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1 引言

1.1 編寫目的

本文通過編寫性能測試分析及調(diào)優(yōu)相關(guān)流程和方法懂衩，幫助性能測試人員很快的進行性能測試瓶頸定位及調(diào)優(yōu)。

系統(tǒng)的性能是由很多因素決定的惜犀，本文不可能將每種瓶頸和調(diào)優(yōu)說的非常清楚躬厌，但是可以指導(dǎo)怎么去分析系統(tǒng)的性能马昨。

1.2 適用對象和范圍

適用于使用性能測試進行性能測試項目性能分析及調(diào)優(yōu)依據(jù)。

預(yù)期讀者為測試管理人員扛施、測試實施人員鸿捧、技術(shù)支持人員、項目質(zhì)量管理人員疙渣、項目管理人員等系統(tǒng)技術(shù)質(zhì)量相關(guān)人員匙奴。

2 性能分析

2.1 前提

性能分析的前提是不僅需要性能測試人員有相關(guān)的技術(shù)知識（例如：操作系統(tǒng)、中間件妄荔、數(shù)據(jù)庫泼菌、開發(fā)等）谍肤，而且還需要豐富的性能測試監(jiān)控（請參照:性能測試監(jiān)控）。

2.2 流程

關(guān)鍵指標是否滿足要求灶轰，如果不滿足谣沸，需要確定是哪個地方有問題，一般情況下笋颤，服務(wù)器端問題可能性比較大，也有可能是客戶端問題（這種情況非常心诘亍）伴澄。

對于服務(wù)器端問題，需要定位的是硬件相關(guān)指標阱缓，例如CPU非凌，Memory, Disk I/O, Network I/O, 如果是某個硬件指標有問題，需要深入的進行分析荆针。

如果硬件指標都沒有問題敞嗡，需要查看中間件相關(guān)指標，例如：線程池航背、連接池喉悴、GC等，如果是這些指標問題玖媚，需要深入的 分析箕肃。

如果中間件相關(guān)指標沒問題，需要查看數(shù)據(jù)庫相關(guān)指標今魔，例如：慢查SQL勺像，命中率，鎖错森、參數(shù)設(shè)置吟宦。

如果以上指標都正常，應(yīng)用程序的算法涩维、緩沖殃姓、緩存、同步或異步可能有問題激挪，需要具體深入的分析辰狡。

具體如下圖所示：

2.3 可能瓶頸點

2.3.1 硬件上的性能瓶頸

一般指的是CPU、內(nèi)存垄分、磁盤I/O 方面的問題宛篇，分為服務(wù)器硬件瓶頸、網(wǎng)絡(luò)瓶頸（對局域網(wǎng)可以不考慮）薄湿、服務(wù)器操作系統(tǒng)瓶頸（參數(shù)配置）叫倍、中間件瓶頸（參數(shù)配置偷卧、數(shù)據(jù)庫、web服務(wù)器等）吆倦、應(yīng)用瓶頸（SQL 語句听诸、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、業(yè)務(wù)邏輯蚕泽、算法等）晌梨。

2.3.2 中間件上的性能瓶頸

一般指的是應(yīng)用服務(wù)器、web 服務(wù)器等應(yīng)用軟件须妻，還包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仔蝌。

例如：中間件weblogic 平臺上配置的JDBC連接池的參數(shù)設(shè)置不合理，造成的瓶頸荒吏。

2.3.3 應(yīng)用程序上的性能瓶頸

一般指的是開發(fā)人員新開發(fā)出來的應(yīng)用程序敛惊。

例如，程序架構(gòu)規(guī)劃不合理绰更，程序本身設(shè)計有問題（串行處理瞧挤、請求的處理線程不夠、無緩沖儡湾、無緩存特恬、生產(chǎn)者和消費者不協(xié)調(diào)等），造成系統(tǒng)在大量用戶方位時性能低下而造成的瓶頸盒粮。

2.3.4 操作系統(tǒng)上的性能瓶頸

一般指的是windows鸵鸥、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)丹皱。

例如妒穴，在進行性能測試，出現(xiàn)物理內(nèi)存不足時摊崭，虛擬內(nèi)存設(shè)置也不合理讼油，虛擬內(nèi)存的交換效率就會大大降低，從而導(dǎo)致行為的響應(yīng)時間大大增加呢簸，這時認為操作系統(tǒng)上出現(xiàn)性能瓶頸矮台。

2.3.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的性能瓶頸

一般指的是防火墻、動態(tài)負載均衡器根时、交換機等設(shè)備瘦赫。

例如，在動態(tài)負載均衡器上設(shè)置了動態(tài)分發(fā)負載的機制蛤迎，當發(fā)現(xiàn)某個應(yīng)用服務(wù)器上的硬件資源已經(jīng)到達極限時确虱，動態(tài)負載均衡器將后續(xù)的交易請求發(fā)送到其他負載較輕的應(yīng)用服務(wù)器上。在測試時發(fā)現(xiàn)替裆，動態(tài)負載均衡器沒有起到相應(yīng)的作用校辩，這時可以認為網(wǎng)絡(luò)瓶頸窘问。

