Linux系统性能调优技巧详解
Linux系统性能调优技巧详解
Linux系统性能调优是一个复杂而细致的过程，它涉及到硬件、软件、内核参数以及进程管理等多个方面。通过合理的调优措施和持续的监控调整，可以显著提升Linux系统的运行效率和稳定性。本文将详细介绍Linux系统性能调优的技巧，涵盖硬件、软件、内核参数、进程管理等多个角度，并提供具体的代码使用案例。
一、硬件优化
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选择适合的CPU
根据应用需求选择多核、高频的CPU，以满足高并发和计算密集型任务的需求。例如，对于数据库服务器，可以选择具有多核和高缓存的CPU。 -
CPU缓存优化
确保CPU缓存（L1、L2、L3）被有效利用，减少CPU访问内存的次数，提高计算效率。可以通过工具如perf进行缓存命中率的监测和分析。 -
CPU频率调整
使用如cpufreq等工具动态调整CPU频率，以平衡功耗和性能。例如，在空闲时降低频率，在需要高性能时提升频率。 -
增加内存容量
根据系统负载和应用需求增加物理内存，减少交换（swap）的使用，提高系统响应速度。例如，通过vmstat
工具查看内存使用情况，并根据需求增加内存。
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使用SSD
将系统盘和数据盘替换为SSD，显著提高I/O性能。SSD的随机访问性能也更强，适用于需要频繁读写小文件的场景。 -
RAID配置
使用RAID技术（如RAID 5、RAID 10）提高磁盘的可靠性和读写性能。例如，通过配置RAID 10，可以实现更高的读写速度和容错能力。 -
选用高性能网卡
选用千兆或万兆网卡，提高网络带宽和吞吐量。例如，使用ethtool工具查看网卡配置，并优化网络参数。
二、内核参数调整
- 修改内核参数
通过修改/sys、/proc等目录下的内核参数，如文件系统缓冲区大小、内核共享内存等，提高系统IO性能和内存利用率。例如，通过 `
sysctl 命令调整 vm.swappiness ` 参数，减少系统对交换分区的依赖：
bash复制代码
sysctl vm.swappiness=10
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禁用不必要的内核模块
减少内核体积，提高启动速度和占用内存的效率。通过lsmod查看当前加载的模块，使用modprobe -r卸载不需要的模块。 -
选择合适的文件系统
如Ext4、XFS等，并配置合适的挂载选项（如noatime、nodiratime），减少不必要的文件系统操作。例如，在 `
/etc/fstab ` 中配置：
bash复制代码
/dev/sda1 / ext4 defaults,noatime 0 0
- 调整I/O调度器
为不同的工作负载选择合适的I/O调度器，如noop适用于SSD，deadline
适用于低延迟应用。例如，通过以下命令更改I/O调度器：
bash复制代码
echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler
三、内存管理
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内存压缩
使用内存压缩技术（如KSM、zRAM等），提高内存利用率，减少内存占用的空间。例如，通过zramctl工具查看和管理zRAM设备。 -
内存清理
定期清理不再使用的内存页面，减少内存碎片，提高内存分配效率。例如，通过echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
清理缓存。
- 优化写入缓存
优化写入缓存的刷新频率，减少磁盘I/O压力。例如，通过以下命令调整dirty_ratio和dirty_background_ratio
参数：
bash复制代码
sysctl vm.dirty_ratio=15
sysctl vm.dirty_background_ratio=5
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启用大页内存
对使用大量内存的应用（如数据库）启用大页内存，减少内存页的分配和管理开销。例如，在/etc/sysctl.conf中增加以下配置：bash复制代码
vm.nr_hugepages=256
四、网络优化
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配置网络QoS
配置网络QoS策略，合理分配带宽资源，确保关键应用的网络性能。例如，使用tc工具配置流量控制规则。 -
调整网络参数
增加服务器的连接队列长度，避免在高并发时的连接拒绝。例如，通过以下命令调整somaxconn参数：bash复制代码
sysctl -w net.core.somaxconn=1024
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增加网络缓冲区大小
避免高负载时的网络包丢失。例如，通过以下命令调整网络缓冲区大小：bash复制代码
sysctl -w net.core.rmem_max=16777216
sysctl -w net.core.wmem_max=16777216
五、进程管理
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调整进程优先级
合理调整进程优先级，确保关键任务得到及时响应。例如，使用nice命令调整进程的优先级：bash复制代码
nice -n -10 ./program
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多线程与多进程
根据应用的特点和需求，合理设计多线程或多进程架构，以充分利用多核CPU的性能。例如，通过top或htop
工具查看CPU使用情况，并根据需求调整线程或进程数量。
- 减少上下文切换
通过优化代码和配置，减少不必要的进程和线程上下文切换，降低系统开销。例如，使用perf工具分析上下文切换情况，并进行优化。
六、性能监控与评估
- 使用系统监控工具
如top、htop、vmstat、iostat、netstat
等，收集系统性能数据和指标。例如，通过 vmstat 查看CPU、内存、I/O等的详细统计：
bash复制代码
vmstat 1 1
- 定期检查系统日志
如/var/log/messages、/var/log/syslog，寻找异常或错误信息。例如，通过grep
命令查找特定错误日志。
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使用性能分析工具
如perf、strace等进行进程级别的性能分析，定位性能瓶颈。例如，使用perf工具分析CPU使用情况：bash复制代码
perf top
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定期性能评估
定期（如每周或每月）对系统进行性能评估，与基线数据进行比较，识别性能下降的趋势和潜在的问题点。例如，通过编写脚本定期收集性能数据，并生成报告。 -
实时监控
使用实时监控工具（如Nagios、Zabbix等）监控系统的关键性能指标，并在出现性能异常时及时发出警报。例如，配置Nagios监控CPU、内存、磁盘等关键指标。
七、高级调优技巧
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从源代码编译Linux内核
对于需要极致性能的场景，可以从源代码编译Linux内核，并启用或禁用特定的内核选项以优化特定的工作负载。例如，通过配置内核编译选项，优化网络性能或文件系统性能。 -
NUMA优化
在多插槽服务器上，通过调整NUMA策略（如使用numactl工具），将进程与特定的内存节点绑定，减少远程内存访问，提高性能。例如，使用 `
numactl ` 工具管理进程的CPU和内存亲和性：
bash复制代码
numactl --interleave=all <application>
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异步I/O
对于需要高性能I/O的应用（如数据库），启用异步I/O能提高I/O操作的并行性。例如，在应用程序中配置异步I/O操作。 -
缓存DNS查询结果
通过缓存DNS查询结果，加快频繁的网络请求的解析速度。例如，安装并启动nscd服务：bash复制代码
yum install nscd
systemctl start nscd
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启用Transparent Huge Pages（THP）
启用透明大页机制，可以在需要大块内存的应用中提升性能，特别是虚拟化或数据库应用。例如，通过以下命令启用THP：bash复制代码
echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
八、代码示例
以下是一些具体的代码示例，展示了如何在Linux系统中进行性能调优操作。
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内存分配与回收
c复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int size = 100;
int *ptr = malloc(sizeof(int) * size);
if (ptr == NULL) {
printf(“内存分配失败! \n”);
return -1;
}
printf(“内存分配成功! \n”);
// 使用ptr进行内存操作
free(ptr); // 释放内存
printf(“内存释放成功! \n”);
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_43275466/article/details/142953149
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