目　　錄 第 一部分 測量 第 1章 我的程序太慢了 3 1.1 數(shù)據(jù)中心環(huán)境 3 1.2 數(shù)據(jù)中心的硬件 5 1.3 數(shù)據(jù)中心的軟件 6 1.4 長尾時延 7 1.5 思維框架 9 1.6 數(shù)量級估測 9 1.7 為什么事務很慢 10 1.8 5種基本資源 11 1.9 小結 12 第 2章 測量CPU時間 13 2.1 發(fā)展歷史 14 2.2 現(xiàn)狀 17 2.3 測量add指令的時延 18 2.4 直線代碼失敗 19 2.5 簡單循環(huán)、循環(huán)開銷失敗、優(yōu)化編譯器失敗 19 2.6 死變量失敗 22 2.7 更好的循環(huán) 23 2.8 依賴變量 24 2.9 實際執(zhí)行時延 25 2.10 更多細微差別 25 2.11 小結 26 習題 26 第3章 測量內(nèi)存層次 28 3.1 內(nèi)存計時 28 3.2 關于內(nèi)存 29 3.3 緩存組織 30 3.4 數(shù)據(jù)對齊 32 3.5 頁表緩存組織 33 3.6 測量內(nèi)存的步驟 34 3.7 測量緩存行的大小 34 3.8 問題：預取第N+1行 36 3.9 依賴加載 37 3.10 非隨機的DRAM 38 3.11 測量每個緩存級別的總大小 39 3.12 測量每個級別的緩存相聯(lián)度 41 3.13 頁表緩存時間 42 3.14 緩存利用不足 42 3.15 小結 42 習題 43 第4章 CPU與內(nèi)存的交互 45 4.1 緩存交互 45 4.2 簡單矩陣乘法的動態(tài) 47 4.3 估測 47 4.4 初始化、反復核對和觀察 48 4.5 初始結果 49 4.6 更快的矩陣乘法，轉(zhuǎn)置方法 51 4.7 更快的矩陣乘法，子塊方法 53 4.8 感知緩存的計算 54 4.9 小結 55 習題 55 第5章 測量磁盤/SSD的傳輸時間 56 5.1 關于硬盤 56 5.2 關于SSD 58 5.3 軟件磁盤訪問和磁盤緩沖 60 5.4 磁盤讀取有多快 62 5.5 一次粗略估算 65 5.6 磁盤寫入有多快 66 5.7 結果 66 5.8 從磁盤讀取 67 5.9 寫入磁盤 71 5.10 從SSD讀取 74 5.11 寫入SSD 75 5.12 多次傳輸 76 5.13 小結 77 習題 77 第6章 測量網(wǎng)絡流量 79 6.1 關于以太網(wǎng) 81 6.2 關于集線器、交換機和路由器 82 6.3 關于TCP/IP 83 6.4 關于數(shù)據(jù)包 84 6.5 關于RPC 85 6.6 空程差 87 6.7 觀察網(wǎng)絡流量 88 6.8 示例RPC消息的定義 90 6.9 示例日志設計 92 6.10 使用RPC的示例客戶-服務器系統(tǒng) 93 6.11 示例服務器程序 94 6.12 自旋鎖 95 6.13 示例客戶端程序 96 6.14 測量一個示例客戶-服務器RPC 98 6.15 后處理RPC日志 99 6.16 觀察 100 6.17 小結 101 習題 102 第7章 磁盤和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的交互 103 7.1 時間對齊 103 7.2 多個客戶端 109 7.3 自旋鎖的應用 109 7.4 實驗1 110 7.5 磁盤數(shù)據(jù)庫 113 7.6 實驗2 113 7.7 實驗3 117 7.8 日志 119 7.9 理解事務時延的變化 120 7.10 小結 120 習題 121 第二部分 觀察 第8章 日志 125 8.1 觀察工具 125 8.2 日志 125 8.3 基本日志 126 8.4 擴展日志 127 8.5 時間戳 127 8.6 RPC ID 128 8.7 日志文件的格式 129 8.8 管理日志文件 130 8.9 小結 131 第9章 聚合措施測量 132 9.1 均勻的事件率與陣發(fā)的事件率 133 9.2 測量間隔 133 9.3 時間線 134 9.4 進一步匯總時間線 136 9.5 直方圖的時間尺度 138 9.6 聚合每個事件的測量結果 140 9.7 一段時間的值的模式 142 9.8 更新間隔 143 9.9 事務采樣 144 9.10 