導(dǎo)言

Linux是一個(gè)強(qiáng)大而靈活的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用於服務(wù)器、嵌入式系統(tǒng)甚至個(gè)人電腦。然而，即使是配置最佳的系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移也可能面臨性能瓶頸。性能調(diào)優(yōu)對(duì)於確保Linux系統(tǒng)高效運(yùn)行至關(guān)重要，它能夠優(yōu)化資源利用，避免不必要的減速。

本指南提供了一種Linux性能調(diào)優(yōu)方法，重點(diǎn)關(guān)註三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：CPU、內(nèi)存和磁盤(pán)優(yōu)化。無(wú)論您是系統(tǒng)管理員、DevOps工程師還是Linux愛(ài)好者，了解和實(shí)施這些優(yōu)化都將有助於提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少資源浪費(fèi)，並確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

理解系統(tǒng)性能指標(biāo)

在深入優(yōu)化之前，務(wù)必了解系統(tǒng)性能指標(biāo)。監(jiān)控這些指標(biāo)使我們能夠診斷性能問(wèn)題並做出明智的調(diào)整決策。

關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI) - CPU使用率：進(jìn)程佔(zhàn)用CPU時(shí)間的百分比。

• 平均負(fù)載：等待CPU時(shí)間的進(jìn)程數(shù)量。
• 內(nèi)存使用率：已用和可用RAM的數(shù)量。
• 磁盤(pán)I/O等待：進(jìn)程等待磁盤(pán)訪問(wèn)的時(shí)間。
• 交換分區(qū)使用率：正在使用的虛擬內(nèi)存量。
• 上下文切換：每秒進(jìn)程切換次數(shù)。
• 磁盤(pán)吞吐量：讀/寫(xiě)速度和延遲。

性能監(jiān)控工具Linux提供各種工具來(lái)衡量這些指標(biāo)：

• CPU和內(nèi)存監(jiān)控： top、htop、mpstat
• 磁盤(pán)性能分析： iostat、iotop、dstat
• 系統(tǒng)級(jí)監(jiān)控： vmstat、sar
• 性能分析和跟蹤： perf、strace
• 進(jìn)程和資源管理： nice、ulimit、cgroups

CPU性能調(diào)優(yōu)

CPU瓶頸可能由於高進(jìn)程負(fù)載、低效調(diào)度或爭(zhēng)用CPU資源而發(fā)生。以下是優(yōu)化CPU性能的方法。

識(shí)別CPU瓶頸使用以下命令診斷CPU問(wèn)題：

top htop mpstat -P ALL 1 sar -u 5

• 高平均負(fù)載和低CPU使用率表明I/O等待問(wèn)題。
• 高CPU使用率表示CPU密集型進(jìn)程。

優(yōu)化進(jìn)程調(diào)度Linux使用完全公平調(diào)度器(CFS)來(lái)分配CPU時(shí)間。您可以使用以下命令手動(dòng)調(diào)整進(jìn)程優(yōu)先級(jí)：

nice -n 10 process_name renice -n -5 -p PID

使用taskset將進(jìn)程綁定到特定CPU：

taskset -c 0,1 process_name

限制CPU使用率為防止進(jìn)程消耗過(guò)多的CPU，請(qǐng)使用cpulimit：

cpulimit -l 50 -p PID

對(duì)於容器化環(huán)境，請(qǐng)使用cgroups：

cgcreate -g cpu:/limitedgroup echo 50000 > /sys/fs/cgroup/cpu/limitedgroup/cpu.cfs_quota_us cgexec -g cpu:limitedgroup process_name

內(nèi)核參數(shù)調(diào)優(yōu)調(diào)整內(nèi)核參數(shù)可以提高CPU效率：

sysctl -w kernel.sched_min_granularity_ns=10000000 sysctl -w kernel.sched_wakeup_granularity_ns=15000000

