了得網計算機/網絡_Linux性能優化大師

內容簡介

性能調優有時被稱為“黑色藝術”，因為有時有效地調整一個繫統，要求具有更深層次的知識，且需要了解一個繫統的硬件和軟件組成以及繫統之間的相互作用。性能優化是針對特定環境來定制繫統的配置過程，或者是讓某個特定的應用程序得到更好的響應時間或吞吐量的過程。

本書首先對 Linux 操作繫統進行了深入剖析，並對常用的企業監控工具Benchmark 及其他監控工具進行了詳細的介紹，此外分析了繫統中識別和分析瓶頸的過程，後闡述如何使用性能衡量工具，以及如何對繫統4 大子繫統進行調整，使繫統以*狀態應對不同的工作環境。

本書適合廣大 Linux 用戶深入學習，並適合計算機專業本科、碩士等專業的學生學習參考。

第1章深入理解Linux操作繫統
1.1Linux進程管理
1.1.1什麼是進程
1.1.2進程的生命周期
1.1.3線程
1.1.4進程優先級和nice等級
1.1.5上下文切換
1.1.6中斷處理
1.1.7進程狀態
1.1.8進程的內存段
1.1.9Linux CPU調度程序
1.2Linux內存體繫結構
1.2.1物理內存和虛擬內存
1.2.2虛擬內存管理第1章深入理解Linux操作繫統

1.1Linux進程管理

1.1.1什麼是進程

1.1.2進程的生命周期

1.1.3線程

1.1.4進程優先級和nice等級

1.1.5上下文切換

1.1.6中斷處理

1.1.7進程狀態

1.1.8進程的內存段

1.1.9Linux CPU調度程序

1.2Linux內存體繫結構

1.2.1物理內存和虛擬內存

1.2.2虛擬內存管理

1.3Linux文件繫統

1.3.1虛擬文件繫統

1.3.2文件繫統日志

1.3.3Ext2

1.3.4Ext3

1.3.5Ext4

1.3.6XFS

1.3.7Btrfs

1.3.8JFS

1.3.9ReiserFS

1.4Linux 磁盤 I/O 子繫統

1.4.1I/O子繫統的體繫結構

1.4.2Cache

1.4.3塊層

1.4.4I/O 設備驅動程序

1.4.5RAID與文件繫統

1.5Linux 網絡子繫統

1.5.1網絡化的實現

1.5.2TCP/IP

1.5.3Offload

1.5.4Bonding模塊

1.6了解Linux性能度量標準

1.6.1處理器度量標準

1.6.2內存度量標準

1.6.3塊設備度量標準

1.6.4網絡接口度量標準

第2章監控工具

2.1介紹

2.2工具功能概述

2.3監控工具

2.3.1top

2.3.2uptime

2.3.3ps、pstree

2.3.4free

2.3.5mpstat

2.3.6vmstat

2.3.7iostat

2.3.8netstat、ss

2.3.9sar

2.3.10numastat

2.3.11pmap

2.3.12iptraf

2.3.13tcpdump和wireshark

2.3.14strace和ltrace

2.3.15gnuplot

2.3.16Gnome System Monitor

2.3.17KDE System Guard

第3章Benchmark工具

3.1CPU2006

3.1.1安裝與運行

3.1.2 runspec命令

3.1.3 配置文件

3.2 STREAM

3.2.1 什麼是STREAM

3.3 Bonnie++

3.4 Netperf

3.4.1 Netperf介紹

3.4.2 Netperf設計

3.4.3 CPU使用率

3.4.4 全局命令行選項

3.4.5 使用Netperf測量“批量數據”傳輸

3.4.6 使用Netperf測量“請求/響應”

