系统性能优化篇

影响系统性能的几个方面

1. 算法和数据结构:选择合适的算法和数据结构可以大大提高系统性能。例如使用哈希表可以实现O(1)的查询,使用缓存可以减少数据库访问等。
2. 数据库设计:良好的数据库设计也会影响系统性能。例如规范的表结构、索引的使用、查询语句的优化等。
3. 服务器配置:服务器的性能如CPU、内存、磁盘等也直接影响系统性能。这需要选择合理的服务器配置来支撑系统负载。
4. 网络optimization: 网络传输也会影响系统性能,需要选择低延迟高带宽的网络,并且对网络传输数据进行压缩等优化。
5. 代码优化:良好的代码结构、避免冗余计算、输入校验、异常处理也会对系统产生影响。选择高效的框架和类库也很重要。
6. 缓存使用:合理使用缓存可以极大提高系统性能,如内存缓存、Redis缓存等。
7. 负载均衡:在高并发的情况下,需要合理进行负载均衡以提高系统吞吐量和响应速度。
8. 高可用架构:采用高可用架构如集群可以保证系统高可用,避免单点故障影响系统性能。
9. 消息队列:使用消息队列可以实现高并发下的异步化处理,从而提高系统性能。
10. 定期检测:需要定期检测系统瓶颈,进行改进优化。如SQL慢日志分析、内存泄漏检测等。 综上,影响系统性能的因素是非常广泛的,需要全面考虑,这也是架构师的角色和价值所在。系统性能的提高需要多方面的技巧和实践

常用的性能评价/测试指标

1. 响应时间:一般采用平均响应时间和最大响应时间来评价系统性能,响应时间越低越好。

2. 吞吐量:在高并发场景下,吞吐量是很重要的指标,它表示系统在单位时间内可以处理的请求数量,吞吐量越高越好。

3. CPU利用率:CPU利用率高表示CPU资源利用充分,但如果过高会导致CPU成为系统的性能瓶颈。一般控制在70%以下。

4. 内存利用率:内存利用率过高,会频繁触发GC,从而影响系统性能。控制在70%以下为宜。 

5. 网络流量:监控网络流入流出流量,防止网络过载成为系统的性能瓶颈。

6. 错误率:记录系统的错误率和异常率,防止错误和异常请求影响正常用户的使用体验。

7. 缓存命中率:缓存命中率是衡量缓存有效性的重要指标,缓存命中率过低会导致频繁读取数据库,影响系统性能。

8. 平均载入时间:衡量系统初始化启动时间,该指标过高会影响用户体验。

9. 最大并发连接数:记录系统能够支撑的最大并发连接数,这个指标超过阈值会导致系统不可用。

10. 服务可用性:记录系统不可用的时间段和频率,要求系统高可用性,一般要达到99%以上。

这些是常见的性能评价和测试指标,可以全面反映出系统的性能状况和瓶颈所在。在实际工作中,还需要结合系统的业务特点来设定和监控更加贴合的指标体系。用这些指标来定期检测和监控系统性能,辅以其他手段如SQL监控、上传日志分析等来定位性能瓶颈,这是提高系统性能的关键所在。

常用的性能优化手段

1. 选择合适的算法和数据结构:这是性能优化的基础,例如用哈希表实现O(1)的查询,用堆排序实现O(nlogn)的排序等。

2. 数据库优化:合理的索引、查询语句优化、字段规范化等可以大大提高数据库性能。

3. 缓存:使用内存缓存、Redis等缓存数据库可以减少读取磁盘或数据库的数据量。

4. 异步化:使用消息队列将高延迟的操作异步化,可以提高系统吞吐量。

5. 连接池:使用数据库连接池和线程池可以减少获取资源的时间,提高系统性能。 

6. 压缩:对传输的数据和响应进行压缩可以减少网络I/O,提高性能。

7. 负载均衡:在高并发场景下使用负载均衡可以提高系统的吞吐量和响应速度。

8. 高可用架构:使用高可用架构如主备模式、集群部署可以提高系统的可靠性和性能。

 9. 定期检测:定期检测系统性能,找到性能瓶颈并进行优化,这是性能优化的重中之重。

10. 代码优化:选择高效的框架和类库、减少IO和CPU计算、输入校验、异常处理精细化等都可以提高代码性能。

11. 服务器优化:加大CPU和内存、使用SSD硬盘、操作系统参数调优等可以充分发挥服务器的性能。

综上,性能优化是一个系统工程,需要全面考虑,涉及到方方面面。这也需要架构师具备全局观的视野,能够将各个组件有机整合,达到事半功倍的效果。实际工作中,需要根据系统的业务场景和瓶颈来选择和实施合适的优化方案,这需要架构师的经验和技巧。性能优化无止境,需要不断检测和改进。

如何进行系统性能测试

系统性能测试主要包括以下步骤:

