使用应用程序跟踪对性能改变进行量化分析

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使用应用程序跟踪对性能改变进行量化分析
使用应用程序跟踪确定应用程序性能改变的影响

级别: 中级
Sean A. Walberg (sean@ertw.com), 高级网络工程师

使用 Apache Web 服务器作为示例，以了解如何分析公共配置的性能含义。使用应用程序跟踪来观察应用程序运行过程中进行的系统调用。通过统计调用的次数和发生的时间，您可以轻松地了解性能改变的影响。
您可以对应用程序进行跟踪，以找出它们暂停或不运行的原因。并且可以使用同样的方法，了解更多关于应用程序的信息并理解某些配置的性能含义。因为 Apache 非常流行并且大多数读者对它都比较熟悉，所以本文使用 Apache 作为示例。Apache 所进行的每次系统调用都会对 Web 页面的提供带来延迟，通过跟踪不同配置下的 Web 服务器，您可以确定具体配置的影响。
应用程序跟踪概述
在应用程序的执行过程中，当需要打开文件、发送数据包或者使用系统资源时，它会对基础操作系统进行相应的系统调用。跟踪应用程序意味着可以在调用发生时观察到这些系统调用，这将使得您能够深入地了解该应用程序的行为。在 Solaris 和 IBM AIX? 操作系统 (AIX) 中，使用 truss 命令完成这项任务，而在 Linux? 中则使用 strace。清单 1 显示了对 pwd 命令进行跟踪的示例。
清单 1. 跟踪 pwd 命令
-bash-3.00$ truss pwd
...
getcwd("/export/home/sean", 1025)               = 0
/export/home/sean
write(1, " / e x p o r t / h o m e".., 18)      = 18
_exit(0)

在删除开始处与加载该应用程序相关的输出内容后，您可以看到所进行的三次系统调用：
1. getcwd 返回当前工作目录。输出内容中显示了字符串“/export/home/sean”返回到缓冲区。
2. write 可以显示给定的字符串。因为在其执行之后才显示这个系统调用，所以先输出了它的执行结果。还可以注意到，write 系统调用的结果是写入字符的个数数目，在这个示例中为 17 加上一个回车。
3. _exit 使用错误代码 0 退出该程序，这个错误代码通常表示成功结束。
尽管这是一个很简单的示例，但它演示了通过应用程序跟踪可以观察程序内部机制的程度。有关跟踪方面更深入的信息，请参见参考资料部分。

Apache 配置的简要介绍
可以通过一个名为 httpd.conf 的文件对 Apache Web 服务器进行配置。清单 2 显示了一个简单配置中的部分内容。
清单 2. 示例 httpd.conf
DocumentRoot "/var/apache/htdocs"

    Options FollowSymLinks
    AllowOverride None


    Options Indexes FollowSymLinks MultiViews

第一行定义了在何处可以找到 HTML 文件。将所有的请求都映射到这个目录。如果请求 /project/charter.html，将使用 /var/apache/htdocs/project/charter.html 提供该页面。httpd.conf 中剩余的部分由两个 Directory 节组成。 和 之间的任何内容都将应用于指定目录及其所有的子目录。在本例中，第一节将两项设置应用于根目录，而第二节则指向 /var/apache/htdocs。
如果多个节应用于单个请求，那么将会对这些命令进行组合，并且最适合的目录具有高优先级。例如，将使用 /var/apache/htdocs/project/charter.html 提供 /project/charter.html 请求的页面。/var/apache/htdocs 是 / 的子目录，所以 Options Indexes FollowSymLinks MultiViews 来自第二节，AllowOverride None 来自第一节。
可以对许多内容进行配置，并且每项内容都具有其性能含义。本文余下的内容重点关注于如何对这些改变的影响进行量化分析。

建立基准
在您进行任何调整之前，务必要了解系统当前的运行方式。使用 -X 参数启动 Apache，这个参数将强制 Apache 进入单进程调试模式。这样做可以确保将请求发送到正在进行跟踪的进程，并且消除常规进程间通信所带来的开销。
在守护进程启动之后，通过运行 ps -ef 找到相应的进程 ID，并查找 httpd 守护进程。在找到该进程之后，使用 truss -c -p PID 附加到该进程。-c 选项表示对系统调用进行计数，而不是逐个显示它们，而 -p 则表示将跟踪器附加于一个正在运行的进程。
使用 Web 浏览器请求文档。在页面加载之后，回到 truss 应用程序，然后按 Ctrl-C 以结束计数。对于静态 HTML 页面，您应该看到如清单 3 所示的内容（为使这些数字变得更有趣，本示例进行了 100 次相同的请求）。

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