Linux系统性能优化实战：从内核参数到应用调优

# 1. Linux系统性能优化概述

Linux系统性能优化是一门涉及多个方面的复杂技术。它旨在通过调整系统配置和应用设置来提高系统的整体性能和响应能力。

本指南将提供一个全面的Linux系统性能优化概述，涵盖内核参数调优、应用性能调优、系统监控和故障排查等关键领域。我们将深入探讨每个领域的最佳实践和技巧，帮助您显著提升Linux系统的性能。

# 2. 内核参数调优

### 2.1 CPU调度器优化

CPU调度器负责管理CPU资源在进程之间的分配。Linux系统提供了多种CPU调度器，每种调度器都有不同的算法和参数，可以根据系统的负载和应用需求进行调整。

#### 2.1.1 CFS调度器参数

CFS（完全公平调度器）是Linux系统中默认的CPU调度器。它采用了一种公平的调度算法，确保每个进程都能获得公平的CPU时间片。CFS调度器的主要参数包括：

- **sched_latency_ns**：指定进程的调度延迟时间，单位为纳秒。较低的延迟时间意味着进程将更快地获得CPU时间片。
- **sched_min_granularity_ns**：指定进程的最小调度时间片，单位为纳秒。较小的调度时间片可以提高系统响应性，但也会增加开销。
- **sched_migration_cost_ns**：指定进程在不同CPU之间迁移的成本，单位为纳秒。较高的迁移成本可以减少进程在CPU之间的频繁迁移，从而提高缓存命中率。

# 降低进程调度延迟时间，提高响应性
echo 100000 > /proc/sys/kernel/sched_latency_ns

# 减少进程最小调度时间片，提高系统响应性
echo 10000 > /proc/sys/kernel/sched_min_granularity_ns

# 增加进程迁移成本，减少进程在CPU之间的频繁迁移
echo 1000000 > /proc/sys/kernel/sched_migration_cost_ns

#### 2.1.2 实时调度器参数

实时调度器（SCHED_FIFO和SCHED_RR）为实时应用提供了确定性的性能保证。这些调度器保证进程在指定的时间内获得CPU时间片，不受其他进程的影响。实时调度器的主要参数包括：

- **sched_priority**：指定进程的优先级，范围为0-99，值越大优先级越高。
- **sched_rt_period_us**：指定进程的调度周期，单位为微秒。
- **sched_rt_runtime_us**：指定进程在每个调度周期内获得的CPU时间片，单位为微秒。

# 为实时进程设置较高的优先级
chrt -p 99 <进程名称>

# 设置实时进程的调度周期和CPU时间片
chrt -f 100000 -p 99 <进程名称>

### 2.2 内存管理优化

内存管理是Linux系统性能优化的关键方面。Linux系统提供了多种内存管理策略和参数，可以根据系统的负载和应用需求进行调整。

#### 2.2.1 内存分配策略

Linux系统提供了多种内存分配策略，包括：

- **first-fit**：将新分配的内存块放置在内存中找到的第一个可用空间。
- **best-fit**：将新分配的内存块放置在内存中找到的最佳可用空间（最小的剩余空间）。
- **worst-fit**：将新分配的内存块放置在内存中找到的最大可用空间。

# 查看当前的内存分配策略
cat /proc/sys/vm/page-alloc

# 设置内存分配策略为best-fit
echo best-fit > /proc/sys/vm/page-alloc

#### 2.2.2 交换空间管理

交换空间是系统在物理内存不足时使用的虚拟内存区域。Linux系统提供了多种交换空间管理参数，可以根据系统的负载和应用需求进行调整。

- **vm.swappiness**：指定系统使用交换空间的积极程度，范围为0-100。值越大，系统越积极地使用交换空间。
- **vm.vfs_cache_pressure**：指定文件系统缓存的压力级别，范围为0-100。值越大，系统越积极地回收文件系统缓存以释放内存。

# 减少系统使用交换空间的积极程度
echo 10 > /proc/sys/vm/swappiness

# 增加文件系统缓存的压力级别，释放更多内存
echo 100 > /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure

### 2.3 I/O调度器优化

I/O调度器负责管理磁盘和网络I/O请求的顺序。Linux系统提供了多种I