业界有很多强大的java profile的工具，比如Jporfiler，yourkit，这些收费的东西我就不想说了，想说的是，其实java自己就提供了很多内存监控的小工具，下面列举的工具只是一小部分，仔细研究下jdk的工具，还是蛮有意思的呢：） 1：gc日志输出 在jvm启动参数中加入 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationStopedTime，jvm将会按照这些参数顺序输出gc概要信息，详细信息，gc时间信息，gc造成的应用暂停时间。如果在刚才的参数后面加入参数 -Xloggc:文件路径，gc信息将会输出到指定的文件中。其他参数还有 -verbose:gc和-XX:+PrintTenuringDistribution等。 2：jconsole jconsole是jdk自带的一个内存分析工具，它提供了图形界面。可以查看到被监控的jvm的内存信息，线程信息，类加载信息，MBean信息。 jconsole位于jdk目录下的bin目录，在windows下是jconsole.exe，在unix和linux下是jconsole.sh，jconsole可以监控本地应用，也可以监控远程应用。 要监控本地应用，执行jconsole pid，pid就是运行的java进程id，如果不带上pid参数，则执行jconsole命令后，会看到一个对话框弹出，上面列出了本地的java进程，可以选择一个进行监控。如果要远程监控，则要在远程服务器的jvm参数里加入一些东西，因为jconsole的远程监控基于jmx的，关于jconsole详细用法，请见专门介绍jconsle的文章，我也会在博客里专门详细介绍jconsole。 3:jviusalvm 在JDK6 update 7之后，jdk推出了另外一个工具:jvisualvm,java可视化虚拟机，它不但提供了jconsole类似的功能，还提供了jvm内存和cpu实时诊断，还有手动dump出jvm内存情况，手动执行gc。 和jconsole一样，运行jviusalvm，在jdk的bin目录下执行jviusalvm，windows下是jviusalvm.exe,linux和unix下是jviusalvm.sh。 4：jmap jmap是jdk自带的jvm内存分析的工具，位于jdk的bin目录。jdk1.6中jmap命令用法： Html代码 Usage: jmap -histo <pid> (to connect to running process and print histogram of java object heap jmap -dump:<dump-options> <pid> (to connect to running process and dump java heap) dump-options: format=b binary default file=<file> dump heap to <file> Example: jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid> jmap -histo <pid>在屏幕上显示出指定pid的jvm内存状况。以我本机为例，执行该命令，屏幕显示： Html代码 1: 24206 2791864 < constMethodKlass >

1、程序存储器(program storage) 在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。 2、指令寄存器（IR ）：用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3、程序计数器（PC）：为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，即每执行一条指令PC增加一个量，这个量等于指令所含的字节数，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。 当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是转去的地址，以此实现转移。