3.4.7 使用netperf來測試總體性能

3.4.8 使用netperf測量雙向傳輸

3.4.9 omni測試

3.4.10 其他的nerperf測試

第4章分析性能瓶頸

4.1 識別繫統瓶頸

4.1.1 收集信息

4.1.2 分析服務器性能

4.2 CPU瓶頸

4.2.1 查找CPU瓶頸

4.2.2 SMP

4.2.3 性能調整選項

4.3 內存瓶頸

4.3.1 查找內存瓶頸

4.3.2 性能調整選項

4.4 磁盤瓶頸

4.4.1 查找磁盤瓶頸

4.4.2 性能調整選項

4.5 網絡瓶頸

4.5.1 查找網絡瓶頸

4.5.2 性能調整選項

第5章調整操作繫統

5.1 調整原則

5.1.1 變更管理

5.2 安裝注意事項

5.2.1 安裝

5.2.2 檢查當前的配置

5.2.3 小化資源使用

5.2.4 SELinux

5.2.5 編譯內核

5.3 更改內核參數

5.3.1 proc文件繫統

5.3.2 存儲參數的位置

5.3.3 使用sysctl命令

5.4 調整處理器子繫統

5.4.1 調整進程優先級

5.4.2 CPU親和力

5.4.3平衡中斷

5.4.4 NUMA繫統

5.5 調整內存子繫統

5.5.1 內存回收（設置內核交換和刷新髒數據行為）

5.5.2 調整swap

5.5.3 HugeTLBfs

5.5.4 內存同頁合並

5.6 調整磁盤子繫統

5.6.1 安裝Linux前的硬件注意事項

5.6.2 I/O調度的調整和選擇

5.6.3 文件繫統的選擇和調整

5.6.4 虛擬化存儲

5.7 調整網絡子繫統

5.7.1 網卡綁定

5.7.2 巨幀

5.7.3 速度與雙工模式

5.7.4 增加網絡緩衝區

5.7.5 增加數據包隊列

5.7.6 增加傳輸隊列長度

5.7.7 配置offload

5.7.8 Netfilter 對性能的影響

5.7.9 流量特性的注意事項

5.7.10 額外的TCP/IP調整

5.8 限制資源使用

前言

前言
Linux是由來自世界各地的開發者共同開發的一個開源的操作繫統。它的源代碼是免費提供的，可以在GNU通用公共許可證（GPL）下使用。有些公司將操作繫統以發行版的方式提供給用戶使用，比如Red Hat、Novell等。桌面級Linux發行版和企業級Linux發行版都可以從網絡上免費下載。
在過去的十幾年裡，Linux已經進入全球範圍內許多企業的數據中心。Linux操作繫統同時也適合科研和企業用戶群體。Linux是目前通用的操作繫統。你可以在嵌入式繫統上找到Linux，比如防火牆、手機、大型機等。當然，Linux操作繫統的性能對於科研和企業用戶來說已經成為一個熱門話題。然而，計算一個全球性的氣像預報與操作繫統上的數據庫相比對主機有著不同的需求。Linux必須能夠以性能適應所有可能的使用場景。大多數Linux發行版中一般都包含調整參數，以適應所有用戶。
現在大多數企業應用程序都可以在Linux上使用，包括文件和打印服務器、數據服務器、Web服務器及郵件服務器等。
我們需要對企業級服務器上使用的Linux進行性能監控，在必要的時候，對服務器做出調整以移除影響用戶的瓶頸。本書介紹了調整Linux的方法，你可以使用工具監控和分析服務器的性能，為特定服務器的應用程序調整關鍵參數。本書主要介紹如何分析和調整Linux操作繫統，讓運行在這些繫統上的任何類型的應用程序產生優異的性能。前言

Linux是由來自世界各地的開發者共同開發的一個開源的操作繫統。它的源代碼是免費提供的，可以在GNU通用公共許可證（GPL）下使用。有些公司將操作繫統以發行版的方式提供給用戶使用，比如Red Hat、Novell等。桌面級Linux發行版和企業級Linux發行版都可以從網絡上免費下載。

在過去的十幾年裡，Linux已經進入全球範圍內許多企業的數據中心。Linux操作繫統同時也適合科研和企業用戶群體。Linux是目前通用的操作繫統。你可以在嵌入式繫統上找到Linux，比如防火牆、手機、大型機等。當然，Linux操作繫統的性能對於科研和企業用戶來說已經成為一個熱門話題。然而，計算一個全球性的氣像預報與操作繫統上的數據庫相比對主機有著不同的需求。Linux必須能夠以性能適應所有可能的使用場景。大多數Linux發行版中一般都包含調整參數，以適應所有用戶。

現在大多數企業應用程序都可以在Linux上使用，包括文件和打印服務器、數據服務器、Web服務器及郵件服務器等。

我們需要對企業級服務器上使用的Linux進行性能監控，在必要的時候，對服務器做出調整以移除影響用戶的瓶頸。本書介紹了調整Linux的方法，你可以使用工具監控和分析服務器的性能，為特定服務器的應用程序調整關鍵參數。本書主要介紹如何分析和調整Linux操作繫統，讓運行在這些繫統上的任何類型的應用程序產生優異的性能。

