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极客时间专栏/geek/Linux性能优化实战/开篇词/01 | 如何学习Linux性能优化？.md

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+<audio id="audio" title="01 | 如何学习Linux性能优化？" controls="" preload="none"><source id="mp3" src="https://static001.geekbang.org/resource/audio/c9/79/c9c7941e6ef5d2400dcd5880642f3479.mp3"></audio>
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+你好，我是倪朋飞。
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+你是否也曾跟我一样，看了很多书、学了很多Linux性能工具，但在面对Linux性能问题时，还是束手无策？实际上，性能分析和优化始终是大多数软件工程师的一个痛点。但是，面对难题，我们真的就无解了吗？
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+固然，性能问题的复杂性增加了学习难度，但这并不能成为我们进阶路上的“拦路虎”。在我看来，大多数人对性能问题“投降”，原因可能只有两个。
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+一个是你没找到有效的方法学原理，一听到“系统”、“底层”这些词就发怵，觉得东西太难，自己一定学不会，自然也就无法深入学下去，从而不能建立起性能的全局观。
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+再一个就是，你看到性能问题的根源太复杂，既不懂怎么去分析，也不能抽丝剥茧找到瓶颈。
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+你可能会想，反正程序出了问题，上网查就是了，用别人的方法，囫囵吞枣地多试几次，有可能就解决了。于是，你懒得深究这些方法为啥有效，更不知道为什么，很多方法在别人的环境有效，到你这儿就不行了。
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+所以，相同的错误重复在犯，相同的状况也是重复出现。
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+其实，性能问题并没有你想像得那么难，**只要你理解了应用程序和系统的少数几个基本原理，再进行大量的实战练习，建立起整体性能的全局观**，大多数性能问题的优化就会水到渠成。
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+我见过很多工程师，在分析应用程序所使用的第三方组件的性能时，并不熟悉这些组件所用的编程语言，却依然可以分析出线上问题的根源，并能通过一些方法进行优化，比如修改应用程序对它们的调用逻辑，或者调整组件的配置选项等。
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+还是那句话，**你不需要了解每个组件的所有实现细节**，只要能理解它们最基本的工作原理和协作方式，你也可以做到。
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+## 性能指标是什么？
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+学习性能优化的第一步，一定是了解“性能指标”这个概念。
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+当看到性能指标时，你会首先想到什么呢？我相信“**高并发**”和“**响应快**”一定是最先出现在你脑海里的两个词，而它们也正对应着性能优化的两个核心指标——“吞吐”和“延时”。这两个指标是**从应用负载的视角**来考察性能，直接影响了产品终端的用户体验。跟它们对应的，是**从系统资源的视角**出发的指标，比如资源使用率、饱和度等。
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+<img src="https://static001.geekbang.org/resource/image/92/1d/920601da775da08844d231bc2b4c301d.png" alt="">
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+我们知道，随着应用负载的增加，系统资源的使用也会升高，甚至达到极限。而**性能问题的本质**，就是系统资源已经达到瓶颈，但请求的处理却还不够快，无法支撑更多的请求。
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+性能分析，其实就是**找出应用或系统的瓶颈，并设法去避免或者缓解它们**，从而更高效地利用系统资源处理更多的请求。这包含了一系列的步骤，比如下面这六个步骤。
+
+<li>
+选择指标评估应用程序和系统的性能；
+</li>
+<li>
+为应用程序和系统设置性能目标；
+</li>
+<li>
+进行性能基准测试；
+</li>
+<li>
+性能分析定位瓶颈；
+</li>
+<li>
+优化系统和应用程序；
+</li>
+<li>
+性能监控和告警。
+</li>
+
+了解了这些性能相关的基本指标和核心步骤后，该怎么学呢？接下来，我来说说要学好Linux 性能优化的几个重要问题。
+
+## 学这个专栏需要什么基础
+
+首先你要明白，我们这个专栏的核心是性能的分析和优化，而不是最基本的Linux操作系统的使用方法。
