吞吐量（Throughput）、QPS、并發(fā)數(shù)、響應(yīng)時間（RT）對系統(tǒng)性能的影響

首先對吞吐量（Throughput）、QPS、并發(fā)數(shù)、響應(yīng)時間（RT）幾個概念一直比較模糊，也不知道哪些指標可以較好的衡量系統(tǒng)的性能。今天特意查了些資料做一些記錄：首先看一些概念（來自百度百科）

1. 響應(yīng)時間(RT)

響應(yīng)時間是指系統(tǒng)對請求作出響應(yīng)的時間。直觀上看，這個指標與人對軟件性能的主觀感受是非常一致的，因為它完整地記錄了整個計算機系統(tǒng)處理請求的時間。由于一個系統(tǒng)通常會提供許多功能，而不同功能的處理邏輯也千差萬別，因而不同功能的響應(yīng)時間也不盡相同，甚至同一功能在不同輸入數(shù)據(jù)的情況下響應(yīng)時間也不相同。所以，在討論一個系統(tǒng)的響應(yīng)時間時，人們通常是指該系統(tǒng)所有功能的平均時間或者所有功能的大響應(yīng)時間。當(dāng)然，往往也需要對每個或每組功能討論其平均響應(yīng)時間和大響應(yīng)時間。

對于單機的沒有并發(fā)操作的應(yīng)用系統(tǒng)而言，人們普遍認為響應(yīng)時間是一個合理且準確的性能指標。需要指出的是，響應(yīng)時間的絕對值并不能直接反映軟件的性能的高低，軟件性能的高低實際上取決于用戶對該響應(yīng)時間的接受程度。對于一個游戲軟件來說，響應(yīng)時間小于100毫秒應(yīng)該是不錯的，響應(yīng)時間在1秒左右可能屬于勉強可以接受，如果響應(yīng)時間達到3秒就完全難以接受了。而對于編譯系統(tǒng)來說，完整編譯一個較大規(guī)模軟件的源代碼可能需要幾十分鐘甚至更長時間，但這些響應(yīng)時間對于用戶來說都是可以接受的。

2. 吞吐量(Throughput)

吞吐量是指系統(tǒng)在單位時間內(nèi)處理請求的數(shù)量。對于無并發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)而言，吞吐量與響應(yīng)時間成嚴格的反比關(guān)系，實際上此時吞吐量就是響應(yīng)時間的倒數(shù)。前面已經(jīng)說過，對于單用戶的系統(tǒng)，響應(yīng)時間（或者系統(tǒng)響應(yīng)時間和應(yīng)用延遲時間）可以很好地度量系統(tǒng)的性能，但對于并發(fā)系統(tǒng)，通常需要用吞吐量作為性能指標。

對于一個多用戶的系統(tǒng)，如果只有一個用戶使用時系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間是t，當(dāng)有你n個用戶使用時，每個用戶看到的響應(yīng)時間通常并不是n×t，而往往比n×t小很多（當(dāng)然，在某些特殊情況下也可能比n×t大，甚至大很多）。這是因為處理每個請求需要用到很多資源，由于每個請求的處理過程中有許多不走難以并發(fā)執(zhí)行，這導(dǎo)致在具體的一個時間點，所占資源往往并不多。也就是說在處理單個請求時，在每個時間點都可能有許多資源被閑置，當(dāng)處理多個請求時，如果資源配置合理，每個用戶看到的平均響應(yīng)時間并不隨用戶數(shù)的增加而線性增加。實際上，不同系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間隨用戶數(shù)增加而增長的速度也不大相同，這也是采用吞吐量來度量并發(fā)系統(tǒng)的性能的主要原因。一般而言，吞吐量是一個比較通用的指標，兩個具有不同用戶數(shù)和用戶使用模式的系統(tǒng)，如果其大吞吐量基本一致，則可以判斷兩個系統(tǒng)的處理能力基本一致。

3. 并發(fā)用戶數(shù)

并發(fā)用戶數(shù)是指系統(tǒng)可以同時承載的正常使用系統(tǒng)功能的用戶的數(shù)量。與吞吐量相比，并發(fā)用戶數(shù)是一個更直觀但也更籠統(tǒng)的性能指標。實際上，并發(fā)用戶數(shù)是一個非常不準確的指標，因為用戶不同的使用模式會導(dǎo)致不同用戶在單位時間發(fā)出不同數(shù)量的請求。一網(wǎng)站系統(tǒng)為例，假設(shè)用戶只有注冊后才能使用，但注冊用戶并不是每時每刻都在使用該網(wǎng)站，因此具體一個時刻只有部分注冊用戶同時在線，在線用戶就在瀏覽網(wǎng)站時會花很多時間閱讀網(wǎng)站上的信息，因而具體一個時刻只有部分在線用戶同時向系統(tǒng)發(fā)出請求。這樣，對于網(wǎng)站系統(tǒng)我們會有三個關(guān)于用戶數(shù)的統(tǒng)計數(shù)字：注冊用戶數(shù)、在線用戶數(shù)和同時發(fā)請求用戶數(shù)。由于注冊用戶可能長時間不登陸網(wǎng)站，使用注冊用戶數(shù)作為性能指標會造成很大的誤差。而在線用戶數(shù)和同事發(fā)請求用戶數(shù)都可以作為性能指標。相比而言，以在線用戶作為性能指標更直觀些，而以同時發(fā)請求用戶數(shù)作為性能指標更準確些。

4. QPS每秒查詢率(Query Per Second)

每秒查詢率QPS是對一個特定的查詢服務(wù)器在規(guī)定時間內(nèi)所處理流量多少的衡量標準，在因特網(wǎng)上，作為域名系統(tǒng)服務(wù)器的機器的性能經(jīng)常用每秒查詢率來衡量。對應(yīng)fetches/sec，即每秒的響應(yīng)請求數(shù)，也即是大吞吐能力。

從以上概念來看吞吐量和響應(yīng)時間是衡量系統(tǒng)性能的重要指標，QPS雖然和吞吐量的計量單位不同，但應(yīng)該是成正比的，任何一個指標都可以含量服務(wù)器的并行處理能力。當(dāng)然Throughput更關(guān)心數(shù)據(jù)量，QPS更關(guān)心處理筆數(shù)。

QPS提升帶來什么？QPS提升說明單臺服務(wù)器處理能力提升，如果QPS提升1倍，服務(wù)器資源減少1半，或者說服務(wù)器不變可以支撐2倍的請求量。

如何提升QPS？

1）減少CPU的使用時間（哪些代碼會消耗CPU：循環(huán)、字符串拼接\查找\替換、編碼\解碼、序列化\反序列化、壓縮）

2）增加CPU的數(shù)量

3）減少同步鎖

（如果CPU不能被壓到85%以上，并且此時的QPS已經(jīng)達到了峰值，則說明另有瓶頸，接下去關(guān)注內(nèi)存）

RT提升帶來什么？

響應(yīng)速度提升說明單詞請求的處理速度提升，用戶感覺任務(wù)處理速度更快，系統(tǒng)反應(yīng)速度更快。當(dāng)然在處理能力不變的情況下，RT的提升必然會提升QPS。

如何提升RT？

1）減少I/O的響應(yīng)時間

2）減少I/O的調(diào)用次數(shù)

3）減少CPU使用時間（當(dāng)然在I/O占大頭的應(yīng)用里，這方面優(yōu)化效果肯定不明顯）

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