2025年大學(xué)《數(shù)據(jù)計(jì)算及應(yīng)用》專業(yè)題庫(kù)——數(shù)據(jù)系統(tǒng)性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)工具考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在性能監(jiān)控指標(biāo)中，衡量磁盤每秒讀寫(xiě)次數(shù)的是？(A)IOPS(B)吞吐量(C)延遲(D)CPU利用率2.以下哪個(gè)工具主要用于圖形化展示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)？(A)Zabbix(B)ELKStack(C)Grafana(D)Nagios3.當(dāng)Web服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間顯著增加時(shí)，初步判斷可能需要關(guān)注的監(jiān)控指標(biāo)不包含？(A)服務(wù)器CPU使用率(B)后端數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)(C)用戶請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度(D)服務(wù)器物理內(nèi)存總量4.APM（應(yīng)用性能管理）工具主要關(guān)注的是什么？(A)操作系統(tǒng)的整體資源使用情況(B)應(yīng)用程序內(nèi)部的性能瓶頸和用戶體驗(yàn)(C)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)包丟失率(D)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間使用情況5.性能調(diào)優(yōu)的首要目標(biāo)通常是？(A)最大化所有組件的性能(B)確保系統(tǒng)在預(yù)期負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行(C)減少運(yùn)維人員的干預(yù)(D)使用最先進(jìn)的硬件設(shè)備6.使用`top`命令時(shí)，哪個(gè)選項(xiàng)可以按內(nèi)存使用量排序進(jìn)程？(A)-c(B)-M(C)-o(D)-p7.日志分析工具在性能監(jiān)控中的作用主要是？(A)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)資源使用率(B)收集和存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行日志(C)通過(guò)分析日志模式發(fā)現(xiàn)性能問(wèn)題根源(D)自動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)配置錯(cuò)誤8.在性能調(diào)優(yōu)過(guò)程中，"Profiling"技術(shù)主要應(yīng)用于？(A)分析數(shù)據(jù)庫(kù)慢查詢(B)查找應(yīng)用程序代碼中的熱點(diǎn)函數(shù)(C)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬使用情況(D)評(píng)估操作系統(tǒng)內(nèi)核的調(diào)度效率9.以下哪項(xiàng)不是性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化常見(jiàn)的目的？(A)幫助理解數(shù)據(jù)趨勢(shì)和模式(B)方便進(jìn)行精確的數(shù)值計(jì)算(C)快速識(shí)別異常和潛在問(wèn)題(D)向非技術(shù)人員清晰傳達(dá)系統(tǒng)狀態(tài)10.配置監(jiān)控工具時(shí)，設(shè)置合適的告警閾值非常重要，其主要目的是？(A)避免發(fā)送任何告警信息(B)在性能問(wèn)題發(fā)生時(shí)及時(shí)通知相關(guān)人員(C)限制監(jiān)控工具的資源消耗(D)確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完全準(zhǔn)確無(wú)誤二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.衡量文件讀寫(xiě)速度的指標(biāo)通常稱為_(kāi)_______。2.Nagios是一種常見(jiàn)的________監(jiān)控系統(tǒng)。3.Prometheus的數(shù)據(jù)模型基于________和________。4.性能調(diào)優(yōu)通常遵循________到________的原則。5.分析Java應(yīng)用性能時(shí)，JProfiler和YourKit是常用的________工具。6.ELKStack通常指________、Elasticsearch和________。7.在網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控中，________指標(biāo)表示每秒成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。8.定位性能瓶頸常用的方法包括________、日志分析和關(guān)聯(lián)分析等。9.對(duì)于分布式系統(tǒng)的監(jiān)控，需要關(guān)注服務(wù)間的________和________。10.