Windows操作系统的性能监控工具――Perfmon

Windows操作系统的性能监控工具Perfmon一、概述Perfmon (Performance Monitor)是 Windows 自带的的性能监 控工具，这个工具可监控包括CPU、内存、网络、进程、磁盘等多 个对象的上百个指标。Perfmon提供了图表化的系统性能实时监视 器、性能日志和警报管理，系统的性能日志可定义为二进制文件、文 本文件、 SQLSERVER 表记录等方式，可以很方便地使用第三方工 具进行性能分析。二、常用的性能指标系统的整体性能由许多因素决定，例如CPU利用率、CPU队列 长度、磁盘空间和I/O、内存使用情况、网络流量等等。对于实时性 要求较高的系统而言，对系统关键性指标的有效监控和管理是保证系 统高可用性的重要手段，因此，务必制定出明确的系统性能策略规划， 并对这些性能指标进行有效的实时监控。当关键性能指标严重偏离或 者系统发生故障时，应该采取有效手段来准确定位问题引发的原因， 并通过调优系统配置或改进应用程序等手段来有效提高系统的可用 性。(一) Perfmon 的监控对象Perfmon 提供了比较全面的系统性能指标，并且能够根据性能管 理的要求订制日志内容、制定关键指标偏离时的警报措施。表一列出了 Perfmon可以监控的性能对象，每一个性能对象项下包含多个性能指标计数器。表一：性能对象描述性能对象提供的信息BrowserBrowser performance object由衡量通知、枚举和其他浏览器传输率的计数器组成CacheCache performance object包括监督文件系统缓存（物理内存上尽可能长时间的存储最近使用过的数据以便访问该数据时不需再从磁盘上读取的那一部 分内存。）的计数器。因为应用程序只使用缓存，因此该缓存可作为应用程序 I/O操作的指示器。当有足够内存时，缓存可增大，但当内存不足时，缓存会 变得太小而无法使用。DistributedTransactionCoordinatorMicrosoft Distributed Transaction Coordinator 性能计数器ICMPICMP performance object包括衡量用ICMP协议发送和接收消息的速度的 计数器。它还包括监督ICMP协议错误的计数器。IPIP performance object包括衡量使用IP协议发送和接收的IP数据报速度 的计数器。它还包含监督IP协议错误计数器。Job object由每个活动命名的作业对象收集的帐户和处理器使用数据的报告。Job object DetailJob object Detail显示有关作业对象中的活动处理的详细的操作信息。Logical DiskLogical Disk performance object包含监视一个硬盘或固定磁盘驱动器的逻 辑分区的计数器。Performance Monitor用逻辑磁盘的驱动器号（如：C）来识别 逻辑磁盘。MemoryMemory performance object由描述计算机上的物理和虚拟内存行为的计数 器组成。物理内存指计算机上的随机存取存储器的数量。虚拟内存由物理内 存和磁盘上的空间组成。许多内存计数器监视页面调度（指磁盘与物理内存之 的代码和数据页的移动）。过多的页面调度（内存不足的一种表现）可引起拖延， 会影响整个系统处理效率。NBT Conn ectionNBT Connection performance object包括衡量用NBT连接在一台本地计算机和一台远程计算机之间发送和接收字节的速率的计数器。该连接用远程 计算机的名称来识别。Network InterfaceNetwork Interface performance object 包括衡量通过一个 TCP/IP 网络连接 发送和接收字节和数据包的速率的计数器。它包括监督连接错误的计数器。ObjectsObject performance object包含在系统中监督逻辑对象的计数器，如：处理、 线程、多用户终端执行程序和信号量。这个信息可以用于检测计算机资源的 不必要的消耗。每个对象需要内存以存储有关对象的基本信息。Pag ing FilePaging File performance object包括监督在计算机上的分页文件的计数器。分页文件指为备份计算机上已用物理内存而保留的磁盘空间。Physical DiskPhysical Disk performance object包含监视计算机上的硬盘或固定磁盘驱动 器的计数器。磁盘用于存储文件、程序及分页数据并且通过读取检索这些项 目并通过记录写入对其进行更改。物理磁盘计数器的值为逻辑磁盘(由磁盘分 成)值的总和。Pri nt Queue显示一个打印列队的操作统计。