9.Linux 调优与性能检测

Linux : 调优与性能检测

一、影响 Linux 服务器性能的主要因素

1. CPU
2. Memory (内存)
3. 磁盘 I/O
4. 网络

二、性能检测工具

1. CPU 性能检测

• 查看 CPU 信息:
  • cat /proc/cpuinfo
  • lscpu
• 查看系统平均负载 (Load Average):
  • uptime - 显示系统在 1 分钟、5 分钟、15 分钟内的平均负载情况。
• 查看系统整体状态 (CPU, 内存, I/O, 进程等):
  • vmstat (常用选项如 vmstat 1 每秒刷新一次)
  • 输出字段解读:
    • procs (进程):
      • r: 等待运行的进程数。
      • b: 处于不可中断休眠状态（通常是在等待 I/O）的进程数。
    • memory (内存，单位 KB/MB):
      • swpd: 已使用的虚拟内存大小。
      • free: 空闲的物理内存大小。
      • buff: 用作缓冲的内存大小。
      • cache: 用作缓存的内存大小。
    • swap (交换分区):
      • si: 每秒从磁盘交换到内存的数据量 (Swap In)。
      • so: 每秒从内存交换到磁盘的数据量 (Swap Out)。si/so 长期大于 0 表示内存不足。
    • io (块设备 I/O，单位 块/秒):
      • bi: 每秒从块设备接收的块数 (Blocks In，读操作)。
      • bo: 每秒发送到块设备的块数 (Blocks Out，写操作)。
    • system (系统):
      • in: 每秒的中断数 (包括时钟中断)。
      • cs: 每秒的上下文切换次数 (Context Switch)。
    • cpu (CPU 使用率百分比):
      • us: 用户进程消耗的 CPU 时间 (user time)。
      • sy: 内核进程消耗的 CPU 时间 (system time)。
      • id: CPU 空闲时间 (idle time)。
      • wa: 等待 I/O 操作完成的 CPU 时间 (I/O wait time)。高值通常表示 I/O 瓶颈。
      • st: 虚拟机等待物理 CPU 资源的时间 (steal time)。在虚拟化环境中，如果此值较高，表示物理 CPU 资源紧张。

2. 内存 (Memory) 性能检测

• 动态查看进程和系统资源使用:
  • top (按 M 按内存排序，按 P 按 CPU 排序，按 q 退出)
• 查看内存使用概况:
  • free -m (以 MB 为单位显示)
  • free -h (以人类可读格式显示，如 G, M)

3. 磁盘 I/O 性能检测

• 安装工具: yum install sysstat (CentOS/RHEL) 或 apt install sysstat (Debian/Ubuntu)
• 查看磁盘 I/O 统计:
  • iostat -d (显示磁盘报告)
  • iostat -dx 1 (每秒刷新一次，显示扩展统计信息)
• 关键输出字段解读 (iostat -d):
  • tps: 每秒发送到设备的 I/O 请求数 (Transfers Per Second)。
  • kB_read/s: 每秒从设备读取的数据量 (KB)。
  • kB_wrtn/s: 每秒写入设备的数据量 (KB)。
  • kB_read: 读取的总数据量 (KB)。
  • kB_wrtn: 写入的总数据量 (KB)。

4. 网络性能检测

• 测试网络连通性与延迟:
  • ping <目标主机或IP>
• 查看网络连接、监听端口和统计信息:
  • ss -tnl (查看所有 TCP 监听端口) - 推荐使用，比 netstat 更高效。
  • netstat -tulnp (查看 TCP/UDP 监听端口及关联进程 PID/名称) - 传统命令。

