性能测试基础知识

性能管理指南

系统工作负载

系统工作负载的完整准确的定义对于预测或理解它的性能是很关键的。在衡量系统性能时，工作负载的不同可能会比CPU 时钟速度或随机访问存储器（RAM）大小不同带来更多的变化。工作负载的定义不仅必须包含向系统发送的请求的类型和速率，还要包含将要执行的确切软件包和内部应用程序。

包括系统将在后台处理的工作也很重要。例如，如果一个系统包含通过NFS 加载且由其它系统频繁访问的文件系统，那么处理那些访问很可能是总体工作负载中非常重要的一部分，即使该系统不是正式的服务器也是如此。

已进行标准化从而允许在不同系统之间进行比较的工作负载称为基准程序。但是，很少有实际的工作负载能完全符合基准程序的精确算法和环境。即使是那些最初从实际的应用程序发展而来的行业标准基准程序也已经过简化和均匀化，从而使它们可移植到大量的硬件平台上。使用行业标准基准程序唯一有效的方法是减小将接受严肃评估的候选系统的范围。因此，在尝试理解系统的工作负载和性能时不应该只依赖基准测试结果。

可以将工作负载分为以下类别：

多用户

由多个用户通过各自的终端提交的工作组成的工作负载。通常，这种工作负载的性能目标有两种可能，即在保留指定的最坏情况响应时间条件下最大化系统吞吐量，或者对于固定不变的工作负载获得尽可能快的响应时间。

服务器

由来源于其它系统的请求组成的工作负载。例如，文件服务器的工作负载主要是磁盘读写请求。它是多用户工作负载（加上NFS 或其它I/O 活动）的磁盘I/O 部分，所以适用同样的目标，即在给定的相应时间限制下最大化吞吐量。其它的服务器工作负载由诸如数学计算密集的程序、数据库事务、打印机作业之类的项组成。

工作站

由单独的用户通过键盘提交工作和在该系统的显示器上接收结果组成的工作负载。通常这种工作负载的最高优先级性能目标是使用户请求的响应时间最短。

性能目标

在定义了系统必须处理的工作负载后，可以选择性能标准并根据这些标准设定性能目标。计算机系统的总体性能标准是响应时间和吞吐量。

响应时间是提交请求和返回该请求的响应之间使用的时间。示例包括：

数据库查询花费的时间

将字符回显到终端上花费的时间

访问Web 页面花费的时间

吞吐量是对单位时间内完成的工作量的量度。示例包括：

每分钟的数据库事务

每秒传送的文件千字节数

每秒读或写的文件千字节数

每分钟的Web 服务器命中数

这些度量之间的关系很复杂。有时可能以响应时间为代价而得到较高的吞吐量，而有时候又要以吞吐量为代价得到较好的响应时间。在其它情况下，一个单独的更改可能对两者都有提高。可接受的性能基于合理的吞吐量与合理的响应时间相结合。

在规划或调谐任何系统中，当处理特定的工作负载时一定要保证对响应时间和吞吐量都有明确的目标。否则，有可能存在一种风险，那就是您花费了分析时间和物力改善的仅仅是系统性能中一个次要的方面。

性能调谐过程介绍

性能调谐主要是资源管理问题和正确的系统参数设置。调谐工作负载和系统以有效利用资源由下列步骤组成：

1. 识别系统中的工作负载

2. 设置目标：

a. 确定如何评测结果

b. 量化目标和区分目标的优先级

3. 识别限制系统性能的关键资源

4. 最小化工作负载的关键资源要求：

a. 如果可选择的话，使用最适当的资源

b. 减少个别程序或系统函数对关键资源的要求

c. 结构化资源的并行使用

5. 修改资源的分配以反映优先级

a. 更改个别程序的优先级或资源限制

b. 更改系统资源管理参数的设置

6. 重复步骤 3 到步骤 5 直到满足目标（或者资源饱和）

7. 如果必要的话，使用其它资源

识别工作负载

系统执行的所有工作都必须能够识别。特别是在 LAN 连接的系统中，通过系统的用户之间仅有的非正式协议，可以轻松地开发出一组复杂的交叉安装的文件系统。这些文件系统必须被识别出来并作为任何调谐活动的一部分进行考虑。

对于多用户工作负载，分析员必须量化一般情况和高峰期的请求率。确定用户实际与终端交互时间的实际比例也是很重要的。

该识别阶段中的一个要素是决定必须对生产系统进行评估和调谐活动，还是在另一系统上（或"切换"）用实际工作负载的模拟型式来完成评估和调谐活动。分析员必须针对非生产环境的灵活性权衡来自于生产环境结果的较大可靠性，分析员可在非生产环境中进行试验，当然试验所冒的风险是性能下降或更糟。

设置目标的重要性

虽然可以根据可测数量设置目标，但实际希望的结果往往带有主观性，比如令人满意的响应时间。进一步讲，分析员必须抵挡住调谐可测量的东西而不是对他而言是重要东西的诱惑。如果没有系统提供的评估能符合所要求的改进，那么就必须对该评估进行设计。

量化目标最有价值的方面不是选择达到的数字，而是对（通常）多个目标的相对重要性进行公开判定。如果这些优先级没有事先设定且不是每个相关的人都理解的话，分析员在没有进行频繁咨询之前不能作出任何折衷的决定。分析员还容易对用户的反应或管理性能中一些已经被忽略的方面而感到吃惊。如果系统的支持和使用跨过了组织的边界，您可能需要供应商和用户之间的书面服务级协议，可确保对性能目标和优先级有一个清楚而共同的理解。

识别关键资源

通常，给定工作负载的性能可由一两种关键系统资源的可用性和速度决定。分析员必须正确识别出那些资源，否则会冒险陷入无休止的尝试出错操作。

系统具有物理资源和逻辑资源。关键的物理资源通常比较容易识别，因为较多的系统性能工具可用来评估物理资源的利用率。通常最影响性能的物理资源如下：

" CPU 周期

" 内存

" I/O 总线

" 不同的适配器

" 磁盘臂

" 磁盘空间

" 网络访问

逻辑资源不太容易识别。逻辑资源通常是对物理资源进行分区的编程抽象。进行分区的目的是共享和管理物理资源。

构建于其上的物理资源和逻辑资源的一些示例如下：

CPU

" 处理器时间片

内存

" 页面帧

" 堆栈

" 缓冲区

" 队列

" 表