小結 145 第 10章 儀表板 147 10.1 示例服務 147 10.2 示例儀表板 149 10.3 主儀表板 149 10.4 實例儀表板 153 10.5 服務器儀表板 154 10.6 健全檢查 154 10.7 小結 155 習題 155 第 11章 其他現(xiàn)有工具 156 11.1 觀察工具的分類 156 11.2 要觀察的數(shù)據(jù) 158 11.3 top命令 159 11.4 /proc和/sys偽文件 160 11.5 time命令 160 11.6 perf命令 161 11.7 oprofile 162 11.8 strace 165 11.9 ltrace 168 11.10 ftrace 169 11.11 mtrace 172 11.12 blktrace 174 11.13 tcpdump和Wireshark 177 11.14 locktrace 179 11.15 輸入負載、出站調(diào)用 179 11.16 小結 180 習題 181 第 12章 跟蹤工具 182 12.1 跟蹤工具的優(yōu)勢 182 12.2 跟蹤工具的缺點 183 12.3 3個起始問題 183 12.4 示例1：早期的程序計數(shù)器跟蹤 186 12.5 示例2：每個函數(shù)的計數(shù)和時間 188 12.6 案例分析：Gmail的按函數(shù)跟蹤 191 12.7 小結 196 第 13章 優(yōu)秀觀察工具的設計原則 197 13.1 需要觀察什么 197 13.2 有多頻繁？要多久 198 13.3 開銷有多大 199 13.4 設計的后果 200 13.5 案例分析：直方圖桶 200 13.6 設計數(shù)據(jù)顯示 202 13.7 小結 203 第三部分 內(nèi)核-用戶跟蹤 第 14章 KUtrace的目標、設計、 實現(xiàn) 207 14.1 概述 207 14.2 目標 208 14.3 設計 209 14.4 實現(xiàn) 211 14.5 內(nèi)核補丁和Linux內(nèi)核可加載模塊 211 14.6 控制程序 212 14.7 后處理 213 14.8 關于安全問題的一點說明 213 14.9 小結 213 第 15章 KUtrace中的Linux內(nèi)核補丁 214 15.1 跟蹤緩沖區(qū)數(shù)據(jù)結構 215 15.2 原始跟蹤塊的格式 216 15.3 跟蹤條目 217 15.4 IPC跟蹤條目 218 15.5 時間戳 219 15.6 事件編號 219 15.7 嵌套的跟蹤條目 219 15.8 代碼 220 15.9 數(shù)據(jù)包跟蹤 221 15.10 AMD/Intel x86-64補丁 222 15.11 小結 224 習題 224 第 16章 KUtrace的Linux內(nèi)核可加載模塊 225 16.1 內(nèi)核接口數(shù)據(jù)結構 225 16.2 模塊加載/卸載 226 16.3 初始化和控制跟蹤 226 16.4 實現(xiàn)跟蹤調(diào)用 227 16.5 Insert1 227 16.6 InsertN 229 16.7 切換到一個新的跟蹤塊 230 16.8 小結 230 第 17章 KUtrace的用戶態(tài)的運行時控制 231 17.1 控制跟蹤 232 17.2 獨立的kutrace_control程序 232 17.3 底層的kutrace_lib庫 233 17.4 可加載模塊的控制接口 233 17.5 小結 234 第 18章 KUtrace的后處理 235 18.1 后處理的細節(jié) 235 18.2 rawtoevent程序 236 18.3 eventtospan程序 237 18.4 spantotrim程序 239 18.5 spantospan程序 239 18.6 samptoname_k和samptoname_u程序 240 18.7 makeself程序 240 18.8 KUtrace的JSON格式 240 18.9 小結 242 第 19章 KUtrace中軟件動態(tài)的顯示 243 19.1 概述 243 19.2 區(qū)域①—控件 244 19.3 區(qū)域②—y軸 246 19.4 區(qū)域③—主時間線 246 19.5 