內(nèi)存性能優(yōu)化

內(nèi)存問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重減慢系統(tǒng)速度，導(dǎo)致過(guò)度交換和高延遲。

診斷內(nèi)存使用情況使用這些工具檢查內(nèi)存統(tǒng)計(jì)信息：

free -m vmstat 5 smem

查找高交換分區(qū)使用率(vmstat中的si和so)，這表示內(nèi)存壓力。

優(yōu)化交換分區(qū)使用情況- 檢查交換分區(qū)性能：

swapon -s

• 調(diào)整交換分區(qū)傾向性：

sysctl -w vm.swappiness=10

• 使用壓縮交換分區(qū)zswap或zram：

modprobe zram echo 1 > /sys/block/zram0/reset

管理緩存和緩衝區(qū)要釋放內(nèi)存，請(qǐng)清除未使用的緩存：

sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

調(diào)整內(nèi)核緩衝區(qū)行為：

sysctl -w vm.dirty_ratio=20 sysctl -w vm.dirty_background_ratio=5

巨頁(yè)優(yōu)化對(duì)於數(shù)據(jù)庫(kù)等應(yīng)用程序，啟用巨頁(yè)：

echo 1024 > /proc/sys/vm/nr_hugepages

磁盤(pán)I/O性能調(diào)優(yōu)

磁盤(pán)性能對(duì)於數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)器和處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序至關(guān)重要。

測(cè)量磁盤(pán)性能- 檢查I/O活動(dòng)：

iostat -x 5 iotop

• 基準(zhǔn)測(cè)試磁盤(pán)性能：

fio --name=seqwrite --rw=write --bs=128k --size=1G --numjobs=4 --runtime=60

文件系統(tǒng)優(yōu)化- 使用優(yōu)化的文件系統(tǒng)(ext4、XFS、btrfs)。

• 僅在需要時(shí)啟用日誌記錄：

tune2fs -O has_journal /dev/sdX

• 使用noatime和nodiratime掛載選項(xiàng)：

mount -o remount,noatime,nodiratime /dev/sdX /mnt

磁盤(pán)調(diào)度程序優(yōu)化更改SSD的I/O調(diào)度程序：

echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler

對(duì)於HDD：

echo cfq > /sys/block/sda/queue/scheduler

RAID和LVM優(yōu)化- 使用RAID 10以獲得更好的讀/寫(xiě)性能。

• 優(yōu)化LVM條帶化：

lvcreate -i 2 -I 256 -L 10G -n lv_name vg_name

SSD優(yōu)化- 啟用TRIM：

fstrim -v /

• 優(yōu)化掛載設(shè)置：

mount -o discard,defaults /dev/sdX /mnt

常規(guī)系統(tǒng)優(yōu)化策略

• 調(diào)整內(nèi)核參數(shù)：

sysctl -w net.core.somaxconn=1024 sysctl -w fs.file-max=100000

• 使用ulimit防止資源耗盡：

ulimit -n 100000

• 禁用不必要的服務(wù)：

systemctl disable service_name

性能調(diào)優(yōu)案例研究

Web服務(wù)器上的高CPU負(fù)載- 識(shí)別出高php-fpm CPU使用率。

• 使用taskset分配負(fù)載。
• 實(shí)施緩存，將CPU使用率降低了40%。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的過(guò)度磁盤(pán)I/O - 將日誌移動(dòng)到單獨(dú)的磁盤(pán)。

• 優(yōu)化PostgreSQL shared_buffers和work_mem。
• 切換到SSD，將查詢時(shí)間提高了60%。

結(jié)論

性能調(diào)優(yōu)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，涉及監(jiān)控、分析和優(yōu)化。通過(guò)遵循本指南中概述的最佳實(shí)踐，您可以確保您的Linux系統(tǒng)平穩(wěn)高效地運(yùn)行。

以上是Linux系統(tǒng)性能調(diào)整：優(yōu)化CPU，內(nèi)存和磁盤(pán)的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！