有些机器中也称PC为指令指针IP（Instruction Pointer） 4、地址寄存器：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止 。? 当CPU和内存进行信息交换，即CPU向内存存/取数据时，或者CPU从内存中读出指令时，都要使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。同样，如果我们把外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待，那么，当CPU和外围设备交换信息时，我们同样使用 地址寄存器和数据缓冲寄存器 基本上定义就是区别和应用。

分布式系统为什么需要链路追踪？ 随着互联网业务快速扩展，软件架构也日益变得复杂，为了适应海量用户高并发请求，系统中越来越多的组件开始走向分布式化，如单体架构拆分为微服务、服务内缓存变为分布式缓存、服务组件通信变为分布式消息，这些组件共同构成了繁杂的分布式网络。 微服务架构（极简版） 假如现在有一个系统部署了成千上万个服务，用户通过浏览器在主界面上下单一箱茅台酒，结果系统给用户提示：系统内部错误，相信用户是很崩溃的。 运营人员将问题抛给开发人员定位，开发人员只知道有异常，但是这个异常具体是由哪个微服务引起的就需要逐个服务排查了。 界面出现异常难以排查后台服务 开发人员借助日志逐个排查的效率是非常低的，那有没有更好的解决方案了？ 答案是引入链路追踪系统。 什么是链路追踪？ 分布式链路追踪就是将一次分布式请求还原成调用链路，将一次分布式请求的调用情况集中展示，比如各个服务节点上的耗时、请求具体到达哪台机器上、每个服务节点的请求状态等等。 链路跟踪主要功能： 故障快速定位：可以通过调用链结合业务日志快速定位错误信息。 链路性能可视化：各个阶段链路耗时、服务依赖关系可以通过可视化界面展现出来。 链路分析：通过分析链路耗时、服务依赖关系可以得到用户的行为路径，汇总分析应用在很多业务场景。 链路追踪基本原理 链路追踪系统（可能）最早是由Goggle公开发布的一篇论文 《Dapper, a Large-Scale Distributed Systems Tracing Infrastructure》 被大家广泛熟悉，所以各位技术大牛们如果有黑武器不要藏起来赶紧去发表论文吧。 在这篇著名的论文中主要讲述了Dapper链路追踪系统的基本原理和关键技术点。接下来挑几个重点的技术点详细给大家介绍一下。 Trace Trace的含义比较直观，就是链路，指一个请求经过所有服务的路径，可以用下面树状的图形表示。 traceId串联请求形成链路 图中一条完整的链路是：chrome -> 服务A -> 服务B -> 服务C -> 服务D -> 服务E -> 服务C -> 服务A -> chrome。服务间经过的局部链路构成了一条完整的链路，其中每一条局部链路都用一个全局唯一的traceid来标识。 Span 在上图中可以看出来请求经过了服务A，同时服务A又调用了服务B和服务C，但是先调的服务B还是服务C呢？从图中很难看出来，只有通过查看源码才知道顺序。 为了表达这种父子关系引入了Span的概念。 同一层级parent id相同，span id不同，span id从小到大表示请求的顺序，从下图中可以很明显看出

前言 磁盘可以说是计算机系统最慢的硬件之一，读写速度相差内存 10 倍以上，所以针对优化磁盘的技术非常的多，比如零拷贝、直接 I/O、异步 I/O 等等，这些优化的目的就是为了提高系统的吞吐量，另外操作系统内核中的磁盘高速缓存区，可以有效的减少磁盘的访问次数。 这次，我们就以「文件传输」作为切入点，来分析 I/O 工作方式，以及如何优化传输文件的性能。 正文 为什么要有 DMA 技术? 在没有 DMA 技术前，I/O 的过程是这样的： CPU 发出对应的指令给磁盘控制器，然后返回； 磁盘控制器收到指令后，于是就开始准备数据，会把数据放入到磁盘控制器的内部缓冲区中，然后产生一个中断； CPU 收到中断信号后，停下手头的工作，接着把磁盘控制器的缓冲区的数据一次一个字节地读进自己的寄存器，然后再把寄存器里的数据写入到内存，而在数据传输的期间 CPU 是无法执行其他任务的。 