：当前正在运行过程中已装载类的总数;

• 已装入类的总数：运行到目前为止所装载类的总数;

• 已卸载类的总数：运行到目前为止已卸载类的总数;

内存信息主要包括以下信息：

• 当前堆大小：当前堆分配的内存空间;

• 分配的内存：当前已分配的内存大小;

• 堆大小的最大值：堆分配内存的最大值;

• 暂挂结束操作：当前暂时挂起结束的对象;

• 垃圾收集器：垃圾收集器描述了收集器的名称、收集器收集的内存数量和收集这些内存所消费的时间;
  

操作系统信息主要包括操作系统名、体系结构、分配的虚拟内存、物理内存总量、可用物理内存、交换空间总量和可用交换空间。

其它信息主要包括以下信息：

• VM参数：显示通过应用程序传送给Java虚拟机的参数，这些参数不包括的主要方法的参数;

• 类路径：由系统类加载器用于搜索类文件的类路径;

• 库路径：加载库时要搜索的路径列表;

• 引导类路径：引导类加载器搜索类文件的路径列表;

• MBean信息

MBeans选项卡显示MBean服务器所注册的MBeans的类，MBeans选项卡允许访问平台MXBean服务器，此外，还可以监控和管理应用程序的MBean，MBean信息如图10-12所示。

图10-12 MBean信息

左侧显示了当前所以运行的MBean，当选中MBean树中某个MBean时，右侧会显示当前被选中MBean的MBeanInfo和描述符信息，在下面会显示当前MBean的相关属性、操作和通知信息。

• MBean属性

在MBean树中选择一个MBean，单击“属性”节点，将显示MBean的所有属性，以Memory为例，如图10-13所示。

图10-13 Memory属性

选中属性下面的单个属性，在右侧会显示出当前属性的详细信息，如图10-14所示。

图10-14 属性的详细信息

单击属性值(即右侧黑体字)，可以展开详细的属性值信息， HeapMemoryUsage属性展开后的值，如图10-15所示。

图10-15 HeapMemoryUsage详细信息

双击属性值，可以对这些显示的值进行修改，有的属性是以图表的方式显示，如图10-16显示的是Threading中的CurrentThreadUserTime属性值。

图10-16 图表方式显示属性值

• Mbean操作

在MBean树中选择一个MBean，单击“操作”节点，将显示MBean的所有相关操作，以Threading为例，如图10-17所示。

图10-17 Threading操作

单击操作调用中的按钮，可以调用这些方法，单击某种方法可以显示当前方法的详细信息，如图10-18所示。

图10-18 方法的详细信息

• Mbean通知

在MBean树中选择一个MBean，单击“通知”节点，选择某个通知，右侧将显示该通知的详细信息，以Memory为例，如图10-19所示。

图10-19 通知详细信息

三、probe监控

这是一款 Tomcat 管理和监控工具，前身是 Lambda Probe。由于 Lambda Probe 2006不再更新，所以 PSI Probe 算是对其的一个 Fork 版本并一直更新至今。

psi-probe是在相同的开源许可证(GPLV2)下分发的社区驱动的 Lambda Probe ，psi-probe的前身是 Lambda Probe，由于Lambda Probe 2006之后不再更新，所以psi-probe算是对其的一个 Fork版本并一直更新至今。它的目的是替换和扩展 Tomcat 管理器，使得管理和监视 Apache Tomcat 的实例更容易。与许多其他服务器监控工具不同，psi-probe不需要对现有应用程序进行任何更改。它通过一个Web可访问的接口提供它的所有特性，只需将它部署到服务器即可。

使用psi-probe监控的步骤如下：

1. 安装probe

• 目前我们一般都是安装psi-probe的版本，将下载的安装包解压缩，放进webapps目录。

2. 配置用户与角色

• 使用probe监控工具时，会提醒输入登录的用户信息，该登录的用户信息角色必须为manage-gui。在tomcat-users.xml文件中配置即可。

具体的代码如下：

conf/tomcat-users.xml文件中添加以下代码//设置角色名//设置用户3. 重启Tomcat服务器tomcat停止./usr/local/apache-tomcat-8.5.31/bin/shutdown.shtomcat启动./usr/local/apache-tomcat-8.5.31/bin/startup.sh4. 进入监控界面http://ip:port/probe例如http://192.168.40.133:8080/probe/监控界面的信息如图10-20所示。

图10-20 probe监控界面

监控界面的内容主要包括：Applications、Data Sources、Deployment、Logs、Threads、Cluster、System、 Connectors、Certificates和Quick check。