區(qū)域④—IPC圖例 251 19.6 區(qū)域⑤—x軸 252 19.7 區(qū)域⑥—保存/還原 252 19.8 輔助控件 252 19.9 小結 253 第四部分 推理 第 20章 尋找什么 257 20.1 概述 257 20.2 尋找原因 258 第 21章 執(zhí)行太多 259 21.1 概述 259 21.2 程序 259 21.3 謎團 260 21.4 探索和分析 261 21.5 理解謎團 265 21.6 小結 265 第 22章 執(zhí)行緩慢 267 22.1 概述 267 22.2 程序 268 22.3 謎團 268 22.4 浮點運算對立程序 270 22.5 內(nèi)存對立程序 273 22.6 理解謎團 274 22.7 小結 274 第 23章 等待CPU 276 23.1 程序 276 23.2 謎團1 276 23.3 探索和分析 277 23.4 謎團2 279 23.5 理解謎團2 280 23.6 附加謎團 282 23.7 小結 284 習題 284 第 24章 等待內(nèi)存 285 24.1 程序 285 24.2 謎團1 286 24.3 探索和分析 286 24.4 謎團2：訪問頁表 290 24.5 理解謎團2 290 24.6 小結 292 習題 292 第 25章 等待磁盤 293 25.1 程序 293 25.2 謎團 294 25.3 探索和分析 294 25.4 讀取40 MB 296 25.5 順序讀取4 KB的塊 297 25.6 隨機讀取4 KB的塊 299 25.7 在SSD上寫入和同步 40 MB 301 25.8 在SSD上讀取40 MB 301 25.9 兩個程序同時訪問兩個文件 302 25.10 理解謎團 303 25.11 小結 304 習題 304 第 26章 等待網(wǎng)絡 305 26.1 概述 305 26.2 程序 306 26.3 實驗1 307 26.4 實驗1中的謎團 308 26.5 實驗1的探索與分析 309 26.6 實驗1中RPC之間的時間 313 26.7 實驗2 315 26.8 實驗3 315 26.9 實驗4 316 26.10 理解謎團 319 26.11 附加異常 320 26.12 小結 322 第 27章 等待鎖 323 27.1 概述 323 27.2 程序 327 27.3 實驗1：長時間持有鎖 330 27.4 實驗1中的謎團 331 27.5 探索和分析實驗1 332 27.6 實驗2：修復鎖捕獲 334 27.7 實驗3：通過多個鎖修復鎖爭用 335 27.8 實驗4：通過鎖住更少的工作來修復鎖爭用 337 27.9 實驗5：通過為儀表板使用RCU來修復鎖爭用 338 27.10 小結 340 第 28章 等待時間 341 28.1 定期工作 341 28.2 超時 342 28.3 時間分片 342 28.4 內(nèi)在的執(zhí)行延遲 343 28.5 小結 343 第 29章 等待隊列 344 29.1 概述 344 29.2 請求的分布 346 29.3 隊列的結構 347 29.4 工作任務 348 29.5 主任務 348 29.6 Dequeue操作 348 29.7 Enqueue操作 349 29.8 PlainSpinLock類 349 29.9 “工作”例程 350 29.10 簡單的示例 350 29.11 哪些地方可能發(fā)生了問題 351 29.12 CPU頻率 352 29.13 復雜的示例 353 29.14 等待CPU：RPC日志 353 29.15 等待CPU：KUtrace 354 29.16 PlainSpinLock存在的缺陷 357 29.17 根本原因 358 29.18 修復PlainSpinLock：可觀察性 359 29.19 負載均衡 360 29.20 隊列深度：可觀察性 361 29.21 結尾處的自旋 361 29.22 剩下的最后一個缺陷 362 29.23 交叉檢查 362 29.24 小結 363 習題 363 第30章 全書回顧 365 30.1 你學到了什么 365 30.2 我們沒有講什么 367 30.3 接下來的工作 367 30.4 全書小結 368 附錄A 示例服務器 369 附錄B 跟蹤條目 372 術語表 377 參考文獻 383 KUtrace HTML圖例 384