使用`iostat-x1`命令可以監(jiān)控________和________的詳細(xì)狀態(tài)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述選擇性能監(jiān)控指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？2.簡(jiǎn)述使用`vmstat110`命令執(zhí)行了什么操作，它可以監(jiān)控哪些主要性能指標(biāo)？3.簡(jiǎn)述什么是APM工具，它與傳統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控工具相比有什么主要區(qū)別？4.當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示系統(tǒng)CPU使用率持續(xù)處于高位且無(wú)法通過(guò)增加資源解決時(shí)，可能的原因有哪些？四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)說(shuō)明使用Prometheus+Grafana進(jìn)行應(yīng)用性能監(jiān)控的典型流程，包括數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、可視化和告警的基本環(huán)節(jié)。2.假設(shè)你負(fù)責(zé)一個(gè)電商網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫(kù)性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)工作，當(dāng)遇到高峰期查詢響應(yīng)緩慢的問(wèn)題時(shí)，你會(huì)采取哪些步驟來(lái)分析和解決？請(qǐng)闡述你的思路和方法。3.比較一下日志分析工具（如ELKStack）和專業(yè)的APM工具在性能問(wèn)題診斷方面的優(yōu)缺點(diǎn)。在什么場(chǎng)景下更傾向于使用哪種工具？說(shuō)明理由。試卷答案一、選擇題1.(A)2.(C)3.(D)4.(B)5.(B)6.(B)7.(C)8.(B)9.(B)10.(B)二、填空題1.吞吐量2.網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)（根據(jù)上下文，網(wǎng)絡(luò)更常見(jiàn)）3.時(shí)間序列，指標(biāo)4.具體問(wèn)題，根本原因5.代碼級(jí)或應(yīng)用級(jí)6.Logstash，Kibana7.吞吐量或Throughput8.Profiling或性能分析9.延遲，可用性10.磁盤活動(dòng)，I/O三、簡(jiǎn)答題1.選擇性能監(jiān)控指標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮：①業(yè)務(wù)關(guān)鍵性（指標(biāo)應(yīng)反映核心業(yè)務(wù)狀態(tài)）；②指標(biāo)的可獲取性（能否通過(guò)現(xiàn)有工具或方法收集）；③指標(biāo)的相關(guān)性（與其他指標(biāo)或業(yè)務(wù)指標(biāo)的關(guān)系）；④指標(biāo)的敏感性（能否有效反映微小但重要的變化）；⑤系統(tǒng)的正常范圍和基線值；⑥監(jiān)控成本和資源消耗。2.`vmstat110`命令執(zhí)行了每隔1秒采樣一次系統(tǒng)狀態(tài)信息，連續(xù)采樣10次。它可以監(jiān)控的主要性能指標(biāo)包括：CPU使用情況（用戶、系統(tǒng)、空閑、等待IO等）、內(nèi)存使用情況（內(nèi)存總量、使用量、交換空間使用）、磁盤活動(dòng)（讀寫(xiě)次數(shù)、讀寫(xiě)速率、等待時(shí)間）、網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)（傳輸和接收字節(jié)數(shù)、包數(shù)等）。3.APM（應(yīng)用性能管理）工具是專注于監(jiān)控應(yīng)用程序性能、診斷應(yīng)用內(nèi)部問(wèn)題的軟件。它們通常能深入到應(yīng)用代碼層面，追蹤請(qǐng)求處理流程，測(cè)量函數(shù)調(diào)用時(shí)間，識(shí)別慢查詢和代碼級(jí)瓶頸。與傳統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控工具相比，APM更關(guān)注應(yīng)用用戶體驗(yàn)、內(nèi)部邏輯執(zhí)行效率和依賴關(guān)系，通常提供更豐富的可視化、自動(dòng)化的診斷建議和告警功能。4.系統(tǒng)CPU使用率高且無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單增加資源解決時(shí)，可能的原因包括：①代碼層面存在嚴(yán)重性能瓶頸（如死循環(huán)、低效算法、頻繁FullGC等）；②存在內(nèi)存泄漏導(dǎo)致CPU不斷進(jìn)行垃圾回收；③磁盤I/O瓶頸導(dǎo)致CPU等待（如慢查詢、磁盤滿）；④網(wǎng)絡(luò)瓶頸導(dǎo)致CPU處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包過(guò)載；⑤CPU密集型任務(wù)設(shè)計(jì)不合理；⑥操作系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)調(diào)優(yōu)不當(dāng)。