可以通過修改許多服務(wù)器設(shè)置讓它更好地處理工作負(fù)載,。根據(jù)服務(wù)器負(fù)載性質(zhì)的不同,，文件服務(wù)器的調(diào)優(yōu)不同于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，兩個應(yīng)用服務(wù)器也可能采用不同的方式調(diào)優(yōu)。調(diào)優(yōu)涉及把有限的服務(wù)器資源分配給操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的不同部分,，從而讓應(yīng)用程序盡快做出響應(yīng),。下面是調(diào)優(yōu)要考慮的領(lǐng)域：

• 中央處理單元 (CPU)
• 內(nèi)存
• 磁盤（包括空間和訪問速度）
• 網(wǎng)絡(luò)

這些方面經(jīng)常會相互影響。例如,，可以為緩存分配內(nèi)存,，這可以減少磁盤訪問或通過網(wǎng)絡(luò)的資源訪問。本文的重點之一是與 Java 虛擬機 (JVM) 相關(guān)的內(nèi)存調(diào)優(yōu),。JVM 有自己的內(nèi)存管理系統(tǒng),，必須監(jiān)視和配置這個系統(tǒng)。

CPU

服務(wù)器的 CPU 會在等待某些事件方面花費很多時間,。最常見的情況是等待磁盤返回數(shù)據(jù),。多任務(wù)機制允許 CPU 在等待時做其他事情。因此,，如果主機在 CPU 方面花費大量時間,，那么購買更快的 CPU 會提高性能。

vmstat 命令提供關(guān)于系統(tǒng)時間消耗的實時細(xì)分信息,，sar 工具套件適合進(jìn)行長期監(jiān)視,。如果這些工具顯示 CPU 把大多數(shù)時間花費在用戶空間，空閑周期非常少,，就應(yīng)該考慮采取措施,。在這種情況下，要么把負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他服務(wù)器,，要么提高 CPU 能力,。

轉(zhuǎn)移負(fù)載可能意味著在另一臺服務(wù)器上運行批作業(yè)，或者把應(yīng)用程序負(fù)載分配給多臺服務(wù)器,。后一種方法是最理想的,，這稱為水平擴(kuò)展。如果必須提高 CPU 能力,，那么可以進(jìn)行物理升級,，比如添加更多的 CPU；如果處于虛擬化環(huán)境,，還可以重新分配更多資源,。

一些負(fù)載本身不適合并行處理，所以跨多個服務(wù)器分配負(fù)載或添加更多 CPU 不會有幫助,。在這種情況下,，要使用更快的 CPU 并花時間優(yōu)化底層代碼，減少運行它所需的 CPU 周期,。

內(nèi)存

內(nèi)存調(diào)優(yōu)涉及許多方面,。最簡單的調(diào)優(yōu)措施是確保 RAM 足以容納應(yīng)用程序,，而不需要使用交換空間。操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)允許應(yīng)用程序分配的內(nèi)存超過系統(tǒng)上實際存在的內(nèi)存量,，不足的部分由磁盤上的臨時存儲組成,。與直接訪問 RAM 中的內(nèi)存塊相比，把內(nèi)存塊交換到磁盤并交換回來要慢得多,，所以一般情況下應(yīng)該避免這種做法,。

虛擬內(nèi)存子系統(tǒng)需要調(diào)優(yōu)，因為在系統(tǒng)用完內(nèi)存之前和發(fā)生某些事件時,，可能會把內(nèi)存塊寫到磁盤,，這時不得不使用交換空間。要檢查的主要是什么時候使用虛擬內(nèi)存,。隨著 UNIX® 系統(tǒng)上的空閑內(nèi)存被逐漸分配掉，內(nèi)核最終會發(fā)現(xiàn)它必須要尋找可以交換出去的內(nèi)存頁面,。在此之后,，如果內(nèi)核預(yù)計必須為請求內(nèi)存的進(jìn)程分配內(nèi)存，它就會開始把一些頁面交換到磁盤,。如果您知道內(nèi)存足以處理工作負(fù)載,，最好推遲這兩種交換活動。

在 Solaris™ 上,，通過 /etc/system 中的可調(diào)項來調(diào)整內(nèi)存,。在 IBM® AIX® 操作系統(tǒng)上，使用 vmo 命令,。在 Linux® 中,，使用 /etc/sysctl.conf。它們的作用會隨著操作系統(tǒng)的發(fā)展而變化,，所以在做任何修改之前要仔細(xì)研究,。