为了方便你理解，我画了一副图： 可以看到，整个数据的传输过程，都要需要 CPU 亲自参与搬运数据的过程，而且这个过程，CPU 是不能做其他事情的。 简单的搬运几个字符数据那没问题，但是如果我们用千兆网卡或者硬盘传输大量数据的时候，都用 CPU 来搬运的话，肯定忙不过来。 计算机科学家们发现了事情的严重性后，于是就发明了 DMA 技术，也就是直接内存访问（Direct Memory Access） 技术。 什么是 DMA 技术？简单理解就是，在进行 I/O 设备和内存的数据传输的时候，数据搬运的工作全部交给 DMA 控制器，而 CPU 不再参与任何与数据搬运相关的事情，这样 CPU 就可以去处理别的事务。 那使用 DMA 控制器进行数据传输的过程究竟是什么样的呢？下面我们来具体看看。 具体过程： 用户进程调用 read 方法，向操作系统发出 I/O 请求，请求读取数据到自己的内存缓冲区中，进程进入阻塞状态； 操作系统收到请求后，进一步将 I/O 请求发送 DMA，然后让 CPU 执行其他任务； DMA 进一步将 I/O 请求发送给磁盘； 磁盘收到 DMA 的 I/O 请求，把数据从磁盘读取到磁盘控制器的缓冲区中，当磁盘控制器的缓冲区被读满后，向 DMA 发起中断信号，告知自己缓冲区已满； DMA 收到磁盘的信号，将磁盘控制器缓冲区中的数据拷贝到内核缓冲区中，此时不占用 CPU，CPU 可以执行其他任务； 当 DMA 读取了足够多的数据，就会发送中断信号给 CPU； CPU 收到 DMA 的信号，知道数据已经准备好，于是将数据从内核拷贝到用户空间，系统调用返回； 可以看到， 整个数据传输的过程，CPU 不再参与数据搬运的工作

B树是一种多路自平衡搜索树，它类似普通的二叉树，但是B书允许每个节点有更多的子节点。B树示意图如下： Paste_Image.png B树的特点： （1）所有键值分布在整个树中 （2）任何关键字出现且只出现在一个节点中 （3）搜索有可能在非叶子节点结束 （4）在关键字全集内做一次查找，性能逼近二分查找算法 B+树是B树的变体，也是一种多路平衡查找树，B+树的示意图为： Paste_Image.png 从图中也可以看到，B+树与B树的不同在于： （1）所有关键字存储在叶子节点，非叶子节点不存储真正的data （2）为所有叶子节点增加了一个链指针 那么问题来了，为什么用B/B+树这种结构来实现索引呢？？ 答：红黑树等结构也可以用来实现索引，但是文件系统及数据库系统普遍使用B/B+树结构来实现索引。mysql是基于磁盘的数据库，索引是以索引文件的形式存在于磁盘中的，索引的查找过程就会涉及到磁盘IO(为什么涉及到磁盘IO请看文章后面的附加理解部分)消耗，磁盘IO的消耗相比较于内存IO的消耗要高好几个数量级，所以索引的组织结构要设计得在查找关键字时要尽量减少磁盘IO的次数。为什么要使用B/B+树，跟磁盘的存储原理有关。 局部性原理与磁盘预读 为了提升效率，要尽量减少磁盘IO的次数。实际过程中，磁盘并不是每次严格按需读取，而是每次都会预读。磁盘读取完需要的数据后，会按顺序再多读一部分数据到内存中，这样做的理论依据是计算机科学中注明的局部性原理： 当一个数据被用到时，其附近的数据也通常会马上被使用 程序运行期间所需要的数据通常比较集中 （1）由于磁盘顺序读取的效率很高(不需要寻道时间，只需很少的旋转时间)， 因此对于具有局部性的程序来说，预读可以提高I/O效率.预读的长度一般为页(page)的整倍数。 （2）MySQL(默认使用InnoDB引擎),将记录按照页的方式进行管理,每页大小默认为16K(这个值可以修改)。linux 默认页大小为4K。 B-Tree借助计算机磁盘预读的机制，并使用如下技巧： 每次新建节点时，直接申请一个页的空间，这样就保证一个节点物理上也存储在一个页里，加之计算机存储分配都是按页对齐的，就实现了一个结点只需一次I/O。 假设 B-Tree 的高度为 h,B-Tree中一次检索最多需要h-1次I/O（根节点常驻内存），渐进复杂度为O(h)=O(logdN)O(h)=O(logdN)。一般实际应用中，出度d是非常大的数字，通常超过100，因此h非常小（通常不超过3，也即索引的B+树层次一般不超过三层，所以查找效率很高）。 而红黑树这种结构，h明显要深的多。由于逻辑上很