全栈软件测试工程师宝典连载（12）
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3.2.3 TomCat的性能监控
[28]Tomcat是Apache软件基金会（Apache Software Foundation）的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun 的参与和支持，最新的Servlet和JSP 规范总是能在Tomcat 中得到体现，Tomcat 5支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 规范。因为Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web 应用服务器。
Tomcat的计数器如表3-16所示。
表3-16 Tomcat的计数器
计数器 | 描述 |
|---|---|
JVM内存 | 关注GC回收频率， Full GC次数越少越好 |
最大线程数 | 线程连接数长期超过80%，需要优化 |
数据库连接数 | 活动连接数长期超过80%，需要优化数据库连接池 |
请求数/请求状态 | 线程数、线程状态，大量Blocked状态线程可以用Dump线程栈信息来分析 |
Tomcat的性能监控工具Probe请参看第8.4.2节来安装和使用。
3.2.4 MySQL监控
MySQL是最流行的关系型数据库管理系统，在Web应用方面MySQL是最好的 RDBMS(Relational DatabaseManagement System：关系数据库管理系统)应用软件之一。MySQL的关键性能指标如表3-17所示。
表3-17 MySQL的计数器
计数器 | 分析 |
|---|---|
Threads_connected | 表示当前有多少个客户连接该mysql服务器，连接数是否过多，网络是否存在问题，它是动态变化的，当达到最大连接数时，数据库系统就不能提供更多 的连接数了，这时，程序还想新建连接线程，数据库系统就会拒绝，如果程序没做太多的错误处理，就会出现报错信息。 |
Threads_running | 如果数据库超负荷，将会得到一个正在（查询的语句持续）增长的数值。这个值也可以小于预先设定的值。这个值在很短的时间内超过限定值是没问题的。若 超过预设值时且5秒内没有回落，要同时监视其他的一些值。 |
Aborted_clients | 客户端被异常中断的数值，对于一些应用程序是没有影响的，但对于另一些应用程序可能要跟踪该值，因为异常中断连接可能表明一些应用程序有问题。 |
Questions | 每秒钟获得的查询数量，也可以是全部查询的数量。 |
Opened_tables | 指表缓存没有命中的数量。如果该值很大，就需要增加table_cache的数值。 |
Select_full_join | 没有主键(key)联合(join)的执行。该值可能是零。这是捕获开发错误的好方法，因为这样的查询有可能降低系统的性能。 |
Select_scan | 执行全表搜索查询的数量。如果发现该值持续增长，说明需要优化，缺乏必要的索引或其他问题。 |
Slow_queries | 超过该值(--long-query-time)的查询数量，或没有使用索引查询数量。对于全部查询会有小的冲突。如果该值增长，表明系统有性能问题。 |
Threads_created | 该值一般较低。较高的值意味着需要增加thread_cache的数值，或遇到了持续增加的连接，表明存在潜在的问题 |
进入MySQL后，可以通过show status;命令查看当前的计数器，使用flush status;命令清空当前的计数器。
MariaDB [sec]> show status;
+-----------------------------------------------+-------------+
| Variable_name | Value |
+-----------------------------------------------+-------------+
| Aborted_clients | 0 |
| Aborted_connects | 0 |
| Access_denied_errors | 0 |
| Acl_column_grants |0 |
| Acl_database_grants |3 |
| Acl_function_grants |0 |
…
Uptime_since_flush_status | 39 |
+-----------------------------------------------+-------------+
368 rows in set (0.01 sec)MONyog是一个优秀的MySQL监控工具，可以实时监测MYSQL服务器，查看MySQL服务器的运行状态。由于该工具非常强大，读者可以通过其他渠道进行了解。
3.2.5 JVM性能监控
JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。
引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。在JDK1.7之前JVM存在年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generationn）和持久代（Permanent Generation）。
1. 年轻代与年老代中没有被回收的数据块存储
年轻代包括Eden区和Survivor区。Eden区有一个存储单元，Survivor区有两个存储单元：S0U和S1U，为了描述方便，假设Eden区做多可以存储三个数据块，Survivor区做多可以存储四个数据块。年老代也只有一个区，最多可存储四个数据块。下面来看一下年轻代与年老代中没有被回收的数据块存储。
图3-37 年轻代与年老代中没有被回收的数据块存储
（1）新来数据块a1、a2，进入年轻代的Eden区。见图3-37（1）所示。
（2）数据块a3 产生，进入Eden区，Eden区满了，把a1、a2、a3移入S0U。见图3-37（2）所示。
（3）Eden区的指针指向S0U。数据块a2、a3被回收，留下了数据块a1，Eden区进入了数据块b1、b2。见图3-37（3）所示。