三、系统性能调优 (tuned)

tuned 是一个系统调优守护进程，提供预定义配置文件和动态调优能力。

• 配置文件类型:
  • 静态调优: 在服务启动或选择新配置文件时应用设置。
  • 动态调优: tuned 守护进程监视系统活动，并根据运行时行为动态调整设置。
• 常用预定义配置文件 (tuned-adm list):
  • balanced: 节能与性能的平衡（默认配置，适合大多数场景）。
  • desktop: 基于 balanced，优化交互式应用响应速度。
  • throughput-performance: 最大化系统吞吐量（牺牲部分节能）。
  • latency-performance: 最大化系统响应速度，降低延迟（牺牲节能）。
  • network-latency: 基于 latency-performance，增加网络低延迟优化。
  • network-throughput: 基于 throughput-performance，增加网络吞吐量优化。
  • powersave: 最大化节能（可能牺牲性能）。
  • virtual-guest: 优化在虚拟机内运行的操作系统性能。
  • virtual-host: 优化作为虚拟机宿主机（Hypervisor）的系统性能。
• tuned-adm 管理命令:
  • tuned-adm active: 查看当前活动的调优配置文件。
  • tuned-adm list: 列出所有可用调优配置文件及其描述。
  • tuned-adm profile <profile_name>: 切换到指定的调优配置文件 (如 tuned-adm profile throughput-performance)。
  • tuned-adm recommend: 显示系统推荐的默认调优配置文件。
  • tuned-adm off: 关闭 tuned 调优，恢复系统默认设置。

四、进程优先级管理 (nice 和 renice)

Linux 进程调度器使用 nice 值调整进程的 CPU 时间分配优先级。

• nice 值范围: -20 (最高优先级) 到 19 (最低优先级)。
• 默认值: 进程通常继承父进程的 nice 值，默认为 0。
• 规则:
  • nice 值越高，优先级越低（更愿意让出 CPU）。
  • nice 值越低，优先级越高（更倾向于占用 CPU）。
  • 普通用户: 只能降低自己进程的优先级（提高 nice 值），不能提高优先级（降低 nice 值）或修改其他用户的进程。
  • root 用户: 可以任意提高或降低任何进程的优先级。
• 管理命令:
  • 查看进程优先级:
    • ps axo pid,comm,nice --sort=-nice (按 nice 值降序排列，高优先级在前)
    • ps axo pid,comm,nice --sort=nice (按 nice 值升序排列，低优先级在前)
    • ps -o pid,comm,nice <PID> (查看指定进程的优先级)
  • 启动时设置优先级: nice -n <nice_value> <command> (如 nice -n 10 sha1sum /dev/zero &)
  • 修改运行中进程的优先级: renice -n <new_nice_value> <PID> (如 renice -n 19 1234)

五、Linux 内核优化

1. 升级内核:

   • rpm -ivh kernel-<version>.<arch>.rpm (安装新内核 RPM 包)
   • 重要提示: 升级内核后需要重启系统 (reboot) 生效。

2. 内核模块管理:

   • 模块存放目录: /lib/modules/$(uname -r)/
   • 查看当前内核版本: uname -r (输出如 3.10.0-957.el7.x86_64)
     • 版本号组成:
       • 3: 主版本号 (Major Version)
       • 10: 次版本号 (Minor Version) - 偶数为稳定版 (Stable)，奇数为开发版 (Development)
       • 0: 修订版本号 (Revision Level)
       • 957: 特定于发行版（如 RHEL/CentOS）的补丁号/编译号
       • el7: Enterprise Linux 7 (发行版标识)
       • x86_64: 硬件平台架构
   • 查询已加载模块: lsmod
   • 查看模块详细信息: modinfo <module_name> (如 modinfo xfs)
   • 加载模块: modprobe <module_name> (如 modprobe ext4)
   • 卸载模块: modprobe -r <module_name> (如 modprobe -r ext4)

3. 内核参数优化 (/etc/sysctl.conf):

   • 启用 IP 转发 (如路由器/网关):

     # 编辑配置文件
     vim /etc/sysctl.conf
     # 添加或修改以下行
     net.ipv4.ip_forward = 1
     # 应用更改
     sysctl -p /etc/sysctl.conf
     

   • 开启禁 Ping (忽略所有 ICMP Echo 请求):

     # 编辑配置文件
     vim /etc/sysctl.conf
     # 添加或修改以下行
     net.ipv4.icmp_echo_ignore_all = 1  # 值 1 表示忽略，0 表示响应
     # 应用更改
     sysctl -p /etc/sysctl.conf
     

   • 其他优化: 可根据需要调整 sysctl.conf 中的大量参数（如 TCP 缓冲区大小、连接跟踪、文件句柄数等）。修改后务必执行 sysctl -p 使配置生效。