什么是性能优化?
性能优化指在不影响系统运行正确性的前提下,使之运行得更快,完成特定功能所需的时间更短,或拥有更强大的服务能力。
关注:
不同程序有不同的性能关注点,比如科学计算关注运算速度,游戏引擎注重渲染效率,而服务程序追求吞吐能力。
服务器一般都是可水平扩展的分布式系统,系统处理能力取决于单机负载能力和水平扩展能力,所以,提升单机性能和提升水平扩展能力是两个主要方向,理论上系统水平方向可以无限扩展,但水平扩展后往往导致通信成本飙升(甚至瓶颈),同时面临单机处理能力下降的问题。
指标:
衡量单机性能有很多指标,比如:QPS(Query Per Second)、TPS、OPS、IOPS、最大连接数、并发数等评估吞吐的指标。
CPU为了提高吞吐,会把指令执行分为多个阶段,会搞指令Pipeline,同样,软件系统为了提升处理能力,往往会引入批处理(攒包),跟CPU流水线会引起指令执行Latency增加一样,伴随着系统负载增加也会导致延迟(Latency)增加,可见,系统吞吐和延迟是两个冲突的目标。
显然,过高的延迟是不能接受的,所以,服务器性能优化的目标往往变成:追求可容忍延迟(Latency)下的最大吞吐(Throughput)。
延迟(也叫响应时间:RT)不是固定的,通常在一个范围内波动,我们可以用平均时延去评估系统性能,但有时候,平均时延是不够的,这很容易理解,比如80%的请求都在10毫秒以内得到响应,但20%的请求时延超过2秒,而这20%的高延迟可能会引发投诉,同样不可接受。
一个改进措施是使用TP90、TP99之类的指标,它不是取平均,而是需确保排序后90%、99%请求满足时延的要求。
通常,执行效率(CPU)是我们的重点关注,但有时候,我们也需要关注内存占用、网络带宽、磁盘IO等,影响性能的因素很多,它是一个复杂而有趣的问题。