如何调试AIX上的应用程序

1、如何调试 AIX 上的应用程序 -越来越多的用户选择了 IBM 的 RS/6000服务器作为应用程序的运行 平台,并且伴随应用程序复杂度的增加,给系统以及应用程序的性能提出了 进一步的要求。在这里讲解是如何在 AIX 环境中调试系统性能,找出具体的 问题和产生的原因,找到解决的办法,使得应用程序的反应速度加快,以满 足用户的需求。-从性能角度来看,总体上分为:系统整体性能和应用程序个体的性能。 从性能调试的方法来讲大体上是一致的,只是着重 点 和调试 目标 的 不同 。在 系统性能方 面 ,是为了 达 到 最 大的系统 吞吐量 并 减小 反应 时间; 在应用程序 方 面 ,是为了 减小 反应

2、时间 。-性能调试 就 是使得应用程序和系统的 资源 分 配 能 够最佳地符合当前特定 环境。-性能调试的 流 程如 下 :首先判断 CPU 是 否 是 瓶颈 ,如 果 CPU 是 瓶颈则 调试系统 或 应用程序的 参 数 ,增 强 CPU ;第二判断内存 是 否 是 瓶颈 , 调 节 系统和应用程序 关于内存 的 参数 , 使 内存 的 使用 达 到 最佳;第三判断磁盘 的 输入 /输 出是 否 是 瓶颈 ,调 节磁盘 的使用 状态 及 参数 , 减少 输入 /输 出 时间;第四判断网络 是 否 是 瓶颈 , 调 节网络 环境 或 应用程序 访 问方 式 , 增加 网络吞吐 量或减小网络压力

3、;第五附 加的 测 试 跟踪 ,使用 附 加 工 具生 成 分 析报表 。-这里 开始对每 一个步 骤 进一步的 阐述 。-对 于 每 一 个 进 程 来 讲 , 它 们 都 有 进 程 优 先 级 , 计 算 公 式 为 : PRI=NICE+40+CPU_ PENALTY,从 公式 中 可 以看到 基本 上用户进程的 优先级 是大 于 40的。 可 以使用 “ ps -l” 和 “ ps -emo THREAD” 命 令 分 别查 寻 进程和 线 程的 CPU 使用 状态 。使用 “ nice -n proname” 和 “ renice +n proid ” 来 修改 进程的 优先级 。

4、-对 CPU 的整体调试 过 程 可 以总 结 如 下 :首先 使用 “ iostat ” 、 “ vmstat ” 和 “ sar ” 命 令查 看是 否 CPU 有瓶颈 ,以 及使用 状态;使用 “ ps ” 命 令查 看 哪条 进程 占 用大 量 CPU 时间;使用 “ prof ” 、 “ gprof ” 和 “ tprof ” 命 令查 看 特定 的应用程序中 哪些 或 哪 一 条语句占 用 CPU 过长 ;-改 应用程序 代码 , 优 化 程序, 对于 十 分 消耗 CPU 资源 的 数 学 算 法调用要 使用 AIX 系统提 供 的 函 数 库 BLAS/ESSL中的 数 学 算

5、 法,这 些 算 法 函 数 要 比 程序 员自己 开 发 的 函 数节 省 系统 资源 。-此外 ,在 编译 可 执 行 文件 时 ,使用 优 化 参数对 程序进行进一步 优 化 。 -对于 CPU 的 消耗 在 很 多 情况 下 是 由 应用程序 引起 的,在应用程序 优 化完 成 以 后 , 如 果 CPU 依然没 有 很 大的 改善 , 这 就 需要 对 CPU 直接 进行 升 级 了, 要 么 就 增加 CPU 的个 数 。这里 还 有 两 个 命 令 在应用程序调试 时 十 分 有 用:“ time ” 和 “ timex ” 。 这 两 个 命 令 可 以 检 测 出 某 个应用

6、程序从 开始 到 结束 总 共花费 的 时间 , “ time ” 返回 分 钟 数 和 秒 数 , “ timex ” 返回 总 共 的 秒 数 。 -在 判断 和调试系统 内存 之 前 , 首先 要了解 内存访 问的 概念 。 内存 在大多 数 情况 下 指虚拟 内存 , 其 中 包括实 内存 (Real Memory 和 磁盘 上的 虚拟空 间 (Paging Space 。 值 得 注意 的是在 AIX 系统中, 实 内存 的 输入 /输 出 不 仅 在 磁盘 虚拟空 间 之 间 产生, 而 且 包括另外两种形 式 :固 定数 据文件 (Persistent Segment 和 远 程

