JVM性能调优实践——性能测试篇
前言
本文主要基于工作中，关于性能调优的一些零散的信息整理。总结性的信息，以测试环境为例。系统信息如下：
os: Linux 64位
jdk：java version “1.8.0_121”, HotSpot(TM) 64-Bit Server VM
docker version: 17.04.0-ce
第一篇先整理一些性能指标。第二篇整理一下jvm的性能问题分析，以及基于docker容器的微服务性能分析。第三篇再整理下GC相关的优化，主要基于G1垃圾收集器。
确定性能目标
性能优化不是漫无目的的去优化。结合不同的业务场景以及应用的特点去进行重点优化。主动的优化需要结合业务未来的发展以及业务目标，参考当前的系统资源和监控数据情况来决定一些性能优化的优先级。为了不让性能成为未来业务发展的瓶颈，需要提前准备和布局。比如通过搜索、Cache等优化对于DB的请求。
在实际的情况中，也会存在一些被动的优化。当系统中的一些资源成为瓶颈，已经影响了当前用户、业务的情况。需要技术同学能有结合性能需求进行问题分析和救火能力。
性能指标、资源
对于Web应用一般重点关注的性能指标主要是吞吐量、响应时间、QPS、TPS等、并发用户数等。
系统资源一般指如CPU、内存、磁盘IO、网络IO等资源。以下说明以Linux为例，性能测试中，主要观察的cpu、内存、磁盘等指标的信息。
CPU
CPU资源一般可以使用vmstat来采样（例如每秒采样一次： vmstat 1）查看CPU上下文切换。如下：
$ vmstat 1
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
1 0 0 284628 234036 859100 0 0 1 15 0 1 3 1 96 0 0
0 0 0 284536 234036 859204 0 0 0 0 4952 9461 4 2 95 0 0
0 0 0 284536 234036 859208 0 0 0 200 5081 9768 3 3 94 1 0
0 0 0 284568 234036 859212 0 0 0 16 5126 9757 3 2 96 0 0
0 0 0 284900 234036 859236 0 0 0 0 5431 10230 4 3 94 0 0
1 0 0 285608 234036 859256 0 0 0 0 5325 10005 6 2 92 0 0
0 0 0 285452 234036 859256 0 0 0 0 5037 9653 3 1 96 0 0
0 0 0 285484 234036 859264 0 0 0 60 5068 9599 3 1 96 0 0
0 0 0 285452 234036 859264 0 0 0 36 5163 9825 4 2 94 0 0
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一般最主要关注的主要是以下指标：
us：用户占用CPU的百分比
sy：系统(内核和中断)占用CPU的百分比
id：CPU空闲的百分比
in: 系统中断数
cs: 每秒上下文切换次数
r: 可运行进程数，包括正在运行(Running)和已就绪等待运行(Waiting)的。在负载测试中，其可接受上限通常不超过CPU核数的2倍。
CPU使用率通常用us + sy来计算，一般大于80%说明，CPU资源出现瓶颈。同时也要综合参考CPU平均负载Load Average信息。Linux系统中，一般取运行队列的值 + 处于task_uninterruptible状态的进程数(vmstat输出的b)。可以通过top命令查看1分钟、5分钟和15分钟的平均负载值。一般来说平均负载的15min采样大于核数*0.7 就要关注和排查一下高负载的原因。
top 命令的load average信息如下：
top - 10:41:04 up 11 days, 23:32, 2 users, load average: 0.25, 0.22, 0.18
1
0.25, 0.22, 0.18 ,分别是1分钟，5分钟，15分钟采样数据
内存
vmstat也输出了内存信息。
free: 系统可用内存，对于稳定运行的系统，free可接受的范围通常应该大于物理内存的20%。
so/si : 每秒从内存写入到SWAP的数据大小/每秒从SWAP读取到内存的数据大小。如果出现频繁的swap交换，会影响系统性能，需要一起注意。
swpd：系统当前的swap空间占用。可以和so/si 综合分析。如果swpd为0 ，内存资源没有成为瓶颈。
磁盘
对于磁盘，首要关注使用率，IOPS和数据吞吐量，在Linux服务区，可以使用iostat来获取这些数据。
$ iostat -dxk 1
Linux 4.4.0-63-generic _x86_64
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 2.69 0.07 2.21 1.28 28.96 26.53 0.00 1.85 1.19 1.87 0.31 0.07
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 0.00 2.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.02 10.00 10.00 0.00 10.00 2.00
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 29.00 0.00 2.00 0.00 124.00 124.00 0.00 2.00 0.00 2.00 2.00 0.40
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%util: 衡量device使用率的指标。处理I/O请求的时间与统计时间的百分比.大于60%的话，会影响系统性能。
r/s， w/s ：每秒处理，读、写的请求数量。
rkB/s,wkB/s :每秒读/写的数据大小。
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