最后，安裝更多內(nèi)存讓文件系統(tǒng)可以把文件和元數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中,。大多數(shù) UNIX 系統(tǒng)會嘗試用空閑內(nèi)存執(zhí)行緩存,，這就是系統(tǒng)常常看起來沒有空閑內(nèi)存的原因,。緩存可以減少磁盤活動,，這對于 Web 服務(wù)器等工作負(fù)載非常重要。

磁盤

磁盤比內(nèi)存慢得多,，所以過多的磁盤活動是許多應(yīng)用程序性能低下的原因,。磁盤活動可能源于交換，也可能源于應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)的請求,。過多的日志記錄活動也會爭用磁盤,。

發(fā)現(xiàn)磁盤瓶頸的最佳工具是 iostat,。這個工具可以指出在特定時間點發(fā)生了多少讀寫操作，以及磁盤控制器的飽和程度有多大,。如果有多個磁盤,，那么把負(fù)載分配到不同的磁盤上是加快讀寫速度的有效方法，因為磁盤延遲的最大組成部分是尋道時間,。不斷增長的文件（比如日志文件和數(shù)據(jù)庫日志）應(yīng)該放在單獨的磁盤上,，與應(yīng)用程序的磁盤和數(shù)據(jù)庫分開。

vmstat 和 iostat 報告系統(tǒng)在等待 IO 方面花費的時間百分比,，也就是 CPU 空閑而系統(tǒng)正在等待 IO 返回的時間,。iowait 值高就意味著磁盤緩慢或負(fù)載過大。

與磁盤密切相關(guān)的是可以打開的文件描述符數(shù)量,。如果用光了文件描述符,，那么打開文件的操作就會失敗。通常,，ulimit 命令可以增加可用的文件描述符數(shù)量,，但是操作系統(tǒng)對于 ulimit 可能有內(nèi)核限制。

網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)對于大多數(shù)應(yīng)用程序都很重要,，因為網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和客戶機之間來回傳輸數(shù)據(jù),。網(wǎng)絡(luò)慢常常導(dǎo)致應(yīng)用程序看起來響應(yīng)緩慢。應(yīng)該做的第一件事是,，確保所有服務(wù)器使用全雙工和最高的網(wǎng)絡(luò)速度,，并相應(yīng)地匹配交換機端口。交換機和服務(wù)器之間的速度和雙工不匹配是網(wǎng)絡(luò)問題的常見原因,。

操作系統(tǒng)會為網(wǎng)絡(luò)資源分配各種緩沖區(qū),。例如，操作系統(tǒng)為每個 TCP 連接維護(hù) TCP 發(fā)送隊列,。這個隊列保存應(yīng)用程序已經(jīng)發(fā)送,，但是還沒有得到遠(yuǎn)程端確認(rèn)的數(shù)據(jù)（根據(jù)未確認(rèn)數(shù)據(jù)包的數(shù)量，一些數(shù)據(jù)可能還未發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)）,。如果這個隊列滿了,，就不允許應(yīng)用程序發(fā)送更多數(shù)據(jù)，直到清理完積壓的隊列為止,。

可以用 netstat -s 尋找緩存區(qū)擁擠的跡象,，這個命令輸出網(wǎng)絡(luò)計數(shù)器的列表。其中包含 “queue” 或 “overflow” 的內(nèi)容都與 TCP 隊列相關(guān),，應(yīng)該監(jiān)視它們,。這些計數(shù)器一般只在系統(tǒng)引導(dǎo)時重置，所以應(yīng)該更關(guān)注隨時間增長的數(shù)字,。

如果 netstat -an 表明大量連接處于等待狀態(tài)（比如 CLOSE_WAIT 或 FIN_WAIT_1）,，那么由于所有系統(tǒng)資源都被這些連接占用,，可能會導(dǎo)致無法建立新連接。在這種情況下,，可以考慮減少連接超時值,，這些值控制操作系統(tǒng)維持連接多長時間；這可以使用 Solaris 的 ndd 或 AIX 的 no 來設(shè)置,。

深入研究 Java 內(nèi)存

前面幾節(jié)討論了需要調(diào)優(yōu)的四個系統(tǒng)領(lǐng)域,。其中之一是內(nèi)存。在 Java 應(yīng)用程序環(huán)境中,，服務(wù)器把內(nèi)存分配給 Java 進(jìn)程,，Java 進(jìn)程負(fù)責(zé)運行應(yīng)用程序代碼。這個 Java 進(jìn)程就是 JVM,，它負(fù)責(zé)把內(nèi)存分配給底層應(yīng)用程序,。

