第3课:Linux优化

在服务器硬件资源额定有限的情况下,最大的压榨服务器的性能,提高服务器的并发处理能力,是很多运维技术人员思考的问题。要提高Linux系统下的负载能力,可以使用nginx等原生并发处理能力就很强的web服务器,如果使用Apache的可以启用其Worker模式,来提高其并发处理能力。除此之外,在考虑节省成本的情况下,可以修改Linux的内核相关TCP参数,来最大的提高服务器性能。当然,最基础的提高负载问题,还是升级服务器硬件了,这是最根本的

所有的TCP/IP调优参数都位于/proc/sys/net/目录. 例如, 下面是最重要的一些调优参数, 后面是它们的含义:
1. /proc/sys/net/core/rmem_max — 最大的TCP数据接收缓冲
2. /proc/sys/net/core/wmem_max — 最大的TCP数据发送缓冲
3. /proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps — 时间戳在(请参考RFC 1323)TCP的包头增加12个字节
4. /proc/sys/net/ipv4/tcp_sack — 有选择的应答
5. /proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling — 支持更大的TCP窗口. 如果TCP窗口最大超过65535(64K), 必须设置该数值为1
6. rmem_default — 默认的接收窗口大小
7. rmem_max — 接收窗口的最大大小
8. wmem_default — 默认的发送窗口大小
9. wmem_max — 发送窗口的最大大小
/proc目录下的所有内容都是临时性的, 所以重启动系统后任何修改都会丢失.
建议在系统启动时自动修改TCP/IP参数:
把下面代码增加到/etc/rc.local文件, 然后保存文件, 系统重新引导的时候会自动修改下面的TCP/IP参数:
echo 256960 > /proc/sys/net/core/rmem_default
echo 256960 > /proc/sys/net/core/rmem_max
echo 256960 > /proc/sys/net/core/wmem_default
echo 256960 > /proc/sys/net/core/wmem_max
echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_sack
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling
TCP/IP参数都是自解释的, TCP窗口大小设置为256960, 禁止TCP的时间戳(取消在每个数据包的头中增加12字节), 支持更大的TCP窗口和TCP有选择的应答.
上面数值的设定是根据互连网连接和最大带宽/延迟率来决定.
注: 上面实例中的数值可以实际应用, 但它只包含了一部分参数.
另外一个方法: 使用 /etc/sysctl.conf 在系统启动时将参数配置成您所设置的值:
net.core.rmem_default = 256960
net.core.rmem_max = 256960
net.core.wmem_default = 256960
net.core.wmem_max = 256960
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_sack =1
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1

文件及文件系统优化
使用较大的块大小将得到较好的性能。将ext2文件系统的块大小调整为4096byte而不是缺省的1024byte,可以减少文件碎片,另外,在ext2的文件系统中,为根目录保留了5%的空间,对一个大的文件系统,除非用作日志文件,5%的比例有些过多。可以使用命令"# mke2fs -b 4096 -m 1 /dev/hda6"将它改为1%并以块大小4096byte创建文件系统。如果系统用作邮件或者新闻服务器,使用较大的块大小,虽然性能有所提高,但会造成磁盘空间较大的浪费。比如文件系统中的文件平均大小为2145byte,如果使用4096byte的块大小,平均每一个文件就会浪费1951byte 空间。如果使用1024byte的块大小,平均每一个文件会浪费927byte空间。在性能和磁盘的代价上如何平衡,要看具体应用的需要。
调整缓冲区刷新参数
Linux内核中,包含了一些对于系统运行态的可设置参数。缓冲刷新的参数可通过
/proc/sys/vm/bdflush文件来完成,这个文件的格式是这样的:
# more /proc/sys/vm/bdflush
40 0 0 0 500 3000 60 0 0
第一个数:在"dirty"缓冲区达到多少的时候强制唤醒bdflush进程刷新硬盘,
第二个数:每次让bdflush进程刷新多少个dirty块。所谓dirty块是必须写到磁盘中的缓存块。接下的数:每次允许bd flush将多少个内存块排入空闲的缓冲块列表。
修改方法
# echo "100 128 128 512 5000 3000 60 0 0">/proc/sys/vm/bdflush 并将这条命令加到/etc/rc.d/rc.local文件中去。
以上的设置加大了缓冲区大小,降低了bdflush被启动的频度,同时也增加了万一系统崩溃丢失数据的危险性。VFS的缓冲刷新是Linux文件系统高效的重要原因之一。
调整文件句柄数和i-节点数
在Linux内核2.4.x中需要修改源代码,然后重新编译内核才生效。编辑Linux内核源代码中的
include/linux/fs.h文件,将 NR_FILE 由8192改为 65536,将NR_RESERVED_FILES 由10 改为 128。编辑fs/inode.c 文件将 MAX_INODE 由16384改为262144。
一般情况下,最大打开文件数比较合理的设置为每4M物理内存256,比如256M内存可以设为16384,而最大的使用的i节点的数目应该是最大打开文件数目的3倍到4倍

其它方面的优化
调谐buffermem
文件buffermen和内核虚拟内存子系统密切相关。文件/proc/sys/vm/buffermem控制多大内存被用于缓冲区(百分数表示)。内核2.4的缺省值为:: "2 10 60"。可以按如下方法修改:
# echo "70 10 60" >/proc/sys/vm/buffermem
并将之加到脚本文件/etc/rc.d/rc.local 中。或者在/etc/sysctl.conf文件中加入
vm.buffermem = 70 10 60
第一个参数 70意味着至少分配70%的内存用作缓冲区。后两个参数保持系统的默认值。第一个参数设置为多大合适,依赖于系统的内存大小和系统高负载时内存的使用情况(可用free监视)。
进程限制
Linux对于每个用户,系统限制其最大进程数。为提高性能,可以设置超级用户root的最大进程数为无限。编辑.bashrc文件(vi /root/.bashrc)增加行"ulimit -u unlimited"即可消除超级用户的进程限制。
核心和系统对用户进程其它的一些限制也可以通过ulimit命令来查看和更改。"ulimit -a" 用来显示当前的各种用户进程限制。一些更改用户限制的例子如下:
ulimit -n 4096 将每个进程可以打开的文件数目加大到4096,缺省为1024
ulimit -m 4096 限制每个进程使用的内存数。
优化gcc编译
将优化标志放在/etc/profile文件中。在pentium III级的处理器上使用以下优化标志将得到最优的应用程序:
CFLAGS=-O9 -funroll-loops -ffast-math -malign-double -mcpu=pentiumpro -march=pentiumpro -fomit-frame-pointer -fno-exceptions
再将如下行加到/etc/profile 更靠后的位置:
export PATH PS1 HOSTNAME HISTSIZE HISTFILESIZE USER LOGNAME MAIL INPUTRC CFLAGS LANG LESSCHARSET使用以上的优化,gcc或者egcs编译的程序将得到最佳的性能

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