+
+因而，我希望你最好用过Ubuntu或其他Linux操作系统，然后要具备一些**编程基础**，比如：
+
+<li>
+了解Linux常用命令的使用方法；
+</li>
+<li>
+知道怎么安装和管理软件包；
+</li>
+<li>
+知道怎么通过编程语言开发应用程序等。
+</li>
+
+这样，在我讲性能时，你就更容易理解性能背后的原理，特别是在结合专栏里的案例实践后，对性能分析能有更直观的体会。
+
+这个专栏不会像教科书那样，详细教你操作系统、算法原理、网络协议乃至各种编程语言的全部细节，但一些重要的系统原理还是必不可少的。我还会用实际案例一步步教你，贯穿从应用程序到操作系统的各个组件。
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+## 学习的重点是什么？
+
+想要学习好性能分析和优化，**建立整体系统性能的全局观**是最核心的话题。因而，
+
+<li>
+理解最基本的几个系统知识原理；
+</li>
+<li>
+掌握必要的性能工具；
+</li>
+<li>
+通过实际的场景演练，贯穿不同的组件。
+</li>
+
+这三点，就是我们学习的重中之重。我会在专栏的每篇文章中，针对不同场景，把这三个方面给你讲清楚，你也一定要花时间和心思来消化它们。
+
+其实说到性能工具，就不得不提性能领域的大师布伦丹·格雷格（Brendan Gregg）。他不仅是动态追踪工具DTrace的作者，还开发了许许多多的性能工具。我相信你一定见过他所描绘的Linux性能工具图谱：
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+<img src="https://static001.geekbang.org/resource/image/9e/7a/9ee6c1c5d88b0468af1a3280865a6b7a.png" alt="">
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+（图片来自[brendangregg.com](http://www.brendangregg.com/Perf/linux_perf_tools_full.png)）
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+这个图是Linux性能分析最重要的参考资料之一，它告诉你，在Linux不同子系统出现性能问题后，应该用什么样的工具来观测和分析。
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+比如，当遇到I/O性能问题时，可以参考图片最下方的I/O子系统，使用iostat、iotop、blktrace等工具分析磁盘I/O的瓶颈。你可以把这个图保存下来，在需要的时候参考查询。
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+另外，我还要特别强调一点，就是**性能工具的选用**。有句话是这么说的，一个正确的选择胜过千百次的努力。虽然夸张了些，但是选用合适的性能工具，确实可以大大简化整个性能优化过程。在什么场景选用什么样的工具、以及怎么学会选择合适工具，都是我想教给你的东西。
+
+但是切记，**千万不要把性能工具当成学习的全部**。工具只是解决问题的手段，关键在于你的用法。只有真正理解了它们背后的原理，并且结合具体场景，融会贯通系统的不同组件，你才能真正掌握它们。
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+最后，为了让你对性能有个全面的认识，我画了一张思维导图，里面涵盖了大部分性能分析和优化都会包含的知识，专栏中也基本都会讲到。你可以保存或者打印下来，每学会一部分就标记出来，记录并把握自己的学习进度。
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+<img src="https://static001.geekbang.org/resource/image/0f/ba/0faf56cd9521e665f739b03dd04470ba.png" alt="">
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+## 怎么学更高效？
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+前面我给你讲了Linux性能优化的学习重点，接下来我再跟你分享一下，我的几个学习技巧。掌握这些技巧，可以让你学得更轻松。
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+**技巧一：虽然系统的原理很重要，但在刚开始一定不要试图抓住所有的实现细节。**
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+深陷到系统实现的内部，可能会让你丢掉学习的重点，而且繁杂的实现逻辑，很可能会打退你学习的积极性。所以，我个人观点是一定要适度。
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+你可以先学会我给你讲的这些系统工作原理，但不要去深究Linux内核是如何做到的，而是要把你的重点放到如何观察和运用这些原理上，比如：
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+<li>
+有哪些指标可以衡量性能？
+</li>
+<li>
+使用什么样的性能工具来观察指标？
+</li>
+<li>
+导致这些指标变化的因素等。
+</li>
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+**技巧二：边学边实践，通过大量的案例演习掌握Linux性能的分析和优化。**
