Linux 性能调优

1. CPU 调优

a. 进程优先级调整

Linux 系统允许用户调整进程的优先级，以控制它们对 CPU 资源的使用。可以使用 nice 和 renice 命令来设置进程优先级。优先级范围从 -20（最高优先级）到 19（最低优先级），默认值为 0。

• 使用 nice 启动进程并设置优先级：

  nice -n 10 command
  

• 使用 renice 调整正在运行的进程的优先级：

  renice -n 5 -p 1234  # 将 PID 为 1234 的进程优先级设为 5
  

b. 多核调度优化

Linux 内核支持多核处理器，并能自动调度任务到不同的 CPU 核心上。可以使用 taskset 命令将进程绑定到特定的 CPU 核心上，以优化多核处理。

• 将进程绑定到特定 CPU 核心：

  taskset -c 0,2 command  # 将进程绑定到 CPU 核心 0 和 2
  

c. 禁用不必要的服务

禁用或卸载不必要的服务和守护进程，可以减少 CPU 资源的浪费。使用 systemctl 或 chkconfig 命令来管理服务的启动和停止。

• 查看当前运行的服务：

  systemctl list-units --type=service --state=running
  

• 禁用不必要的服务：

  sudo systemctl disable service_name
  

2. 内存调优

a. 虚拟内存和交换分区

Linux 使用交换分区（Swap）来补充物理内存。当物理内存不足时，系统会将不常用的数据移到交换分区，以释放内存。合理配置交换分区可以提高系统的内存利用率。

• 查看当前交换分区的使用情况：

  swapon -s
  

• 调整 swappiness 参数（取值范围 0-100），控制系统使用交换分区的频率：

  sudo sysctl vm.swappiness=10  # 将 swappiness 设置为 10，减少 Swap 使用
  

b. 内存管理优化

内存管理涉及缓存和缓冲区的使用、内存碎片化等。调整内核参数，可以优化内存管理。

• 调整缓存清理策略：

  echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches  # 清理页面缓存
  

• 使用 sysctl 优化内存参数：

  sudo sysctl vm.vfs_cache_pressure=50  # 降低文件系统缓存的回收频率
  

c. HugePages 配置

HugePages 是一种内存管理机制，通过使用大页面减少 TLB（转换后备缓冲区）缺页，从而提高应用程序的性能。它特别适合需要大量内存分配的应用（如数据库）。

• 配置 HugePages：

  echo 2048 > /proc/sys/vm/nr_hugepages  # 设置 HugePages 数量
  

• 确保 /etc/security/limits.conf 文件中有相应的配置，允许用户使用 HugePages。

3. 磁盘 I/O 调优

a. I/O 调度器优化

Linux 提供了多种 I/O 调度器，如 CFQ（完全公平队列）、Deadline 和 NOOP。不同的调度器适用于不同的工作负载。

• 查看当前 I/O 调度器：

  cat /sys/block/sda/queue/scheduler
  

• 切换 I/O 调度器：

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

b. 文件系统优化

选择适合的文件系统和进行相关优化可以提高磁盘 I/O 性能。例如，使用 ext4 文件系统时，可以通过调整挂载选项来优化性能。

• 挂载时启用 noatime 选项，以减少文件访问时间的写入操作：

  sudo mount -o remount,noatime /dev/sda1 /
  

• 使用 tune2fs 工具调整文件系统参数，如禁用文件系统日志（适用于只读或不需要高安全性的环境）：

  sudo tune2fs -O ^has_journal /dev/sda1
  

c. RAID 和 LVM 配置

对于需要高磁盘性能的系统，使用 RAID（独立磁盘冗余阵列）和 LVM（逻辑卷管理）可以显著提高磁盘 I/O 性能。

• 配置 RAID 级别（如 RAID 0、RAID 5）以提高读写速度。
• 使用 LVM 实现磁盘的灵活管理和优化性能。

4. 网络调优

a. TCP/IP 参数优化

Linux 系统的网络性能可以通过调整 TCP/IP 协议栈的参数来优化。例如，调整网络缓冲区大小、连接超时和拥塞控制算法。

• 调整网络缓冲区大小：

  sudo sysctl -w net.core.rmem_max=26214400
  sudo sysctl -w net.core.wmem_max=26214400
  

• 调整 TCP 窗口大小：

  sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_window_scaling=1
  

• 启用 TCP 快速重传和恢复（FRR）以提高网络吞吐量：

  sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_frto=2
  

b. 关闭不必要的网络服务

关闭不必要的网络服务可以减少系统的攻击面，并释放网络资源。

• 使用 netstat 或 ss 命令查看当前打开的网络端口：

  sudo netstat -tuln
  

• 禁用不必要的服务：

  sudo systemctl disable service_name
  

c. 使用负载均衡和缓存

对于高流量的网络应用，使用负载均衡（如 HAProxy、NGINX）和缓存（如 Varnish）可以提高网络性能。

• 配置 NGINX 进行反向代理和负载均衡。
• 使用 Varnish 缓存动态内容，提高网站响应速度。

5. 系统配置调优

a. 内核参数调优

Linux 内核参数通过 /etc/sysctl.conf 文件或 sysctl 命令进行调整，可以优化系统性能。

• 调整文件描述符限制，以支持更多的并发连接：

  sudo sysctl -w fs.file-max=100000
  

• 调整内核的进程调度策略：

  sudo sysctl -w kernel.sched_min_granularity_ns=10000000
  

b. 资源限制（ulimit）设置

通过 ulimit 命令，可以限制系统资源的使用，如文件描述符数量、堆栈大小等，以避免某个进程消耗过多资源导致系统不稳定。

• 查看当前的资源限制：

  ulimit -a
  

• 增加文件描述符的限制：

  ulimit -n 4096
  

c. 系统日志优化

系统日志在帮助管理员排查问题的同时，也会占用系统资源。合理配置日志可以减少系统开销。

• 配置 rsyslog，调整日志记录的详细程度，减少不必要的日志。

  sudo vi /etc/rsyslog.conf
  

• 定期清理旧日志，避免日志文件占用过多磁盘空间。

6. 应用层优化

a. 应用程序的配置优化

对于特定应用，如数据库服务器（如 MySQL、PostgreSQL）或 Web 服务器（如 Apache、NGINX），可以通过调整应用配置文件中的参数来提高性能。

• 优化 MySQL 配置：

  sudo vi /etc/mysql/my.cnf
  # 调整以下参数
  innodb_buffer_pool_size = 1G
  query_cache_size = 64M
  

• 优化 Apache 配置：

  sudo vi /etc/httpd/conf/httpd.conf
  # 调整以下参数
  KeepAlive On
  MaxKeepAliveRequests 100
  
  
  

b. 使用合适的编译选项

对于需要编译的应用程序，使用合适的编译选项可以优化性能。例如，通过 gcc 编译时使用优化标志（如 -O2、-O3），可以提高应用程序的执行效率。

• 编译应用时使用优化标志：

  gcc -O3 -o myapp myapp.c
  

总结

Linux 性能调优是一项综合性的工作，涉及系统的方方面面。通过 CPU、内存、磁盘 I/O、网络以及系统配置等方面的调优，可以显著提升 Linux 系统的性能。实际工作中，调优过程应该根据具体的应用场景和需求进行，切忌盲目调整系统参数。建议在调优之前进行充分的测试，并在生产环境中小心应用调优措施，以确保系统的稳定性和安全性。