操作系统性能监控之内存监控

Posted 2020-10-22

操作系统性能监控

服务端程序除了应用本身性能外，依赖与服务器本身的性能。服务器性能指标包括：CPU、内存、网络IO和磁盘使用率。

今天学习了内存监控的部分。

为什么要监测内存

当应用运行所需内存超过可用物理内存时，就会发生页面交换。通常会在硬盘上分配一个swap空间。当应用耗尽可用内存时，就会把不常用的内容放到swap空间里。 当访问被置换到swap空间的内容时，就需要把swap空间的内容加载到物理内存中，这种置换操作会大大影响应用的吞吐量和响应性。
JVM垃圾收集器在进行置换操作时，性能也很差。垃圾收集器为了回收不可达对象，需要大量访问内存。如果java堆的一部分被置换出去，就必须先置换进来，在扫描存活对象，这会增加GC的时间。GC会造成jvm停顿。

监测内存使用率

[[email protected] ~]# vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu-----
 r  b   swpd   free   buff  cache   si   so    bi    bo   in   cs us sy id wa st
 0  0 4030152 1427780 1159168 87874912    0    0     1    15    0    0  4  1 94  0  0

其中si、so可以看到swap操作，free代表可用内存数。如果si和so很大，就代表发生了内存置换。

监控锁竞争

定义几个概念
让步试上下文切换:是指线程主动释放CPU
抢占式上下文切换:线程因为分配的时间片用尽被迫放弃CPU或被优先级更高的线程抢占，而失去执行机会

Java HotSpot VM从1.5开始，增加了锁机制优化。线程通过忙循环自旋尝试获得锁，如果若干次自旋后，没有获取成功，则挂起线程，等待唤醒后再次尝试获取。挂起和唤醒线程会导致让步试上线文切换。

让步试上下文切换耗费CPU时钟非常严重，通常高达80000个时钟周期
主频为3GHz的处理器每秒钟可用时钟周期为3,000,000,000

抢占式上下文切换监控

[[email protected] ~]# pidstat -w -I -p 29064
Linux 2.6.32-573.el6.x86_64 (dmp002.tiger.local)    2018年01月25日     _x86_64_    (24 CPU)

18时34分45秒       PID   cswch/s nvcswch/s  Command
18时34分45秒     29064     3500      0.02  java

可以用top命令，获取pid

pidstat -w显示系统每秒发生3500个上下文切换。处理器为3Ghz双核Intel CPU。因此虚拟处理器上下文切换为3500/2=1750,耗费的始终周期为1750*8000=140，000，000。3Ghz每秒钟周期数为3,000,000,000。浪费的始终周期为140,000,000/3,000,000,000=4.7%。

让步时钟周期占用超过3%，表明Java应用正面临锁竞争
本博文内容为《Java性能优化权威指南》的读书笔记整理而来