基准测试通过模拟多个进程或线程争用共享资源(如 CPU、内存、磁盘 I/O 或网络带宽)的场景来衡量资源竞争。它们通过生成模拟真实世界使用模式的受控工作负载来实现这一点。例如,基准测试可能会生成多个线程,这些线程同时从数据库请求数据、访问共享内存池或写入同一存储设备。通过监控不断增加的负载下的延迟、吞吐量和错误率等指标,基准测试可以揭示系统在资源超额订阅时如何降级。用于 CPU/内存的 stress-ng
或用于磁盘 I/O 的 fio
等工具通常用于以编程方式创建这些竞争场景。
特定的基准测试侧重于特定的资源。对于 CPU 竞争,测试可能会在所有内核上运行计算密集型任务,同时测量任务完成时间如何随着线程争用周期而增加。对于内存,像 lmbench
这样的基准测试会测量多个进程访问同一 RAM 区域时的延迟,从而暴露内存带宽或缓存一致性方面的瓶颈。磁盘竞争通常使用对并行读/写操作进行排队的工具进行测试,跟踪 I/O 吞吐量如何随着存储设备饱和而下降。像 TPC-C 这样的数据库基准测试模拟并发事务,以暴露锁竞争或死锁。这些测试通常包括分析工具(例如,perf
、vmstat
),以精确地查明是哪个资源导致了延迟。
通过观察性能下降曲线来分析结果。例如,如果系统的响应时间在并发数据库连接数超过 100 时出现峰值,则表明查询处理或锁定机制存在竞争。同样,如果磁盘延迟在繁重的写入负载下呈指数级增长,则可能表明存储层存在瓶颈。基准测试还会将竞争下的性能与基线测量值(单线程或隔离的资源使用情况)进行比较,以量化开销。开发人员使用这些见解来优化资源分配,例如调整线程池、调整缓冲区大小或重新设计锁定策略,以最大限度地减少生产系统中的竞争。