（4）数据块b3 产生，进入Eden区，Eden区满了，把b1、b2、b3移入S0U。见图3-37（4）所示。
（5）Survivor区第一个存储单元满了，把a1、b1、b2、b3从S0U单元移入S1U。见图3-37（5）所示。
（6）Eden区的指针指向S1U。数据块c1、c2产生，进入Eden区， S1U中b3被回收，剩下a1、b1、b2。见图3-37（6）所示。
（7）Eden区产生数据块c3，Eden区满了，这时候由于S1U的a1被回收，而b1、b2没有被回收，所以这时候只能把Eden区的c1、c2从Eden区移入S1U。见图3-37（7）所示。
（8）S1U中存在b1、b2、c1、c2，这时候Survivor区的S1U，但是由于b1、b2是从S1U中过来的，而c1、c2是从Eden区过来的，所以只能把数据块b1、b2从S1U移入到年老代。见图3-37（8）所示。
（9）这个时候再把Eden区的数据块c3从Eden区移入S1U。见图3-37（9）所示。
（10）Eden区产生数据块d1、d3、d3，Eden区满了，而S1U仅存在了数据块c3，把Eden区的d1、d3、d3移入Survivor区的第二个存储单元。见图3-37（10）所示。
（11）由于当前S1U中的数据块c3、d1、d3、d3都是从Eden区过来的，这个时候S1U已经满了，所以要把数据块c3、d1、d3、d3从S1U移到S0U。见图3-37（11）所示。
（12）Eden区的指针返回指向S0U。Eden区产生了新的数据块e1、e2。S0U中的d1、d3被回收，剩下c3、d2。见图3-37（12）所示。
（13）Eden区产生数据块e3，Eden区满了，这时候S0U中存在数据块c3、d2，所以只能把Eden区的e1、e2先移入到S0U中。见图3-37（13）所示。
（14）S0U中目前存在数据块c3、d2、e1、e2，由于c3、d2是从S1U中过来的，而e1、e2是从Eden区过来的，所以只能把c3、d2从S0U中移入到老年代。见图3-36（14）所示。
（15）接下来再把Eden区产生数据块e3移入到S0U。见图3-37（15）所示。
（16）按照这种规律进行下去。
（17）这个时候，Eden区有数据块g1、g2，S1U有数据块e1、e2、 f1、f2，年老代中存在数据块b1、b2、c1、d2。见图3-37（17）所示。
（18）S1U与年老代中存在数据块都满，把年老代中得数据块丢弃，把S1U中的e1、e2移入年老代。见图3-37（18）所示。按照这个规律进行下去。
由此看见。
•新产生的数据首先进入Eden区。
•Eden区的数据满后进入Survivor区。
•只有在两个Survivor区都存储过的数据才可以进入老年代。
•Eden区轮询指向Survivor区中的两个区。
•老年代存在数据，但是年轻代数据已满，会清空老年代。
2. 元空间[33]
由于持久代的问题比较多，从JDK8开始废弃了持久代迎来元空间（Metaspace），官方原文是这样写的：This is part of theJRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need toconfigure the permanent generation (since JRockit does not have a permanentgeneration) and are accustomed to not configuring the permanent generation.
下面来看一下元空间。
•元空间的内存大小。
元空间是方法区的在HotSpot jvm 中的实现，方法区主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。
元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。，理论上取决于32位/64位系统可虚拟的内存大小。可见也不是无限制的，需要配置参数。
•常用配置参数。
ØMetaspaceSize。
初始化的Metaspace大小，控制元空间发生GC的阈值。GC后，动态增加或降低MetaspaceSize。在默认情况下，这个值大小根据不同的平台在12M到20M浮动。使用Java -XX:+PrintFlagsInitial命令可以查看初始化参数。
ØMaxMetaspaceSize
限制Metaspace增长的上限，防止因为某些情况导致Metaspace无限的使用本地内存，影响到其他程序。该参数的默认值为4294967295B（大约4096MB）。
ØMinMetaspaceFreeRatio
当进行过Metaspace GC以后，会计算当前Metaspace的空闲空间的比例，如果这个比例小于这个参数（即实际非空闲占比过大，内存不够用），那么虚拟机将增长Metaspace的大小。参数的默认值为40%。设置该参数可以控制Metaspace的增长的速度，设置得太小会导致Metaspace增长的缓慢，Metaspace的使用逐渐趋于饱和，可能会影响之后类的加载。而设置得太大，会导致Metaspace增长的过快，浪费内存。
ØMaxMetasaceFreeRatio
当进行过Metaspace GC之后，会计算当前Metaspace的空闲空间比，如果空闲比大于这个参数，那么虚拟机就会释放Metaspace的部分空间。参数的默认值为70%。
ØMaxMetaspaceExpansion
Metaspace增长时的最大幅度。该参数的默认值为5452592B（大约为5MB）。
ØMinMetaspaceExpansion
Metaspace增长时的最小幅度。该参数的默认值为340784B（大约330KB为）。
3. jps
jps（Java Virtual Machine Process StatusTool）是Java提供的一个显示当前所有Java进程pid的命令。
jps 命令格式：jps [options ] [ hostid ]
• [options]选项。
Ø-q。
仅输出VM标识符，不包括classname,jar name,argumentsin main method
Ø-m。
输出main method的参数
Ø-l。
输出完全的包名，应用主类名，jar的完全路径名
-Øv。
输出jvm参数
Ø-V。