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+只有通过在机器上练习，把我讲的知识和案例自己过一遍，这些东西才能转化成你的。我精心设计这些案例，正是为了让你有更好的学习理解和操作体验。
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+所以我强烈推荐你去实际运行、分析这些案例，或者用学到的知识去分析你自己的系统，这样你会有更直观的感受，获得更好的学习效果。
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+**技巧三：勤思考，多反思，善总结，多问为什么。**
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+想真正学懂一门知识，最好的方法就是问问题。当你能提出好的问题时，就说明你已经深入了解了它。
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+你可以随时在留言区给我留言，写下自己的疑问、思考和总结，和我还有其他的学习者一起讨论切磋。你也可以写下自己经历过的性能问题，记录你的分析步骤和优化思路，我们一起互动探讨。
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+## 学习之前，你的准备
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+作为一个包含大量案例实践的课程，我会在每篇文章中，使用一到两台Ubuntu 18.04虚拟机，作为案例运行和分析的环境。如果你只是单纯听音频的讲解，却从不动手实践，学习的效果一定会大打折扣。
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+所以，你是不是可以准备好一台Linux机器，用于课程案例的实践呢？任意的虚拟机或物理机都可以，并不局限于Ubuntu系统。
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+## 思考
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+今天的内容是我们后续学习的热身准备。从下篇文章开始，我们就要正式进入Linux性能分析和优化了。所以，我想请你来聊一聊，你之前在解决Linux性能问题时，有遇到过什么样的困难或者疑惑吗？或者是之前自己学习Linux性能优化时，有哪些问题吗？参考我今天所讲的内容，你又打算怎么来学这个专栏？
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+欢迎在留言区和我分享。
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+<img src="https://static001.geekbang.org/resource/image/56/52/565d66d658ad23b2f4997551db153852.jpg" alt="">

极客时间专栏/geek/Linux性能优化实战/开篇词/开篇词 | 别再让Linux性能问题成为你的绊脚石.md

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+<audio id="audio" title="开篇词 | 别再让Linux性能问题成为你的绊脚石" controls="" preload="none"><source id="mp3" src="https://static001.geekbang.org/resource/audio/06/18/06cedcb5e74c88cec921ac260069e918.mp3"></audio>
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+你好，我是倪朋飞，微软Azure的资深工程师，同时也是Kubernetes项目维护者，主要负责开源容器编排系统Kubernetes在Azure的落地实践。
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+一直以来，我都在云计算领域工作。对于服务器性能的关注，可以追溯到我刚参加工作那会儿。为什么那么早就开始探索性能问题呢？其实是源于一次我永远都忘不了的“事故”。
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+那会儿我在盛大云工作，忙活了大半夜把产品发布上线后，刚刚躺下打算休息，却突然收到大量的告警。匆忙爬起来登录到服务器之后，我发现有一些系统进程的CPU使用率高达 100%。
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+当时我完全是两眼一抹黑，可以说是只能看到症状，却完全不知道该从哪儿下手去排查和解决它。直到最后，我也没能想到好办法，这次发布也成了我心中之痛。
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+从那之后，我开始到处查看各种相关书籍，从操作系统原理、到Linux内核，再到硬件驱动程序等等。可是，学了那么多知识之后，我还是不能很快解决类似的性能问题。
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+于是，我又通过网络搜索，或者请教公司的技术大拿，学习了大量性能优化的思路和方法，这期间尝试了大量的Linux性能工具。在不断的实践和总结后，我终于知道，怎么**把观察到的性能问题跟系统原理关联起来，特别是把系统从应用程序、库函数、系统调用、再到内核和硬件等不同的层级贯穿起来。**
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+这段学习可以算得上是我的“黑暗”经历了。我想，不仅是我一个人，很多人应该都有过这样的挫折。比如说：
+
+<li>
