利用Windows性能计数器(PerformanceCounter)监控

艾辉

　　一、概述
　　性能监视，是Windows NT提供的一种系统功能。Windows NT一直以来总是集成了性能监视工具，它提供有关操作系统当前运行状况的信息，针对各种对象提供了数百个性能计数器。性能对象，就是被监视的对象，典型例子有Processor、Process、Memory、TCP/UDP/IP/ICMP、PhysicalDisk等。计数器通常提供操作系统、应用程序、服务、驱动程序等的性能相关信息，以此来分析系统瓶颈和对系统及应用程序性能进行诊断和调优。性能计数器机制让应用程序和操作系统组件可以向性能监视应用程序，比如性能监视器(Performance Monitor)，报告一些与性能有关的统计信息。PerfMon.exe中可以查看性能对象、性能计数器和对象实例，可通过添加计数器来查看相关描述信息。
　　实际上，可以通过编写程序来访问所有的Windows性能计数器。Windows中，注册表是访问性能计数器的一种机制。性能信息并不实际存在于注册表中，在注册表编辑器RegEdit.exe中是无法查看的，但可以通过注册表函数来访问，利用注册表键来获得从性能数据提供者那里提供的数据。打开名为HKEY_PERFORMANCE_DATA的特殊键，利用RegQueryValueEx函数查询键下面的值，就可以直接访问注册表性能计数器信息。当然，也可以利用性能数据帮助器(PDH, Performance Data Helper) API (Pdh.dll)来访问性能计数器信息。
　　性能日志和警报是作为 Windows 操作系统的一部分发行的一种管理性能监控工具。它依靠由各种 Windows 组件、子系统和应用程序发布的性能计数器，使您可以跟踪资源使用情况以及针对时间以图形方式绘制它们。您可以使用 Performance Logs and Alerts 来监控标准的性能计数器（例如，内存使用情况或处理器使用情况），或者您可以定义您自己的自定义计数器来监控应用程序特定的活动。
　　二、HKEY_PERFORMANCE_DATA数据组织
　　性能数据的头部是一个PERF_DATA_BLOCK结构(如图1所示)，它描述系统和性能数据总体信息，可从Global键值处查询得到该结构数据。PERF_DATA_BLOCK之后，定义了系统中的全部性能对象类型(PERF_OBJECT_TYPE)，其中每个对象类型头部中描述了下一个性能对象类型的偏移量Offset。

图1 图2

　　性能对象有两种：一种是单实例对象，另一种是多实例对象。图２和图３分别描述了这两种性能对象的数据组织方式。每个对象数据块包含了一个PERF_OBJECT_TYPE结构，描述对象的性能数据。紧随其后是PERF_COUNTER_DEFINITION结构列表，描述了性能对象的全部计数器定义。对于单实例对象，计数器定义列表后是一个PERF_COUNTER_BLOCK结构，计数器数据紧随其后。每个PERF_COUNTER_DEFINITION结构中定义了计数器数据相对于PERF_COUNTER_BLOCK的偏移量，因此可以非常方便地获得全部计数器的值。对支持多实例性能对象来说，PERF_COUNTER_DEFINITION结构列表之后是一组实例信息数据块，每个表示代表一个对象实例。每个实例信息数据块由一个PERF_INSTANCE_DEFINITION结构体、实例名和一个PERF_COUNTER_BLOCK结构体组成。后面是计数器值数据，与单实例对象相同。

　　图3
　　三、性能计数器的架构
　　性能计数器采用的是客户端服务器结构，性能数据采用共享内存存储，在应用中自定义性能计数器，在应用程序调用的时候调用性能计数器进行计数。体系结构如下：

　　性能计数器可以获得应用程序性能的实时度量数据，而不需要通过记日志，进行另外的处理。而且性能计数器可以远程查看，可以通过管理工具（MOM）进行管理。在损耗上也非常的小。
　　四、.NET性能计数器实现
　　在.NET Framework下有个程序集
　　（C:WINDOWSMicrosoft.NETFrameworkv2.0.50727perfcounter.dll）实现了性能计数器功能，包括性能计数器的安装/卸载，值的读写。
　　在命名空间System.Diagnostic提供了一组性能计数器类，包括PerformanceCounterCategory，PerformanceCounter，PerformanceCounterInstaller，CouterSample等等。
　　在.NET中性能计数器有良好的抽象封装，实现起来比C/C++容易得多。我们在应用经常只关注一些请求类型的数据度量，例如下述：
　　Requests Started
　　Requests Executing
　　Requests Completed
　　Requests Failed
　　Request Execution Time
　　Requests/Hour
　　Requests/5Min
　　Requests/Min
　　Requests/Sec
　　但是真正需要做这些性能计数器的安装/卸载，计数，读取还是需要大量的代码，通过封装来简化编程接口。对于使用WCF来实现的服务，可以基于WCF的扩展性，进行进一步的封装。
　　.Net最佳实践3：使用性能计数器收集性能数据
　　http://blogs.msdn.com/b/ralarcon/archive/2012/10/03/web-app-performance-counters-compilation.aspx
　　Monitor your SQL Server