在操作系統(tǒng)級上，可能看到 1GB 內(nèi)存被分配給一個 Java 進(jìn)程,。在這個進(jìn)程內(nèi)部,，JVM 管理堆，堆為新對象提供內(nèi)存,。在創(chuàng)建對象時，對象被放在堆上,。在銷毀對象時,，它們?nèi)匀涣粼诙焉稀VM 會運行一個稱為垃圾收集 的過程,，垃圾收集標(biāo)出所有創(chuàng)建的對象,，然后清理堆的其余部分供以后的分配使用。在此時,，堆可以擴(kuò)展（如果垃圾收集沒有回收新分配所需的足夠內(nèi)存）或收縮（如果滿足特定條件,，使 JVM 認(rèn)為堆太大了）。

根據(jù)這個簡化的垃圾收集定義可以推斷出,，在執(zhí)行垃圾收集時系統(tǒng)不會執(zhí)行任何應(yīng)用程序工作,。在運行垃圾收集期間，JVM 實際上會暫停,。因此,，許多 Java 調(diào)優(yōu)措施都涉及決定堆的最佳內(nèi)存大小以及調(diào)整垃圾收集過程。

垃圾收集過程調(diào)優(yōu)的基本思路是,，了解運行垃圾收集的頻率以及觸發(fā)它的條件,，然后通過修改 JVM 設(shè)置盡可能降低垃圾收集的影響。

收集垃圾收集信息

為了了解垃圾收集對應(yīng)用程序的影響,，首先要收集關(guān)于何時及如何執(zhí)行垃圾收集的信息,。在 JVM 中啟用詳細(xì)垃圾收集日志記錄,，這會開始記錄垃圾收集活動。在 IBM WebSphere™ Application Server 中,，可以在管理控制臺中找到這個設(shè)置：在 Integrated Solutions Console 中導(dǎo)航到 Application servers > server name > Process Definition > Java Virtual Machine,，選擇 Verbose Garbage Collection。

還可以用 -verbose:gc 參數(shù)啟動 JVM（這也是 Integrated Solutions Console 選項在幕后采用的方法）,。無論采用哪種方法,，JVM 的輸出現(xiàn)在都會包含垃圾收集信息。

對于啟用詳細(xì)垃圾收集日志記錄,，糟糕的方面是不同廠商采用的文件格式不一致,，甚至在同一廠商提供的不同版本之間也可能不一致。例如,，IBM 的 Java Runtime Environment (JRE) 6.0 采用詳細(xì)的 Extensible Markup Language (XML) 文件格式,。而 Sun Microsystems 的 HotSpot JVM 使用簡明的單行格式，有時候需要啟用更多命令行參數(shù),，才能得到所需的信息,。

了解垃圾收集數(shù)據(jù)的意義

啟用垃圾收集器的日志記錄之后，在正常負(fù)載下運行應(yīng)用程序,。然后,，研究垃圾收集日志?？梢钥吹蕉训拇笮淖畛醯姆峙溟_始增長,，最終穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)。然后,，可以使用這個范圍內(nèi)的某個值作為堆的初始大小,，這會消除堆增長到穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致的初始延遲。

垃圾收集日志還會指出發(fā)生垃圾收集的時間以及垃圾收集花費的時間,。如果發(fā)現(xiàn)垃圾收集的運行時間太長,，可以考慮讓 JVM 使用另一種垃圾收集算法（具體細(xì)節(jié)取決于 JVM 的版本和廠商）。根據(jù)這些時間戳,，還可以計算出系統(tǒng)在垃圾收集方面花費的時間百分比,，可以用這個指標(biāo)比較各種 JVM 設(shè)置。

如果發(fā)現(xiàn)堆不斷增長和收縮,，可以修改 MinHeapFree 和 MaxHeapFree 值,，JVM 使用它們決定什么時候擴(kuò)展或收縮堆。

隨著 JVM 的發(fā)展,，與垃圾收集相關(guān)的性能也會變化,。一定要通過您的 JVM 手冊了解當(dāng)前的調(diào)優(yōu)參數(shù)。

調(diào)優(yōu)的優(yōu)先次序

對于在為 WebSphere Application Server 調(diào)整 UNIX 服務(wù)器時應(yīng)該檢查哪些方面,，IBM 給出了一些建議,。

首先,，確保服務(wù)器具有所需的資源：CPU、磁盤,、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò),。這些是最基本的。

接下來,，了解應(yīng)用程序的垃圾收集需求并相應(yīng)地調(diào)整 JVM,。這可能需要回到前一步，確保具有按所需方式運行應(yīng)用程序的足夠內(nèi)存,。