+流量高峰期，服务器CPU使用率过高报警，你登录Linux上去top完之后，却不知道怎么进一步定位，到底是系统CPU资源太少，还是程序并发部分写的有问题？
+</li>
+<li>
+系统并没有跑什么吃内存的程序，但是敲完free命令之后，却发现系统已经没有什么内存了，那到底是哪里占用了内存？为什么？
+</li>
+<li>
+一大早就收到Zabbix告警，你发现某台存放监控数据的数据库主机的iowait较高，这个时候该怎么办？
+</li>
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+这些问题或者场景，你肯定或多或少都遇到过。
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+实际上，**性能优化一直都是大多数软件工程师头上的“紧箍咒”**，甚至许多工作多年的资深工程师，也无法准确地分析出线上的很多性能问题。
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+性能问题为什么这么难呢？我觉得主要是因为性能优化是个系统工程，总是牵一发而动全身。它涉及了从程序设计、算法分析、编程语言，再到系统、存储、网络等各种底层基础设施的方方面面。每一个组件都有可能出问题，而且很有可能多个组件同时出问题。
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+毫无疑问，性能优化是软件系统中最有挑战的工作之一，但是换个角度看，**它也是最考验体现你综合能力的工作之一**。如果说你能把性能优化的各个关键点吃透，那我可以肯定地说，你已经是一个非常优秀的软件工程师了。
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+那怎样才能掌握这个技能呢？你可以像我前面说的那样，花大量的时间和精力去钻研，从内功到实战一一苦练。当然，那样可行，但也会走很多弯路，而且可能你啃了很多大块头的书，终于拿下了最难的底层体系，却因为缺乏实战经验，在实际开发工作中仍然没有头绪。
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+其实，对于我们大多数人来说，**最好的学习方式一定是带着问题学习**，而不是先去啃那几本厚厚的原理书籍，这样很容易把自己的信心压垮。
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+我认为，**学习要会抓重点**。其实只要你了解少数几个系统组件的基本原理和协作方式，掌握基本的性能指标和工具，学会实际工作中性能优化的常用技巧，你就已经可以准确分析和优化大多数的性能问题了。在这个认知的基础上，再反过来去阅读那些经典的操作系统或者其它图书，你才能事半功倍。
+
+所以，在这个专栏里，我会以**案例驱动**的思路，给你讲解Linux性能的基本指标、工具，以及相应的观测、分析和调优方法。
+
+具体来看，我会分为5个模块。前4个模块我会从资源使用的视角出发，带你分析各种Linux资源可能会碰到的性能问题，包括 **CPU 性能**、**磁盘 I/O 性能**、**内存性能**以及**网络性能**。每个模块还由浅入深划分为四个不同的篇章。
+
+<li>
+**基础篇**，介绍Linux必备的基本原理以及对应的性能指标和性能工具。比如怎么理解平均负载，怎么理解上下文切换，Linux内存的工作原理等等。
+</li>
+<li>
+**案例篇**，这里我会通过模拟案例，帮你分析高手在遇到资源瓶颈时，是如何观测、定位、分析并优化这些性能问题的。
+</li>
+<li>
+**套路篇**，在理解了基础，亲身体验了模拟案例之后，我会帮你梳理出排查问题的整体思路，也就是检查性能问题的一般步骤，这样，以后你遇到问题，就可以按照这样的路子来。
+</li>
+<li>
+**答疑篇**，我相信在学习完每一个模块之后，你都会有很多的问题，在答疑篇里，我会拿出提问频次较高的问题给你系统解答。
+</li>
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+第 5 个综合实战模块，我将为你还原真实的工作场景，手把手带你在“**高级战场**”中演练，这样你能把前面学到的所有知识融会贯通，并且看完专栏，马上就能用在工作中。
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+整个专栏，我会把内容尽量写得通俗易懂，并帮你划出重点、理出知识脉络，再通过案例分析和套路总结，让你学得更透、用得更熟。
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+明天就要正式开课了，开始之前，我要把何炅说过的那句我特别认同的鸡汤送给你，“**想要得到你就要学会付出，要付出还要坚持；如果你真的觉得很难，那你就放弃，如果你放弃了就不要抱怨。人生就是这样，世界是平衡的，每个人都是通过自己的努力，去决定自己生活的样子。**”
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+不为别的，就希望你能和我坚持下去，一直到最后一篇文章。这中间，有想不明白的地方，你要先自己多琢磨几次；还是不懂的，你可以在留言区找我问；有需要总结提炼的知识点，你也要自己多下笔。你还可以写下自己的经历，记录你的分析步骤和思路，我都会及时回复你。
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+最后，你可以在留言区给自己立个Flag，**哪怕只是在留言区打卡你的学习天数，我相信都是会有效果的**。3个月后，我们一起再来验收。
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+总之，让我们一起携手，为你交付“Linux性能优化”这个大技能！
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