ProcessProcess performance object包含监视运行中应用程序和系统处理的计数器。 所有在一个处理中的线程均共享同一个地址空间并可以访问同样的数据。ProcessorProcessor performance object包含衡量处理器活动方面的计数器。处理器是 计算机进行算数和逻辑计算、在附属件起始操作及运行处理线程的部分。一 台计算机可以有多台处理器。处理器对象将每台处理器作为对象的范例。Processor performance处理器信息PSched Pipe数据包计划程序中的管道统计数RAS PortRAS Port performance object包括监督计算机上的RAS设备的每个远程 访问服务端口的计数器。RAS TotalRAS Total performance object包含将计算机上的远程访问服务(RAS)设备 的所有端口的值相加的计数器。RedirectorRedirector performance object包括在本地计算机上监督网络连接的计数器。RSVPRSVP服务性能计数器。SystemSystem performance object包含应用于计算机上不止一个组件处理器范例 的计数器。TCPTCP performance object包含衡量使用TCP协议发送和接收TCPSegment速率的计数器变量。它包含监督在每个TCP连接状态下的TCP 连接数目的计数器变量。Teleph ony电话服务系统Terminal Services终端服务信息。Terminal ServicesSession每次终端服务会话资源监督。ThreadThread performance object包括衡量线程行为方面的计数器。一个线程是在 一台处理器上执行指令的基本对象。所有运行的处理至少有一个线程。UDPUDP performance object包含衡量使用UDP协议发送和接收UDP数据 报的速率的计数器。它包括监督UDP协议错误的计数器。WMI ObjectsWMI适配器返回的WMI高性能提供程序二）常用的 Perfmon 监控对象与指标以上列出的性能对象总共有上百个性能指标，我们关注一个系统 的性能时，不可能关注这么多指标，有些对象对实际的应用系统影响 并不大。但对一个Windows操作系统来说，CPU、Memmory、Disk 和 Network 等关键对象是性能监控中必不可少的项。表二列举 了最常用的性能对象的重要指标。表二：常用的性能对象与指标性能对象计数器提供的信息Processor% Idle Time% Idle Time是处理器在采样期间空闲的时间的百分比Processor% ProcessorTime% Processor Time指处理器用来执行非闲置线程时间的百分比。计算 方法是，测量范例间隔内非闲置线程活动的时间，用范例间隔减去该 值。这个计数器是处理器活动的主要说明器，显示在范例间隔时所观 察的繁忙时间平均百分比。Processor% User Time% User Time指处理器处于用户模式的时间百分比。用户模式是为应 用程序、环境分系统和整数分系统设计的有限处理模式。MemoryAvailableBytesAvailable Bytes显示出当前空闲的物理内存总量。当这个数值变小时， Windows开始频繁地调用磁盘页面文件。如果这个数值很小，例如小 于5 MB,系统会将大部分时间消耗在操作页面文件上。Memory% CommittedBytes in Use% Committed Bytes In Use 是 Memory: Committed Bytes 与 Memory: Commit Limit 之间的比值。（Committed memory 指如果需要 写入磁盘时已在分页文件中保留空间的处于使用中的物理内存。Commit Limit是由分页文件的大小而决定的。如果扩大了分页文件， 该比例就会减小）。这个计数器只显示当前百分比；而不是一个平均值。MemoryPagePage Faults/sec是指处理器处理错误页的综合速率。用错误页数/秒来Faults/sec计算。当处理器请求一个不在其工作集（在物理内存中的空间）内的代码 或数据时出现的页错误。这个计数器包括硬错误（那些需要磁盘访问的） 和软错误（在物理内存的其它地方找到的错误页）。许多处理器可以在有 大量软错误的情况下继续操作。但是，硬错误可以导致明显的拖延。 这个计数器显示用上两个实例中观察到的值之间的差除以实例间隔的 持续时间所得的值。NetworkInterfaceBytesTotal/secBytes Total/sec是发送和接收字节的速率，包括帧字符在内。