7、 数 据文件 (Client Segment 。 为了 减 少磁盘 的 寻址 时间 , 磁盘 虚拟空 间 往往采 用 连 续 的 存 储 空 间 。-检 测 系统 内存 的使用 情况 主 要使用 命 令 “ vmstat ” , 此 命 令 可 以 查 看到 活 动 的 虚拟空 间 和 剩余 的 实 内存 、 内存 页 的 输入 /输 出 状态 和 CPU 是 否有输入 /输 出 空 闲 。在分 析 统 计 调试 结 果时 ,一 定 要 注意 上 面 提到的 实 内存输入 /输 出 的 三 种 途径 。-使用 “ ps au” 命 令 可 以 查 看 每 条 进程的 内存 占 有 情况 , 数

8、 据 是以 百 分 比 的 方 式 显示 。-还 有 一个 命 令十 分 有 用, “ svmon ” ,这个 命 令 帮助 调试 者 进一步 取 得 有关 进程使用 内存 的 信息 , 它可 以生 成当前 使用 内存最 多的进程 状态报表 。 SVMON 命 令 和 VMSTAT 命 令 可 以 配合 使用, 它们 的 返回结 果有 一 部 分是 相互 重 叠 的, 由此 也 可 以 验证 进程使用 内存状态 的 真 实 性。 另外 , SVMON 命 令还 可 以分 析 出来 指 定 进程在使用 内存 方 面 的 细 节 , 究竟 是 哪些 程序 片 占 用了 哪些 内存 , 参数 是 “

9、 -P ” 。-命 令 “ vmtune ” 用来 修改 操 作系统 与 内存 使用 相 关 的系统 参数 。 通 过修 改 内存 系统 参数可 以 改 变 系统 对内存 使用的方 式 以及分 配 原 则 ,从 而 调 节内存 的 输入 /输 出。-在 内存 的使用中 有 一个 现象称 为 “ Thrashing ” , 即 内存 使用产生 抖动 现象 ,为了满足 某些 进程的 执 行, 不断地对内存 进行 输入 /输 出, 当 系统 发 现 将 要产生这 种 现象 时 , 就 会暂停 某些 进程使 内存 抖动现象 不 再 发 生。 抖动现 象会影响 某些 进程的反应速度,要 尽 量 避免 内

10、存 抖动 的产生。 内存 抖动 是 由 磁盘 虚拟空 间 分 配 冲突造 成 的, 磁盘 虚拟空 间对 应用程序进程来讲 不够 大。 -在 磁盘 的 读写 方 面 是 与 AIX 操 作系统的 磁盘 管理相 关 的。 AIX 操 作系 统的 磁盘 管理 分为 四 个 层次 :-文件 /目 录 、 文件 系统 、 逻辑卷 和 物理卷 。 访 问 磁盘 的 适 配 器 目前基本 上 有四 类 :SCSI-1、 SCSI-2、 SSA 和 HIPPI 。 它们 的 访 问 吞吐量 是从 低 到 高 。 数 据 存 放 在 磁盘 分 区 的 不同 也会影响 访 问速度,总的来 说 , 存 放 在 磁盘

11、 中 心 最 快,从中 心向 两 侧 访 问速度 逐渐降低 (寻址 时间 会 加 长 。这里 有五 个 系统 参数 在 定 义逻辑卷 的 时 候 可 供 选择:“ Inner Edge” 、 “ Inner Middle” 、 “ Center ” 、 “ Outer Middle ” 和 “ Outer Edge ” 。使用 “ iostat ” 命 令 可 以 查 看 每 一 块 磁盘 使用 情况 ,如 果 是多 块 磁盘 , 可 以 检 测 到 磁盘资源 是 否 平 均 利 用, 磁盘输入 /输 出 等待 的 百 分 比 和整个 磁盘 的 吞吐量 等 。 还 有 一 条 命 令 “ fi

12、lemon ” ,这 条 命 令 可 以 收集 到 各 个 层 面 的 访 问 信息 , 包括文件 系统 、虚 拟 内存 和 物理 磁盘 。-此 命 令 将收集 到的 信息 输 出到一个 文件 中,在 信息 文件 中 可 以 查 询 到 逻 辑卷 的 输入 /输 出 量 , 访 问的 文件 名 , 读 /写 的 块 数 、其 中 顺 序 读 /写 的 块 数 分 别 是多 少 , 磁盘 寻址 所 占 整个 时间 的 百 分 比 。使用 命 令 “ lslv ” 和 “ lslv -l ” 可 以 查 到 指 定 的 逻辑卷所 存 放 的 物理 磁盘 位置 ,以及 实 际 的 命 中 率 。 当