確保適當(dāng)?shù)卦O(shè)置應(yīng)用服務(wù)器隊列,，讓應(yīng)用服務(wù)器只處理它能夠處理的請求。當(dāng) Web 服務(wù)器把請求交給應(yīng)用服務(wù)器時,，它會進(jìn)入一個隊列,。如果允許太多的連接連接到應(yīng)用程序，每個用戶都會體驗到糟糕的性能,。因此,，過剩的連接應(yīng)該在 Web 服務(wù)器上排隊，而不要在 WebSphere Application Server 上排隊,。

最后,，可以使用多種緩存技術(shù)，比如數(shù)據(jù)庫中的預(yù)備語句,、Enterprise JavaBean (EJB) 技術(shù)和線程緩存,。如果不斷清理緩存，從而為新內(nèi)容讓出空間,，就應(yīng)該考慮增加緩存大小。

結(jié)束語

計算機的資源分為 CPU,、磁盤,、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)。調(diào)優(yōu)工作應(yīng)該度量這些資源,，然后在應(yīng)用程序,、應(yīng)用服務(wù)器和服務(wù)器中做相應(yīng)的調(diào)整，確保不出現(xiàn)資源爭用,。

JVM 管理自己的堆并通過垃圾收集過程清理堆,。這方面的調(diào)優(yōu)包括確保堆可以增長到應(yīng)用程序需要的大小，以及通過調(diào)整垃圾收集參數(shù)避免垃圾收集的影響過大,。

進(jìn)行垃圾收集調(diào)優(yōu)的主要工具是詳細(xì)垃圾收集日志記錄,，這會記錄每個垃圾收集活動?？梢酝ㄟ^日志了解垃圾收集花費的時間以及執(zhí)行收集的原因,。

參考資料

學(xué)習(xí)

• Sun Microsystems 的垃圾收集例程的文檔（v5 或 v6）提供關(guān)于各種垃圾收集算法的工作方式及其適用場合的信息,。
  
  
• Java Diagnostics Guide 深入介紹了 IBM JVM 的詳細(xì)垃圾收集日志記錄的 XML 格式。
  
  
• 閱讀針對 UNIX 性能調(diào)優(yōu) 的 WebSphere Application Server 文檔,。
  
  
• “Sensible Sanitation -- Understanding the IBM Java Garbage Collector, Part 1: Object allocation”是關(guān)于 JVM 垃圾收集的三篇系列文章的第一篇,。這篇文章有點兒過時了，因為它不包含一些最新的垃圾收集算法,，但是它對垃圾收集概念和堆內(nèi)存分配方法的闡述仍然是有意義的,。
  
  
• 對于系統(tǒng)調(diào)優(yōu)，了解如何使用 vmstat 命令是非常重要的,。
  
  
• 這份關(guān)于 AIX 性能調(diào)優(yōu) 的文檔包含用來在 AIX 服務(wù)器上尋找和解決瓶頸的許多命令,。
  
  
• 如果運行 Solaris，可以參考關(guān)于 Solaris 系統(tǒng)調(diào)優(yōu) 的 IBM 文檔,。
  
  
• 如果運行 AIX,，應(yīng)該閱讀關(guān)于 AIX 系統(tǒng)調(diào)優(yōu) 的文檔。
  
  
• 如果使用 WebSphere,，那么必須閱讀 IBM 的 WebSphere Application Server V6 Scalability and Performance Handbook,。它的內(nèi)容多達(dá) 1100 頁，提供了關(guān)于如何調(diào)整 WebSphere 和其他組件以及如何編寫可伸縮性更好的應(yīng)用程序的建議,。
  
  
• 另一份 IBM RedBook Running IBM WebSphere Application Server on System p and AIX: Optimization and Best Practices 討論 WebSphere 應(yīng)用程序的水平擴(kuò)展和垂直擴(kuò)展,。這個文檔還討論如何調(diào)整應(yīng)用服務(wù)器和操作系統(tǒng)。
  
  
• 在 技術(shù)書店 瀏覽關(guān)于這些主題和其他技術(shù)主題的圖書,。
  
  
• AIX and UNIX 專區(qū)：developerWorks 的“AIX and UNIX 專區(qū)”提供了大量與 AIX 系統(tǒng)管理的所有方面相關(guān)的信息,，您可以利用它們來擴(kuò)展自己的 UNIX 技能。
  
  
• AIX and UNIX 新手入門：訪問“AIX and UNIX 新手入門”頁面可了解更多關(guān)于 AIX 和 UNIX 的內(nèi)容,。
  
  
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• 下載 IBM Pattern Modeling and Analysis Tool for Java Garbage Collector,，它幫助您解釋垃圾收集日志并確定應(yīng)該采用的 JVM 設(shè)置,。
  
  

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