第 7 周笔记：性能优化
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1. 性能测试
主观视角：用户感受的性能
客观视角：性能指标衡量的性能
【用户感受到的快慢和客观的性能不是完全一样的】
指标：
响应时间 （从请求刚开始到接收到所有请求的数据/最后响应的数据）
并发数（类似的，还有在线用户数，系统用户数）
吞吐量 （TPS，QPS，HPS）单位时间内系统处理的请求数量。
吞吐量 = （1000 / 响应时间ms) * 并发数
性能计数器：是描述服务器或操作系统性能的数据指标。包括System Load(load最好等于CPU核心数），对象与线程数，内存使用，CPU使用，磁盘与网络的I/O。
b ：系统最佳运行点
c : 系统最大负载点
d : 系统崩溃点
测试时，不断增加并发数。
2.性能优化
基本原则：
不能优化一个没有性能测试的软件
不能优化一个不了解的软件
一般方法：
性能测试，获得性能指标
指标分析，发现性能与资源瓶颈点
架构与代码分析，寻找与性能与资源瓶颈关键所在
架构与代码优化，优化关机技术点，平衡资源利用
性能测试，进入性能优化的闭环
分层思想：
机房与骨干网络性能优化
异地多活的多机房架构
专线网络与自主CDN建设
服务器与硬件性能优化
垂直伸缩。
比如发现大量时间消耗在网络传输上。处理：压缩（不可取，消耗CPU）；升级网卡（1G -> 10G)
操作系统的性能优化
Look at CPU utilization.
虚拟机性能优化
基础组建的性能优化
软件架构的性能优化 （缓存，异步，集群）
软件代码的性能优化
3. 操作系统
线程栈 -> 方法内部的变量不需要考虑线程问题，因为方法的局部变量是线程独有的，在线程栈内。栈里面存原始数据类型，reference to 对象. 如果对象是在这个线程里创建的，也不用担心线程安全。
这里多线程的环境来自于Tomcat。每个线程执行有独立的堆栈。
线程安全 -> 当某些代码修改内存堆（进程共享内存，new出的对象信息，不同线程可以访问一个对象，单例）里的数据的时候，如果有多个线程在同时执行，如果同时修改数据，就会有线程安全问题。
解决方法：
临界区： 多个线程访问共享资源的这段代码称为临时区，主要是是使用锁。将临界区的代码枷锁，只有获得锁的线程，才可以进入临界区。
阻塞导致高并发系统崩溃
锁（IO）会引起线程阻塞。（比如，恶意攻击：不断发送慢网络数据，线程读不到完整数据就会阻塞）阻塞导致线程既不能继续执行，也不能释放资源。导致资源耗尽，导致系统崩溃。
方法：
降级
限流
反应式：异步；无临界区
锁
CAS是一种系统原语，原语的执行必须是连续的。
CAS(V, E, N)
V：要更新的变量
E：预期值
N：新值
如果V等于E，将V设为N。Otherwise, do nothing。
Java中通过CAS原语在对象头修改Mark Word实现加锁：对象的对象头，前64bits 是Mark Word。
轻量级锁是unfair的。重量级用了monitor（内部是队列），是公平锁。锁膨胀是自动的。
多CPU情况下的锁（多CPU，多Cache）
总线锁：悲观锁。
缓存锁：乐观锁。
4.反应式编程框架Akka
The core concept: Actor + 不需要处理并发细节。+ manage failures easily
State: shielded from the rest of the system, no need for synchronization
Communication: Interact with other actors exclusively via messages
Behavior: React on messages it receives
一个线程管理Mailbox, 所以没有并发的问题。
ActorRef可以对应多个Actor，ActorRef负责负载均衡。
5.文件系统
Based on the Linux file system,
如何存储大文件？
如何保证硬盘损坏时，数据不丢失？
如何增加硬盘的访问速度？
RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）
RAID0 - 数据分块，提高数据读写的速度，任何一个硬盘损坏之后，整个文件系统就不可用了，可用性降低了。
RAID1 - stores contents of each disk on the 2nd/3rd disk.
Advantage: read faster, more available
Disadvantage: write no faster
RAID4 ， RAID5， RAID 6: refer to the link:
https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_RAID_levels#RAID_4
分布式文件系统HDFS
高性能。数据备份3个副本，存在不同的机架之中。
初始化register后，DataNode会定时向Namenode发送心跳。超时之后，Namenode向影响的DataNode发送通知，复制影响的blocks(Those blocks which now have only two copies)，这样又有3个副本了。
还未添加个人签名 2019.09.17 加入
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