NetworkInterfacePackets/secPackets/sec为发送和接收数据包的速率。PhysicalDisk% Busy Time% Busy Time指磁盘驱动器忙于为读或写入请求提供服务所用的时间 的百分比。PhysicalDiskAvg. DiskQueue LengthAvg. Disk Queue Length指读取和写入请求（为所选磁盘在实例间隔 中列队的）的平均数。PhysicalDiskCurrent DiskQueue LengthCurrent Disk Queue Length指在收集操作数据时在磁盘上未完成的请 求的数目。它包括在快照内存时正在为其提供服务中的请求。这是一 个即时长度而非一定间隔时间的平均值。多主轴磁盘设备可以一次有 多个请求操作，但是其它同时发生的请求为等候服务。这个计数器可 能会反映一个暂时的高或低的列队长度，但是如果在磁盘驱动器存在 持续负载，可能值会总是很高。请求等待时间与这个列队的长度减去 磁盘上的主轴成正比。这个差值应小于2才能保持良好的性能。LogicalDisk% Free Space% Free Space是所选定的逻辑磁盘驱动器上总的可用空闲空间的百 分比。LogicalDiskFreeMegabytes可用的MB显示磁盘驱动器上尚未分配的空间。（三）Perfmon对进程的监控指标一般说来，服务器上都布署了一个或多个应用程序，这些应用程 序在运行期间经常体现为若干个应用进程。为了便于监控应用程序的 运行情况，在程序设计过程中一般都会同时布署应用系统的监控程 序。Perfmon也设置了进程监控常用指标，这些指标比较直观地体现了进程的运行状况，是进行应用系统监控或应用系统跟踪调优的依据。表三列出了进程监控的主要指标。表三：Process对象的主要指标性能对象计数器提供的信息Process% PrivilegedTime% Privileged Time是在特权模式下处理线程执行代码所花时间的百 分比。当调用Windows系统服务时，此服务经常在特权模式运行， 以便获取对系统专有数据的访问。在用户模式执行的线程无法访问这 些数据。对系统的调用可以是直接的(explicit)或间接的(implicit)，例如 页面错误或间隔。Process% ProcessorTime% Processor Time是所有进程线程使用处理器执行指令所花的时间 百分比。指令是计算机执行的基础单位。线程是执行指令的对象，进 程是程序运行时创建的对象。此计数包括处理某些硬件间隔和陷阱条 件所执行的代码。Process% User Time% User Time指处理线程用于执行使用用户模式的代码的时间的百分 比。应用程序、环境分系统和集合分系统是以用户模式执行的。Windows的可执行程序、内核和设备驱动程序不会被以用户模式执行 的代码损坏。ProcessCreatingProcess IDvalueCreating Process ID value指创建该进程的父进程号。ProcessElapsed Time该进程运行的总时间(用秒计算)。ProcessHandle Count由这个处理现在打开的句柄总数。这个数字等于这个处理中每个线程 当前打开的句柄的总数。ProcessID ProcessID Process指这个处理的特别的识别符。ID Process号可重复使用， 所以这些ID Process号只能在一个处理的寿命期内识别那个处理。ProcessIO DataBytes/sec处理从I/O操作读取/写入字节的速度。这个计数器为所有由本处理产 生的包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO DataOperations/sec本处理进行读取/写入I/O操作的速率。这个计数器为所有由本处理产 生的包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO OtherBytes/sec处理给不包括数据的I/O操作(如控制操作)字节的速率。这个计数器 为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO OtherOperations/sec本处理进行非读取/写入I/O操作的速率。例如，控制性能。这个计数 器为所有由本处理产生的包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO Read处理从I/O操作读取字节的速度。这个计数器为所有由本处理产生的Bytes/sec包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO ReadOperations/sec本处理进行读取I/O操作的速率。