1. 确定测试目标:确定是进行接口测试、整体系统测试还是针对关键业务流程的测试等。设定测试指标如响应时间、吞吐量、错误率等。

2. 设计测试用例:根据系统的业务规模和流量特征设计测试用例,尽量覆盖关键路径和异常流程。测试用例要具有代表性。

3. 准备测试环境:测试环境尽量接近产品线环境,准备与实际业务相关的测试数据。保证测试环境的性能指标与预期目标一致。 

4. 确定工具:根据需要选择压力测试工具、性能监控工具、数据库监控工具等。例如JMeter、LoadRunner进行压力测试,JProfiler进行Java性能监控等。

5. 测试步骤设计:设计具体的测试场景和步骤,确保测试用例可以正确执行,并记录测试过程中的性能指标。尽量考虑并发用户场景下的测试。

6. 测试执行:在测试环境按照设计的测试步骤执行测试,并监控各性能指标,找出系统的性能瓶颈。

7. 分析结果:分析监控得到的性能指标和报告,找出系统存在的性能问题和资源利用不足的情况,提出优化建议。

8. 优化和改进:根据测试结果进行系统优化,如数据库优化、缓存优化、异步处理等。然后重新进行测试,判断优化效果。

9. 测试报告:整理测试报告,包括测试总体情况、测试环境、测试数据、测试工具、测试过程、监控数据、分析报告和优化建议等内容。

性能测试是一个循环的过程,需要不断地测试、优化、改进与反复验证。性能测试报告可以为系统提供重要的优化参考,也有利于未来的系统扩容规划。性能测试实施的好坏对一个公司的IT系统运行效率和成本有着至关重要的影响。这也需要测试工程师具备较高的技能和丰富的经验。

应用服务性能优化分析

1. 选用合适的Web服务器:Web服务器的性能会直接影响应用服务的吞吐量和响应时间,常用的有Nginx、Apache、Tomcat等。需要根据业务场景选择高性能的Web服务器。

2. 配置HTTP连接池:在高并发场景下,频繁创建HTTP连接会造成性能损耗。配置HTTP连接池可以重用HTTP连接,提高性能。3. 使用反向代理和负载均衡:反向代理可以提高Web服务的性能、安全性和可靠性。在高流量场景下使用负载均衡可以大大提高服务的吞吐量和高可用性。

4. 优化Tomcat配置:对Tomcat这个常用的Web服务器进行参数调优,如调大线程数、关闭AJP连接器、调整内存分配等,可以显著提高Tomcat性能。 

5. 使用CDN技术:CDN可以对静态资源进行缓存,大大减少应用服务的访问流量和带宽消耗,从而提高性能。

6. 数据库连接池配置:使用数据库连接池可以重用数据库连接,避免频繁创建连接导致的性能损失。需要合理配置连接池的大小和其他参数。

7. 缓存使用:采用本地缓存、Memcached、Redis等缓存技术,可以减少数据库访问次数,显著提高应用服务的性能。

8. 对重要接口进行流控:当系统请求超过最大处理能力时,需要对重要接口进行流量控制,以保证核心业务的高可用性。

9. 异步处理:对耗时长的操作使用消息队列进行异步化处理,可以提高应用服务的吞吐量和响应速度。

10. 定期压力测试:需要不定期对重要业务场景和接口进行压力测试,检测优化后的效果,并根据测试结果继续改进。

缓存的基本原理

1. 速度快:内存的读取速度远远快于磁盘,使用缓存可以加速数据的读取和访问。这是使用缓存的最主要原因。

2. 时效性:缓存中的数据可能会过期,所以缓存不会永久存储数据,它会根据一定的缓存过期策略来清除数据。

3. 可丢失:缓存中的数据是临时的,在某些情况下可能会丢失,所以缓存不适合存储重要的原始数据。

4. 减少外部访问:使用缓存可以减少对外部存储系统如数据库的访问,特别是在高并发场景下,可以大大降低外部存储的压力,提高系统的整体性能和可扩展性。

5. 需要更新:当原始数据发生变化时,缓存中的对应数据也需要更新,否则缓存将无法被命中,变得毫无意义。所以缓存的一致性也是我们需要关注的问题。缓存是提高系统性能的一种重要手段,但它也带来了额外的管理成本。

我们在使用缓存时,需要考虑以下几个因素:

1. 什么数据需要缓存:对经常访问但不经常改变的数据进行缓存。

2. 缓存更新策略:当原始数据更新时,如何保证缓存中的数据也得到及时更新。

3. 缓存过期策略:缓存中的数据在什么情况下需要被清除,这涉及到缓存的时效性管理。 

4. 缓存雪崩问题:缓存集中过期现象导致的性能问题,如何避免。

 5. 缓存穿透问题:查询不存在的数据导致大量请求打到数据库,如何解决。

6. 数据一致性问题:缓存和数据库数据保持一致需要制定合理的策略