13、 发 现 磁盘 读写 量 较 大, CPU 的 输入 /输 出 等待 较 多, 但 磁盘 的使用 比 较 均 衡 ,这 时 就 需要提 高适 配 器的性能,增加 适 配 器的 吞吐量 , 可 以增加 磁盘 适 配 器个 数 或 者高 一 级 的 适 配 器。-可 以使用 “ vmtune ” 命 令 调 高与逻辑卷相 关 的 参数 “ hd_pbuf_cnt” , 当 使用 命 令 “ filemon ” 命 令发 现 磁盘输入 /输 出大 部 分是 顺 序 读写 的 时 候 ,调 高 参数 “ hd_pbuf_cnt” 值 会 改善 系统性能。-上 面 讲到的调试方法大 都 直接 与物理 设

14、备 有关 , 下面 来 介绍 以 下 如何调 节 文件 系统的性能。 文件 系统的 访 问 包括 逻辑 文件 系统 、 虚拟 磁盘 空 间 管理 、 裸设备 读写 和 逻辑卷管理 ,并且系统 对于 单 个 文件 的 访 问 也 根 据文件 的大 小 分为 三 种 访 问 机制 :小于 32K 的 文件直接 访 问 、 大 于 32K 且 小于 4M 的 文 件 通 过 一 层 索 引 块 寻址、 大 于 4M 的 文件 通 过两 层 索 引 块 寻址 。 另外 ,在性 能调试 时 应 该考虑 文件 存 放 的 物理位置 是 否 是 连 续 的 (有 几 个 断点 和 该 文 件空 间 与 文件

15、 存 放所 占 用的 连 续物理 空 间 的 比 例 ,这 两 个因 素 都 会影响 文件 访 问 时 的 寻址 时间 。 可 以使用 “ fileplace ” 命 令 统 计 出 指 定 文件 的这 两 个 数 值 。 第 一个 参 考 值 为 “ seqentiality ” , 其 计算 方 式 为 (文件 总的 块 数 -中 断 次 数 /文件 总的 块 数;第二 个 参 考 值 为 “ space efficiency” , 其 计算 方 式 为 (文件 总的 块 数 /文件 存 放 占 用 区 域 的 连 续块 数 。 两 个 值 都 是越大越 好 。 在 AIX 系统中 存 在

16、一个 文件 系统 日志 , 名 为 “ JFS Log ” ; 这个 文件 日志 同 样 会 抢 占 磁盘 的 输入 /输 出,这个 文件 日志 应 该 与 使用的 文件 系统 处 于不同 的 物理 磁盘 上。-对于有 的应用程序 可 以 利 用 AIX 操 作系统提 供 的 裸设备 (Row Device 存 储 方 式 , 例 如 UDB 关 系 型 数 据库 系统 可 以 将 自 身 的 表 空 间（Tablespace）和数据库日志存放在裸设备上，这样就提高了数据存取的 速度。 -当发现文件系统中文件出现过多的断点时，可以对文件系统进行重整。 此 项 工 作 可 以 通 过 系 统 提

17、 供 的 “smit” 工 具 完 成 ， 也 可 以 调 用 命 令 “defragfs”。但为了安全起见，在进行这项工作之前要确保已经对当前的文 件系统做了备份，最好有两份。这里还要提到两个参数：“numfsbufs”和 “lvm_bufcnt”，如果应用程序有大量向高速输入/输出端口的写操作，调高 这两个参数会提高应用程序的访问速度。参数“lvm_bufcnt”只对向裸设备 的输入/输出操作起作用。 -网络性能和网络构架有直接关系，主要取决与网络每秒的传输速率。有 两个命令可以查看网络当前使用的状态， 它们是： “netstat”和“netpmon”。 这两个命令分别可以看到不同的网络使

18、用信息，其中“netpmon”可以查看 到非常细致的网络上的传输使用状态。 对网络的调试命令有下列三种： “no”、 “chdev”和“ifconfig”，通过这三个调试命令调试网络相关参数，提高网络 传输性能。 -在某些应用程序中会对远程数据文件直接访问， 这就用到了 NFS 服务。 查看 NFS 的使用状态可以使用命令：“nfsstat”。有几个参数会直接影响 NFS 的访问速度，“nfsd daemons”的个数、虚拟磁盘空间为文件分派的 大小、传输和接受队列的大小、参数“nfs_socketsize”和“sb_max”以及 是否使用“Access Control Lists”。虽然网络在特定的环境下，同样是可 以将性能调高的，但这里还是建议使用者将经常访问的数据文件从远程复制 到本地进行读写。 -在 AIX 操作系统中，系统提供了几个性能跟踪的程序：“trace”、 “trcrpt” 和 一 系 列 图 形 工 具 。 图 形 工 具 包 括 ： “PDT” 、 “perf