这个计数器为所有由本处理产生的 包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessIO WriteBytes/sec处理从I/O操作写入字节的速度。这个计数器为所有由本处理产生的 包括文件、网络和设备。ProcessIO WriteOperations/sec本处理进行写入I/O操作的速率。这个计数器为所有由本处理产生的 包括文件、网络和设备I/O的活动计数。ProcessPageFaults/secPage Faults/sec指在这个进程中执行线程造成的页面错误出现的速 度。当线程引用了不在主内存工作集中的虚拟内存页即会出现Page Fault。如果它在备用表中（即已经在主内存中）或另一个共享页的处理 正在使用它，就会引起无法从磁盘中获取页。ProcessPage FileBytesPage File Bytes指这个处理在Paging file中使用的最大字节数。Paging File用于存储不包含在其他文件中的由处理使用的内存页。Paging File由所有处理共享，并且Paging File空间不足会防止其他 处理分配内存。ProcessPage FileBytes PeakPage File Bytes Peak指这个处理在Paging files中使用的最大数量 的字节。ProcessPoolNonpagedBytesPool Nonpaged Bytes指在非分页池中的字节数，非分页池是指系统 内存（操作系统使用的物理内存）中可供对象（指那些在不处于使用时不 可以写入磁盘上而且只要分派过就必须保留在物理内存中的对象）使用 的一个区域。这个计数器仅显示上一次观察的值；而不是一个平均值。ProcessPool PagedBytesPool Paged Bytes指在分页池中的字节数，分页池是系统内存（操作系 统使用的物理内存）中可供对象（在不处于使用时可以写入磁盘的）使用 的一个区域。这个计数器仅显示上一次观察的值；而不是一个平均值。ProcessPriority Base这次处理的当前基本优先权。在一个处理中的线程可以根据处理的基 本优先权提高或降低自己的基本优先权。ProcessPrivate BytesPrivate Bytes指这个处理不能与其他处理共享的、已分配的当前字节 数。ProcessThread Count在这次处理中正在活动的线程数目。指令是在一台处理器中基本的执 行单位，线程是指执行指令的对象。每个运行处理至少有一个线程。ProcessVirtual BytesVirtual Bytes指处理使用的虚拟地址空间的以字节数显示的当前大 小。使用虚拟地址空间不一定是指对磁盘或主内存页的相应的使用。 虚拟空间是有限的，可能会限制处理加载数据库的能力。ProcessVirtual BytesPeakVirtual Bytes Peak指在任何时间内该处理使用的虚拟地址空间字节 的最大数。ProcessWorking SetWorking Set指这个处理的 Working Set中的当前字节数。WorkingSet是在处理中被线程最近触到的那个内存页集。如果计算机上的可 用内存处于阈值以上，即使页不在使用中，也会留在一个处理的Working Set中。当可用内存降到阈值以下，将从Working Set中删 除页。如果需要页时，它会在离开主内存前软故障返回到Working Set 中。ProcessWorking SetPeakWorking Set Peak指在任何时间这个在处理的 Working Set的最大 字节数。二、Perfmon功能之一性能监视器在Windows中，性能监视器以一个管理控制台(MMC)单元的 形式实现。在 windows 的开始运行框中输入 perfmon.msc 启动 Windows 的性能监视器，可以看到类似图一的界面。 性能监视器主 要用来对指定的系统性能指标进行实时监控，但这些性能的指标记录 不能被保存。如果要保存这些性能日志，可以用后面介绍的“计数器 日志”功能。性能监视器的另外一个功能是对计数器日志生成的日志 记录进行非实时的图表化展现。在性能监视器中楞以通过“查看当前 活动”或“当看日志数据”功能项来指定监控的性能指标项目。一般 说来，由于性能监视器的显示窗口大小有限，不宜指定太多的实时监 控项目，否则窗口中的显示很难突出需要重点监控的项目。我们可以 根据不同的监控目标制订不同的实时监控方案，每一个方案均可以保 存为一个 MS Management Console(msc)文件。图一三、Perfmon功能之二计数器日志前面介绍了系统监视器的功能时提到，系统监视器主要用于重要 性能指标的实时监控，它不能保存被监控的性能指标历史数据。