58龙哥教你“如何做系统性能优化”（纯干货）

如何做系统性能优化

性能优化的目标是什么？不外乎两个：
时间性能：减小系统执行的时间
空间性能：减小系统占用的空间

一、代码优化
做代码优化前，先了解下硬件Cache：
（1）Cache Level：通常来说L1、L2的Cache集成在CPU里，L3的Cache放在CPU外；
（2）Cache Size：它决定你能把多少东西放到Cache里，有Size就有竞争，就有替换，才有所谓优化的空间；
（3）Cache Type：I-Cache（指令），D-Cache（数据），TLB（MMU的Cache）；

代码层次的优化主要从以下两个角度考虑问题：
（1）I-Cache优化：精简code path，简化调用关系，减少冗余代码等等；
（2）D-Cache优化：减少D-Cache的miss数量，增加有效数据访问。

以下是一些技巧，可供参考：
（1）Code adjacency（把相关代码放在一起）
这里有两层含义：一是相关源文件要放在一起；二是相关函数在object文件里面，也应该相邻。
这样，可执行文件被夹在到内存里时，函数位置也是相邻的，同事还符合模块化编程的要求：高内聚，低耦合。
（2）Cache line alignment（cache对齐）
对齐Cache以减少潜在的一次读写，但这可能意味着内存的浪费，需要从空间和时间两方面衡量。
（3）Branch prediction（分支预测）
如果能预测那段代码有更高的执行概率，就能减少跳转次数（调整if和else的顺序？）。
（4）Data prefetch（数据预取）
由CPU自动完成。
（5）Register parameters（寄存器参数）
（6）Lazy computation（延时计算）
最近不用的变量，不要急着去初始化（意味着可能执行复杂的构造），如果某个分支跳出了函数，这些动作就浪费了。
COW（copy-on-write）就是一种延时计算的技术。
（7）Early computation（提前计算）
有些变量，计算一次就够了，任何加减乘除都会消耗CPU指令，尽量使用常数，而不是24*60*60来表示一天的秒数。
（8）Inline（内联函数）
（9）Macro（宏定义）
（10）Allocation on stack（局部变量）
避免在栈上申请大数组，其初始化和销毁的代价很高。
（11）Per-cpu data structure（非共享数据结构）
避免共享量的锁，在thread local里，多核情况下使用局部变量会带来好处。
（12）Reduce call path or call trace（减少函数调用层次）
（13）Read&write split（读写分离）
（14）Recude duplicated code（减少冗余代码）

其中，（1）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（14）这些优化方式最为常见。

二、工具优化
“工欲善其事