2.4 方法

2.4.1 CPU

CPU資源利用率很高的話，需要看CPU消耗User,Sys,Wait那種狀態(tài)下宜咒。

如果CPU User非常高惠赫，需要查看消耗在哪個進程，可以用top(linux)命令看出故黑，接著用top –H –p 看哪個線程消耗資源高儿咱，如果是java應(yīng)用，就可以用jstack看出此線程正在執(zhí)行的堆棧场晶，看資源消耗在哪個方法上概疆，查看源代碼就知道問題所在；如果是c++應(yīng)用峰搪，可以用gprof性能工具進行分析。

如果CPU Sys非常高凯旭，可以用strace(linux)看系統(tǒng)調(diào)用的資源消耗及時間概耻。

如果CPU Wait非常高，考慮磁盤讀寫了罐呼，可以通過減少日志輸出鞠柄、異步或換速度快的硬盤。

2.4.2 Memory

操作系統(tǒng)未了最大化利用內(nèi)存嫉柴，一般都設(shè)置大量的cache,因此厌杜，內(nèi)存利用率高達99%并不是問題，內(nèi)存的問題主要看某個進程占用的內(nèi)存是否非常大以及是否有大量的swap(虛擬內(nèi)存交換)计螺。

2.4.3 磁盤I/O

磁盤I/O一個最顯著的指標是繁忙率夯尽，可以通過減少日志輸出、異步或換速度快的硬盤登馒。

2.4.4 網(wǎng)絡(luò)I/O

網(wǎng)絡(luò)I/O主要考慮傳輸內(nèi)容大小匙握，不能超過硬件網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖畲笾?0%，可以通過壓縮陈轿、減少內(nèi)容大小圈纺、在本地設(shè)置緩存以及分多次傳輸?shù)取?/p>

2.4.5 內(nèi)核參數(shù)

內(nèi)核參數(shù)一般都有默認值，這些內(nèi)核參數(shù)默認值對于一般系統(tǒng)沒問題麦射，但是對于壓力測試來說蛾娶，可能運行的參數(shù)將會超過內(nèi)核參數(shù)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題潜秋，可以用sysctl來查看及修改蛔琅。

2.4.6 JVM

jvm主要分析GC/FULL GC是否頻繁，以及垃圾回收的時間半等，可以用jstat命令來查看揍愁，對于每個代大小以及GC頻繁呐萨，通過jmap將內(nèi)存dump,再借助工具HeapAnalyzer來分析哪地方占用的內(nèi)存較高以及是否有內(nèi)存泄漏可能。

2.4.7 線程池

如果線程不夠用莽囤，可以通過參數(shù)調(diào)整谬擦，增加線程；對于線程池中的線程設(shè)置比較大的情況朽缎，還是不夠用可能的原因是：某個線程被阻塞來不及釋放惨远，可能在等鎖、方法耗時較長话肖、數(shù)據(jù)庫等待時間很長等原因?qū)е卤被啵枰M一步分析才能定位。

2.4.8 JDBC連接池

連接池不夠用的情況下最筒，可以通過參數(shù)進行調(diào)整增加贺氓；但是對于數(shù)據(jù)庫本身處理很慢的情況下，調(diào)整沒有多大的效果床蜘，需要查看數(shù)據(jù)庫方面以及因代碼導(dǎo)致連接未釋放的原因辙培。

2.4.9 SQL

SQL效率低下也是導(dǎo)致性能差的一個非常重要的原因，可以通過查看執(zhí)行計劃看SQL慢在哪里邢锯，一般情況扬蕊，SQL效率低下原因主要有：

類別子類表達式或描述原因

索引未建索引產(chǎn)生全表掃描

未利用索引substring(card_no,1,4)=′5378′產(chǎn)生全表掃描

amount/30< 1000產(chǎn)生全表掃描

convert(char(10),date,112)=′19991201′產(chǎn)生全表掃描

where salary<>3000產(chǎn)生全表掃描

name like ‘%張’產(chǎn)生全表掃描

first_name + last_name ='beill cliton'產(chǎn)生全表掃描

id_no in(′0′,′1′)產(chǎn)生全表掃描

select id from t where num=@num有參數(shù)也會產(chǎn)生全表掃描

使用效能低的索引oder by 非聚族索引索引性能低

username='張三' and age>20字符串索引低于整形索引

表中列與空NULL值索引性能低

盡量不要使用IS NULL或IS NOT NULL索引性能低

數(shù)據(jù)量所有數(shù)據(jù)量select *很多列產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)

select id,name表中有幾百萬行，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)

嵌套查詢先不過濾數(shù)據(jù)，后過濾數(shù)據(jù)產(chǎn)生大量無用的數(shù)據(jù)

關(guān)聯(lián)查詢多表進行關(guān)聯(lián)查詢，先過濾掉小部分數(shù)據(jù)镐捧，在過濾大部分數(shù)據(jù)大量關(guān)聯(lián)操作