输出通过flag文件传递到JVM中的参数(.hotspotrc文件或-XX:Flags=所指定的文件
Ø-Joption。
传递参数到vm，例如:-J-Xms512m
• [hostid]。
Ø [protocol:][[//]hostname][:port][/servername]
•命令的输出格式。
Ølvmid [ [classname| JARfilename | "Unknown"] [ arg* ] [ jvmarg* ] ]
jps。最基本的使用方式。
>jps
20388Bootstrap
14364 Jpsjps -l。输出主类或者jar的完全路径名。
>jps -l
18756sun.tools.jps.Jps
20388 org.apache.catalina.startup.Bootstrapjps -v。输出jvm参数。
>jps -v
20388Bootstrap-Djava.util.logging.config.file=C:\xampp\tomcat\conf\logging.properties-Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager-Djava.endorsed.dirs=C:\xampp\tomcat\endorsed -Dcatalina.base=C:\xampp\tomcat-Dcatalina.home=C:\xampp\tomcat -Djava.io.tmpdir=C:\xampp\tomcat\temp
13948 Jps-Denv.class.path=C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\\lib\dt.jar;C:\ProgramFiles\Java\jdk1.8.0_131\\lib\tools.jar;C:\apache\apache-tomcat-8.0.30\lib\servlet-api.jar;-Dapplication.home=C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131 -Xms8mjps -q。仅仅显示java进程号。
>jps -q
20388
server.resin.Resinjps -mlv <IP>。远程查看
4. jstat
jstat命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量。关于jstat的使用查看表3-18所示。
表3-18 jstat命令
参数 | 解释 |
|---|---|
jstat –class<pid> | 显示加载class的数量，及所占空间等信息 |
jstat -compiler <pid> | 显示VM实时编译的数量等信息 |
jstat -gc <pid> | 可以显示gc的信息，查看gc的次数，及时间 |
jstat -gccapacity <pid> | 可以显示，VM内存中（young,old）对象的使用和占用大小 |
jstat -gcutil <pid> | 统计gc信息 |
jstat -gcnew <pid> | 年轻代对象的信息 |
jstat -gcnewcapacity<pid> | 年轻代对象的信息及其占用量 |
jstat -gcold <pid> | old代对象的信息 |
jstat -gcoldcapacity <pid> | old代对象的信息及其占用量 |
jstat -printcompilation <pid> | 当前VM执行的信息 |
5. jVisualVM &jmap
通过命令jmap-dump:format=b,file=<path>\<filename>.hprof <pid>，把<pid>的信息导入.hprof格式的文件，然后打开jVisualVM GUI 界面，载入刚生成的.hprof文件，即可查看该进程在JVM的信息了。如图3-38所示。
图3-38 jVisualVM
3.2.6 APM工具简介
[29]APM（ApplicationPerformance Management）是一种应用性能监控工具，通过汇聚业务系统的各个处理环节的实时数据，分析业务系统各个事务处理的交易路径和处理时间，实现对应用的全链路性能监测。目前主流的APM工具，基本都是参考了Google的Dapper（大规模分布式系统的跟踪系统）体系，通过跟踪业务请求的处理过程，完成对应用系统在前后端处理、服务端调用的性能消耗跟踪，提供可视化的界面来展示对跟踪数据的分析。
常见的APM包括。
1. Pinpoint
网址为：https://github.com/naver/pinpoint，是一款Java编写的大规模分布式系统的APM工具，由韩国人开发的开源的分布式跟踪组件，其特点是。
Ø分布式事务跟踪，跟踪跨分布式应用的消息。
Ø自动检测应用拓扑，帮助搞清楚应用的架构。
Ø水平扩展以便支持大规模服务器的集群。
Ø提供代码级别的可见性以便轻松定位失败点和瓶颈。
Ø使用字节码增强技术，添加新功能而无需修改代码。
2.SkyWalking
网址为：https://github.com/apache/incubator-skywalking。2015年由个人吴晟，一名华为的开发者开源产品，2017年加入Apache孵化器。它针对分布式系统的应用性能监控系统，特别针对微服务、cloudnative和容器化(Docker,Kubernetes, Mesos)架构，其核心是个分布式追踪系统。SkyWalking使用Java探针字节码增加技术，实现对整个应用的监控。 而对应用是零侵入的。
3.Zipkin
网址为：https://github.com/openzipkin/zipkin。是由Twitter团队开源的一个分布式的跟踪系统。它有助于收集数据需要解决潜在的问题。它管理数据的收集和查找。Zipkin结合spring-cloud-sleuth使用较为简单，集成也很方便。但是功能比较简单。
4.CAT
CAT（Central Application Tracking）是美团和大众点评开发的一款APM工具。它是基于Java开发的实时应用监控平台，包括实时应用监控，业务监控。
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