1、Applications

• Applications标签页的内容如图10-21所示。

图10-20 Applications标签页

applications中主要显示所有应用程序相关的情况，表示服务器上运行的应用程序的情况。

• STATUS列：表示应用程序运行的状态。

• REQ.列：表示应用程序所接受到的HTTP请求数。

• sess.列：表示发送请求使用到的session数。

• JSP列：表示发布程序所有JSP文件。

Application statistics显示所有应用程序的统计信息：所有应用程序的请求数、每个应用程序的请求数、所有应用程序响应的时间(ms)、每个应用程序平均响应时间(ms)，如图10-22所示。

图10-22 Application statistics

2、 Data Sources

• 表示所配置的数据源，如果没有配置就不会显示这个内容。

3、 Deployment

• 可以在当前页面下上传jar包到服务器端，对服务器进行更新程序。

4、 Logs

• 该标签页主要是显示了日志的相关信息，如图10-23所示。

图10-23 Logs信息

这里显示日志文件名、日志大小、日志更新时间、以及涉及到的类的信息。单击日志文件链接可以查看日志文件信息，这个日志信息内容就是Tomcat目录下的日志信息，一样的，日志内容如下：

at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.start(Bootstrap.java:353)at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.main(Bootstrap.java:493)26-Apr-2020 22:05:28.532 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.pause Pausing ProtocolHandler ["http-nio-8080"]26-Apr-2020 22:05:28.532 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.pause Pausing ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]26-Apr-2020 22:05:28.532 信息 [main] org.apache.catalina.core.StandardService.stopInternal Stopping service [Catalina]26-Apr-2020 22:05:29.062 警告 [localhost-startStop-1] org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase.clearReferencesThreads The web application [opencarrun] appears to have started a thread named [Thread-3] but has failed to stop it. This is very likely to create a memory leak. Stack trace of thread:java.lang.Thread.sleep(Native Method)org.apache.log4j.net.SocketAppender$Connector.run(SocketAppender.java:440)26-Apr-2020 22:05:29.089 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.stop Stopping ProtocolHandler ["http-nio-8080"]26-Apr-2020 22:05:29.089 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.destroy Destroying ProtocolHandler ["http-nio-8080"]26-Apr-2020 22:05:29.090 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.stop Stopping ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]26-Apr-2020 22:05:29.090 信息 [main] org.apache.coyote.AbstractProtocol.destroy Destroying ProtocolHandler ["ajp-nio-8009"]

当然要看的懂这个日志信息，就必须了解这些JAVA类，否则可能很难看明白。

如果有需要也可以将这个日志文件下载下来。

5、 Threads

• 线程标签页主要显示服务器线程池的信息，如图10-24所示。

图10-24 线程信息

单击左上角的“Threads Pools”链接，会显示线程池相关的参数信息，如图10-25所示。

图10-25 线程池

这个界面显示了当前线程数、当前正在忙的线程、最大线程数、最大空闲线程数和最小空闲线程数。关于线程的参数在server.xml文件中可以来设置。

6、 Cluster

• Cluster标签页主要是显示集群相关的信息。

7、 System

• System主要是显示系统相关的信息，如图10-26所示。

图10-26 系统相关信息

Memory utilization这里显示了主的内存和内存使用情况，单击“Advise Garbage Collection” 选项可以对内存进行回收。下面是服务器操作系统相关的信息。

单击右侧Memory Utilization选项，会显示出所有关于内存使用的信息，包括HEAP(堆)和NON_HEAP(非堆)的信息。如图10-27所示。

图10-27 堆与非堆内存使用

如果要看懂图里面的信息，特别是关于HEAP(堆)和NON_HEAP(非堆)，很多读者可能理解起来比较晕。所以必须对JVM有着深入的理解，关于JVM的内容在10.4章节中会有详细的介绍。上面显示了堆中三代使用内存的情况以及相关的参数信息，但是在现在的最新版的JVM并没有分成三代，而是将持久代换成了元空间。

下面的则显示出了所有代所消耗内存的情况。这个消耗的内存正常一定是锯形状，就是一高一低的，因为GC会在后面回收内存。所以看到的就是一下多一下少的。

关于内存使用是我们监控Tomcat的一个很重要数据。所以我们必须要看的懂这些数据和这些曲线图。

8、 Connectors

• Connectors标签页主要显示了连接器相关的信息，如图10-28所示。

图10-28 Connectors连接器

这里显示了所有连接器处理请求的情况：每秒钟处理的请求数、讲求的响应时间、请求的字节数等。下面显示还是了我们客户端访问服务器的相关资源信息。

9、 Certificates

• Certificates标签页显示了证书相关的信息。

10、 Quick check

• Quick check标签页显示了检查服务器状态的一些信息。主要包括以下信息。

Datasource test PASSED (Max usage 0%)Memory test PASSEDFile creation test: PASSEDApplication test: PASSED

本章主要讲解了关于“性能测试—Tomcat监控”的内容，大家有用的话可以识别下方二维码加入软件测试自学群，免费领取学习资料、视频。

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