大數(shù)據(jù)量插入一次次插入產(chǎn)生大量日志漆羔，消耗資源

鎖鎖等待update account set banlance=100 where id=10產(chǎn)生表級鎖，將會鎖住整個表

死鎖A:update a;update b;B:update b;update a;將會產(chǎn)生死鎖

游標Cursor Open cursor,fetch;close cursor性能很低

臨時表create tmp table 創(chuàng)建臨時表產(chǎn)生大量日志

drop table刪除臨時表需要顯示刪除，避免系統(tǒng)表長時間鎖定

其他exist 代替 INselect num from a where num in(select num from b)in會逐個判斷,exist有一條就結(jié)束

exist 代替select count(*)判斷記錄是否存在count(*)將累加計算，exist有就結(jié)束

between 代替 INID in(1,2,3)IN逐個判斷，between是范圍判斷

left outer join 代替Not INselect ID from a where ID not in(select b.Mainid from b)NOT IN逐個判斷践磅，效率非常低

union all 代替unionselect ID from a union select id from b union刪除重復(fù)的行，可能會在磁盤進行排序而union all只是簡單的將結(jié)果并在一起

常用SQL盡量用綁定變量方法insert into A(ID) values(1)直接寫SQL每次都要編譯灸异，用綁定變量的方法只編譯一次府适，下次就可以用了

3 調(diào)優(yōu)

3.1 調(diào)優(yōu)步驟

3.1.1 確定問題

應(yīng)用程序代碼：在通常情況下，很多程序的性能問題都是寫出來的肺樟，因此對于發(fā)現(xiàn)瓶頸的模塊檐春，應(yīng)該首先檢查一下代碼。

數(shù)據(jù)庫配置：經(jīng)常引起整個系統(tǒng)運行緩慢么伯，一些諸如大型數(shù)據(jù)庫都是需要DBA進行正確的參數(shù)調(diào)整才能投產(chǎn)的疟暖。

操作系統(tǒng)配置：不合理就可能引起系統(tǒng)瓶頸。

硬件設(shè)置：硬盤速度、內(nèi)存大小等都是容易引起瓶頸的原因俐巴，因此這些都是分析的重點骨望。 網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)負載過重導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)沖突和網(wǎng)絡(luò)延遲。

3.1.2 分析問題

當確定了問題之后欣舵，我們要明確這個問題影響的是響應(yīng)時間吞吐量擎鸠，還是其他問題？是多數(shù)用戶還是少數(shù)用戶遇到了問題缘圈？如果是少數(shù)用戶劣光，這幾個用戶與其它用戶的操作有什么不用？系統(tǒng)資源監(jiān)控的結(jié)果是否正常糟把？CPU的使用是否到達極限绢涡？I/O 情況如何？問題是否集中在某一類模塊中遣疯？ 是客戶端還是服務(wù)器出現(xiàn)問題雄可？ 系統(tǒng)硬件配置是否夠用？實際負載是否超過了系統(tǒng)的負載能力缠犀？ 是否未對系統(tǒng)進行優(yōu)化滞项？ 通過這些分析及一些與系統(tǒng)相關(guān)的問題，可以對系統(tǒng)瓶頸有更深入的了解夭坪，進而分析出真正的原因。

3.1.3 確定調(diào)整目標和解決方案

高系統(tǒng)吞吐量过椎，縮短響應(yīng)時間室梅，更好地支持并發(fā)。

3.1.4 測試解決方案

對通過解決方案調(diào)優(yōu)后的系統(tǒng)進行基準測試疚宇。（基準測試是指通過設(shè)計科學的測試方法亡鼠、測試工具和測試系統(tǒng)，實現(xiàn)對一類測試對象的某項性能指標進行定量的和可對比的測試）敷待。

3.1.5 分析調(diào)優(yōu)結(jié)果

系統(tǒng)調(diào)優(yōu)是否達到或者超出了預(yù)定目標间涵？系統(tǒng)是整體性能得到了改善，還是以系統(tǒng)某部分性能來解決其他問題榜揖。調(diào)優(yōu)是否可以結(jié)束了勾哩。 最后，如果達到了預(yù)期目標举哟，調(diào)優(yōu)工作就基本可以結(jié)束了思劳。

3.2 調(diào)優(yōu)注意事項

在應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，應(yīng)始終把性能放在考慮的范圍內(nèi)妨猩。

確定清晰明確的性能目標是關(guān)鍵潜叛。

必須保證調(diào)優(yōu)后的程序運行正確。

系統(tǒng)的性能更大程度上取決于良好的設(shè)計，調(diào)優(yōu)技巧只是一個輔助手段威兜。

調(diào)優(yōu)過程是迭代漸進的過程销斟，每一次調(diào)優(yōu)的結(jié)果都要反饋到后續(xù)的代碼開發(fā)中去。

性能調(diào)優(yōu)不能以犧牲代碼的可讀性和可維護性為代價