本書在測試環境中使用的調整參數、基準測試結果、監控工具，都是基於Red Hat Enterprise Linux 6.x 64位繫統的。但是，本書中的信息幾乎對於所有的Linux硬件平臺都是有幫助的。

什麼是性能調優

性能調優有時被稱為“黑色藝術”，因為有時有效地調整一個繫統，要求具有更深層次的知識，且需要了解一個繫統的硬件和軟件組成，以及繫統之間的相互作用。性能優化是針對特定環境來定制繫統的配置過程，或者是讓某個特定的應用程序得到更好的響應時間或吞吐量的過程。

首先，必須先建立調優的目標。用戶需要交互式使用繫統？需要頻繁讀寫數據庫？權衡這些之後，對繫統進行調整以實現既具有高吞吐量又具有較低的延時（快速的響應時間）。實時應用程序需要可預測的延遲，那麼調整繫統可以小化延遲或消除不可預知的延遲。

另一方面，人為因素也要考慮。有時可能需要對預測的性能和實際繫統效率進行改善。繫統處理並不關心是達到了5%的使用率還是95%的使用率，但要對哪些情況是更可取的有一個明確的意見。通常，性能調優是為了消除造成數據傳輸速度慢的阻塞。將設備的工作量分布到一天的時間當中可以解決在高峰時期繫統資源的稀缺問題。

性能管理是指在確認計算機資源充足的情況下有效地實現所有用戶的商業需求。作為性能管理過程的一部分，你需要確認什麼是一個繫統可接受的性能。用戶可能對繫統性能有著不切實際的期望，但由於硬件或其他因素的物理特性而導致的繫統性能下降是無法彌補的。

準備書面性能調整文檔

在開始性能調優之前，建立書面的性能調整文檔是非常重要的，可以包含以下要素：

具體的可實現的目標

可接受的性能標準

可重復測量的度量和正常變化

操作方法

通知機制

在設計期間準備性能調整文檔的時候，要會識別和避免陷阱。不要考慮某些狹隘的問題，如“我怎樣減少CPU使用率？”應該問“你的商業/企業目標是什麼？”有時用戶很難對工作流程或工作負載進行控制。公司政策也有可能致使好的管理計劃變得毫無價值。技術培訓有時是一個有效的工具，可以與用戶建立合作，讓他們知道為什麼要遵守特定規則或限制。

當你建立調整繫統文檔時，重要的事情之一就是：使用什麼標準來衡量繫統的性能，並將得到的基準性能數據保存起來，以便以後進行比較。在進行任何調整工作之前更好地定義度量是必需的，通過對使用程序的調整尋找簡單的可被測量的度量或已經被報道的度量。有時越簡單的度量，越有可能發現有用的東西。度量也應該是相關的。例如，如果你的度量是“總共CPU時間”，並且目標是減少一個應用程序使用CPU的總時間，你可能為了達到目標使用一個較慢的存儲子繫統，但是這不是一個能夠讓終端用戶滿意的方案。

詢問客戶，通過描述商業層的目標，可以幫助你找出測量特定應用的性能所需要使用的適當的度量。一旦選定了要使用的度量，要明確地確定度量單位以避免混亂。當獲得這些度量的基線值時要考慮以下問題：

在繫統測試過程中度量值是什麼？

應用程序運行期間度量值是什麼？

什麼是度量的正常變化？

本書的結構

為了幫助Linux新手和Linux運維人員對性能調優有深入的了解並能很快上手，本書通過以下結構組織內容。

第1章，“深入理解Linux操作繫統”

本章介紹了影響繫統性能的因素和Linux操作繫統管理繫統資源的方式。還介紹了繫統中需要量化的幾個重要性能指標。

第2章，“監控工具”

本章涵蓋了繫統常用的調優監控工具。介紹了可用於Linux測量和分析繫統性能的各種工具。

第3章，“Benchmark工具”

本章詳細介紹了當前企業中使用的主流工具Benchmark。

第4章，“分析性能瓶頸”

本章介紹了在繫統中識別和分析瓶頸的過程。

第5章，“調整操作繫統”

本章介紹了操作繫統的基本知識及如何使用性能衡量工具，以及如何對繫統4大子繫統進行調整，使繫統以狀態應對不同的工作環境。

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