如果 需要持续对系统的性能指标采样，就必须用到Peofmon的计数器日 志的功能。计数器日志在日志文件中记录指定的系统性能数据，这些 日志数据可以用系统监视器查看或用其他工具处理，这对于分析系统 某一段时间内的运行状况或者是交由第三方性能管理工具来进行性 能管理十分有用。为了说明如何使用计数器日志，我们要新建一个日志会话。扩展控制台中的“性能日志和警报”节点下可以看到“计数器日志”分节点右击“计数器日志”分节点，选择“新建日志设置”，指定日志设置的名 称，点击“确定”，出现图二的对话框，在这里设定要在日志中记录的 计数器（即需要记录的性能指标）。点击“添加对象”按钮，将某个监 视对象的所有计数器加入日志记录，或者点击“添加计数器”按钮加入 单个计数器。日志文件的默认保存路径是C:perflogs目录，在设置 时可以根据需要在“日志文件”项下修改。日志文件保存的格式可以根 据需要设定成文本文件、二进制文件、SQL数据库记录。在“计划” 项下，可以设置性能日志的启动和关闭时间计划，也可以设置日志关 闭后的指定动作。我们可以根据不同的监控需求制订不同的性能日志 方案，每一个方案均可以保存为一个HTML文件。图二三、Perfmon功能之三跟踪日志Perfmon 的跟踪日志功能可以提供对某些重要系统事件的跟踪， 也可以指定对特定应用程序的跟踪。跟踪日志以二进制文件保存（默 认扩展名为.etl），可以用tracerpt对日志进行分析，并生成CSV格 式的dump文件。该功能目前没有提供直观的配置手段来订制对特定 应用程序的跟踪，必须通过编辑系统的注册表来实现。这一功能主要 应用在程序调试、故障分析过程中。图三是订制跟踪日志的对话框， 在其“日志文件”、“计划”项下可以设置日志文件的存放路径、文 件大小限制、日志启停计划等项目。图三四、Perfmon 功能之四警报Perfmon 的警报功能是指当某个计数器的性能数据达到指定的值 时，执行一定的动作，例如发送Email、用Net Send命令发送消息 或者运行指定的程序。也可以指定当警报发生时将警报当作系统的事 件记录在系统事件记录里，这样可以很方便地用事件查看器来调阅警 报的内容。警报的报警指标设置与性能计数器的指标相同，针对不同 的应用，我们可以制订不同的警报策略。图四示例的是当CPU的Idle Time低于70%时触发一个警报的订制对话框。在“操作”和| “计划” 项下，可以配置警报发生时的指定操作、警报设置的启停动作等。图四五、Perfmon布署方法对 Windows 系统的性能监控需要有较高的用户权限， Perfmon 默认的可执行权限是管理员用户，从系统安全性考虑，不建议将管理 员作为日常监控的用户。Windows 2000 Server提供了性能管理用户 组，在实施系统的性能监控时，可建立一个该组的普通用户。Windows 提供了 Perfmon 的两种布署方式：本地监控和远程监 控。本地监控产生的日志文件默认保存路径是C:perflogs目录，在 设置时可以根据需要在“日志文件”项下修改。本地监控产生的日志文 件除了可以在本机用性能监视器进行观测外，还可以外传到第三方监 测分析平台上。远挰监控可以实现对局域网内多台监控目标进行集中 采样监控，其前提是监控主机与目标主机之间必须建立信任关系，并 且打开相应的远程访问控制。在访问控制比较严格的环境下，远程监 控难以布署。布署 Permon 时还应该考虑志文件的存放问题，如果要 长时间收集性能数据，最好调整一下采样间隔时间，如果采样间隔时 间设置得太小，日志文件会快速增。Perfmon 的管理也有两种方法：控制台管理和命令行方式管理。 可以通过运行 Perfmon.msc 调出性能管理的控制台，并根据监控策 略制订、管理控制台。 Perfmon 的另一种管理方式是命令行方式， Windows提供了一个专门用于管理性能监控的命令Logman，它不仅能够在命令行上启动和停止日志会话，而且能够从命令行创建新 的日志会话。有关Logman命令的用法可参阅Logman命令指南。还有另外一个命令能方便地采集到系统性能数据，但仅仅是获取 数据，并不产生警报和日志记录的动作。这种方式在使用第三方软件 来监控Windows系统的性能时经常用到。Windows提供了一个显示 当前性能指标的命令-Typepef。用Typeperf可以得到前面提到的 Perfmon 的所有指标值。 Typeperf 的标准输出是屏幕显示，我们可 以通过输出重定义将结果输出到文本文件当中，并将结果文件传给第 三方系统。这种应用方式下，Typeperf的动作由第三方软件根据需 要来管理，也可以通过订制计划任务来定时启动。有关Typeperf命 令的用法可参阅Typeperf命令指南。