四、論述題1.使用Prometheus+Grafana進(jìn)行應(yīng)用性能監(jiān)控的典型流程如下：①數(shù)據(jù)收集：在目標(biāo)應(yīng)用或主機(jī)上部署Prometheus客戶端（exporter）或agent，配置它們以采集關(guān)鍵指標(biāo)（如JVMmetrics、HTTP請(qǐng)求耗時(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)等），并通過(guò)HTTP接口暴露；②數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：Prometheus服務(wù)器作為時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)，周期性地拉取客戶端暴露的指標(biāo)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在其內(nèi)部TSDB中，同時(shí)支持配置遠(yuǎn)程存儲(chǔ)如Thanos；③數(shù)據(jù)處理與可視化：Prometheus自身的查詢語(yǔ)言PromQL可以對(duì)存儲(chǔ)的時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和計(jì)算，用戶可以通過(guò)Prometheus的WebUI查看查詢結(jié)果；④Grafana集成：將Prometheus作為數(shù)據(jù)源配置到Grafana中，利用Grafana豐富的面板和模板，創(chuàng)建圖表、儀表盤來(lái)可視化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；⑤告警：在Prometheus中配置Alertmanager，根據(jù)PromQL定義的規(guī)則檢測(cè)異常指標(biāo)，當(dāng)觸發(fā)規(guī)則時(shí)，Alertmanager負(fù)責(zé)將告警信息發(fā)送到指定的通知渠道（如郵件、Slack、釘釘?shù)龋?.面對(duì)電商網(wǎng)站高峰期查詢響應(yīng)緩慢問(wèn)題，分析和解決的步驟：①監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)收集：確認(rèn)已監(jiān)控關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)性能指標(biāo)（如CPU、內(nèi)存、連接數(shù)、慢查詢?nèi)罩尽/O、網(wǎng)絡(luò)延遲）；②初步診斷：檢查監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，看是否存在CPU/IO/網(wǎng)絡(luò)飽和，確認(rèn)是否為整體性能瓶頸或特定查詢問(wèn)題；③定位慢查詢：分析數(shù)據(jù)庫(kù)慢查詢?nèi)罩荆页龊臅r(shí)最長(zhǎng)的SQL語(yǔ)句；④執(zhí)行SQL分析：使用`EXPLAIN`或類似工具分析慢查詢的執(zhí)行計(jì)劃，查找索引缺失或使用不當(dāng)、表掃描、連接效率低等問(wèn)題；⑤檢查系統(tǒng)資源：確認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)是否充足且有足夠余量；⑥分析應(yīng)用層：檢查應(yīng)用代碼是否對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了不當(dāng)操作（如N+1查詢、頻繁全表掃描），檢查應(yīng)用服務(wù)器的性能；⑦瓶頸確認(rèn)與解決：根據(jù)分析結(jié)果，采取針對(duì)性措施，如添加索引、優(yōu)化SQL語(yǔ)句、增加數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、升級(jí)硬件、調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)、優(yōu)化應(yīng)用邏輯等；⑧效果驗(yàn)證：實(shí)施解決方案后，再次監(jiān)控驗(yàn)證性能是否得到改善。3.日志分析工具（如ELKStack）和APM工具在性能問(wèn)題診斷方面的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)景：①日志分析工具：優(yōu)點(diǎn)是成本低（開(kāi)源為主）、數(shù)據(jù)量大時(shí)可發(fā)現(xiàn)隱藏較深的問(wèn)題、能提供豐富的上下文信息（用戶請(qǐng)求鏈、業(yè)務(wù)流程）、對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大時(shí)分析效率低、實(shí)時(shí)性相對(duì)較弱、需要人工經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)分析、難以直接定位代碼級(jí)性能瓶頸。缺點(diǎn)是通常需要侵入式部署（Agent）、成本較高、可能對(duì)應(yīng)用性能有輕微影響、主要聚焦于應(yīng)用層面。使用場(chǎng)景：適用于需要廣泛監(jiān)控業(yè)務(wù)行為、難以通過(guò)Agent收集數(shù)據(jù)、需要深度挖掘業(yè)務(wù)相關(guān)問(wèn)題的場(chǎng)景。②APM工具：優(yōu)點(diǎn)是部署相對(duì)簡(jiǎn)單（通常作為A