系统架构设计师教程（第二版）知识点13-系统性能 系统性能是一个系统提供给用户的所有性能指标的集合。它既包括硬件性能（如处理器主频、存储器容量、通信带宽等）和软件性能（如上下文切换、延迟、执行时间等），也包括部件性能指标和综合性能指标。系统性能包含性能指标、性能计算、性能设计和性能评估4个方面的内容。 1 性能指标 性能指标是软硬件的性能指标的集成。在硬件中，包括计算机、各种通信交换设备、各类网络设备等；在软件中，包括操作系统、数据库、网络协议以及应用程序等。 1.1 计算机的性能指标 评价计算机的主要性能指标有时钟频率（主频）、运算速度、运算精度、内存的存储容量、存储器的存取周期、数据处理速率（Processing Data Rate，PDR）、吞吐率、各种响应时间、各种利用率、RASIS特性（即可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维护性（Serviceability）、完整性和安全性（Integrity and Security））、平均故障响应时间、兼容性、可扩充性和性能价格比。 1.2 路由器的性能指标 评价路由器的主要性能指标有设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、VPN支持能力、内部时钟精度、队列管理机制、端口硬件队列数、分类业务带宽保证、RSVP、IP DiffServ、CAR支持、冗余、热插拔组件、路由器冗余协议、网管、基于Web的管理、网管类型、带外网管支持、网管粒度、计费能力/协议、分组语音支持方式、协议支持、语音压缩能力、端口密度、信令支持。 1.3 交换机的性能指标 评价交换机所依据的性能指标有交换机类型、配置、支持的网络类型、最大ATM端口数、最大SONET端口数、最大FDDI端口数、背板吞吐量、缓冲区大小、最大MAC地址表大小、最大电源数、支持协议和标准、路由信息协议（RIP）、RIP2、开放式最短路径优先第2版、边界网关协议（BGP）、无类别域间路由（CIDR）、互联网成组管理协议（IGMP）、距离矢量多播路由协议（DVMRP）、开放式最短路径优先多播路由协议（MOSPF）、协议无关的多播协议（PIM）、资源预留协议（RSVP）、802.1p优先级标记，多队列、路由、支持第3层交换、支持多层（4-7层）交换、支持多协议路由、支持路由缓存、可支持最大路由表数、VLAN、最大VLAN数量、网管、支持网管类型、支持端口镜像、QoS、支持基于策略的第2层交换、每端口最大优先级队列数、支持基于策略的第3层交换、支持基于策略的应用级QoS、支持最小/最大带宽分配、冗余、热交换组件（管理卡、交换结构、接口模块、电源、冷却系统）、支持端口链路聚集协议、负载均衡。 1.4 网络的性能指标 评价网络的性能指标有设备级性能指标、网络级性能指标、应用级性能指标、用户级性能指标和吞吐量。 1.5 操作系统的性能指标 评价操作系统的性能指标有系统上下文切换、系统响应时间、系统的吞吐量、系统资源利用率、可靠性和可移植性。 1.6 数据库管理系统的性能指标 衡量数据库管理系统的主要性能指标包括数据库本身和管理系统两部分，有数据库的大小、数据库中表的数量、单个表的大小、表中允许的记录（行）数量、单个记录（行）的大小、表上所允许的索引数量、数据库所允许的索引数量、最大并发事务处理能力、负载均衡能力、最大连接数，等等。 1.7 Web服务器的性能指标 评价Web服务器的主要性能指标有最大并发连接数、响应延迟和吞吐量。 2 性能计算 性能指标计算的主要方法有定义法、公式法、程序检测法和仪器检测法。 常用的性能指标的计算过程（Millions of Instructions Per Second，MIPS）的计算方法、峰值计算、等效指令速度（吉普森法）。 在实际应用中，往往是对这些常用性能指标的复合计算，然后通过算法加权处理得到最终结果。 3 性能设计 3.1 性能调整 当系统性能降到最基本的水平时，性能调整由查找和消除瓶颈组成。对于数据库系统，性能调整主要包括CPU/内存使用状况、优化数据库设计、优化数据库管理以及进程/线程状态、硬盘剩余空间、日志文件大小等；对于应用系统，性能调整主要包括应用系统的可用性、响应时间、并发用户数以及特定应用的系统资源占用等。 在开始性能调整之前，必须做的准备工作有识别约束、指定负载、设置性能目标。在建立了性能调整的边界和期望值后，就可以开始调整了，这是一系列重复的、受控的性能试验，循环的调整过程为收集、分析、配置和测试。 3.2 阿姆达尔解决方案 阿姆达尔（Amdahl）定律是指计算机系统中对某一部件采用某种更快的执行方式所获得的系统性能改变程度，取决于这种方式被使用的频率，或所占总执行时间的比例。 阿姆达尔定律定义了采用特定部件所取得的加速比。假设人们使用某种增强部件，计算机的性能就会得到提高，加速比定义如下： 
加速比反映了使用增强部件后完成一个任务比不使用增强部件完成同一任务加快了多少。加速比主要取决于两个因素：在原有的计算机上，能被改进并增强的部分在总执行时间中所占的比例。这个值称为增强比例，它永远小于等于1。通过增强的执行方式所取得的改进，即如果整个程序使用了增强的执行方式，那么这个任务的执行速度会有多少提高，这个值是在原来条件下程序的执行时间与使用增强功能后程序的执行时间之比。 4 性能评估 4.1 基准测试程序 大多数情况下，为测试新系统的性能，用户必须依靠评价程序来评价机器的性能。下面列出了4种评价程序，它们评测的准确程度依次递减：真实的程序、核心程序、小型基准程序和合成基准程序。 把应用程序中用得最多、最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，称为基准测试程序（benchmark）。 基准测试程序有整数测试程序Dhrystone、浮点测试程序Linpack、Whetstone基准测试程序、SPEC基准测试程序和TPC基准程序。 4.2 Web服务器的性能评估 在Web服务器的测试中，反映其性能的指标主要有：最大并发连接数、响应延迟和吞吐量等。 常见的Web服务器性能评测方法有基准性能测试、压力测试和可靠性测试。 4.3 系统监视 进行系统监视的方法通常有3种方式：一是通过系统本身提供的命令，如UNIX/Linux中的W、ps、last，Windows中的netstat等；二是通过系统记录文件查阅系统在特定时间内的运行状态；三是集成命令、文件记录和可视化技术，如Windows的Perfmon应用程序。 由于系统架构设计师教程更新了版本，故重新整理了知识点，本专栏会持续的更新（争取日更），系统架构设计师全套资料请直接私信。整理不易，希望可以点赞支持作者。系统架构设计师备考分享
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