【Ubuntu18.04系统优化】：Qt开发环境配置的权威指南


# 摘要
本文详细探讨了Ubuntu 18.04系统和Qt开发环境的优化策略。首先介绍了Ubuntu系统优化的基础知识和性能分析方法，包括系统资源监控工具的使用和性能调优手段，以及系统安全加固的方法。接着，文章阐述了Qt开发环境的搭建过程，包括环境配置、集成开发环境的设置以及开发工具链的配置。之后，针对Ubuntu系统和Qt环境的性能优化，本文着重介绍了交叉编译器的优化、应用性能分析及资源管理与节流的策略。最后，通过案例研究，展示了在实际项目中如何实施优化，提供了环境配置的实例和项目性能优化的经验总结。本文旨在为开发者提供一套系统的Ubuntu与Qt优化指南，以提升系统性能和开发效率。

# 关键字
Ubuntu系统优化；性能分析；Qt开发环境；交叉编译器；资源管理；性能瓶颈诊断

参考资源链接：[Ubuntu18.04解决Qt5.15.0加载xcb平台插件错误](https://wenku.csdn.net/doc/5gy2nm7bc7?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. Ubuntu 18.04 系统优化基础

Ubuntu作为一款广泛使用的Linux发行版，其系统优化对于提高工作效率和稳定运行至关重要。本章将为读者介绍Ubuntu系统优化的基础知识，为后续更深入的性能调优和安全加固打下坚实基础。

## 系统优化的意义
系统优化不仅能够提升操作效率，还能减少系统资源的浪费，从而延长硬件寿命。在Ubuntu 18.04中，通过一系列的系统优化步骤，可以确保系统在最佳状态下运行，无论是开发环境还是日常办公。

## 基础优化步骤
1. 清理不必要的软件包，释放存储空间。
2. 更新系统和软件包到最新版本，修补安全漏洞。
3. 优化启动项，减少系统启动时间。

例如，使用以下命令进行系统清理：

sudo apt-get autoremove
sudo apt-get autoclean

这些命令可以帮助我们移除不再需要的软件包，并清理掉下载的包文件，从而释放磁盘空间。

通过基础优化，Ubuntu系统将变得更加轻便和快速，为后续的高级优化打下良好基础。

# 2. Ubuntu系统性能分析与调整

### 2.1 系统资源监控工具

#### 2.1.1 常用监控命令和工具介绍

在Linux系统中，性能监控是一项重要的系统管理活动，能够帮助系统管理员及时发现并处理潜在的性能问题。对于Ubuntu系统，有许多命令行工具可用于监控系统资源，包括CPU、内存、磁盘I/O和网络活动等。

以下是几个常用的系统监控命令和工具：

- `top`：实时显示系统资源使用情况的动态更新列表。`top`命令可以展示出哪些进程正在消耗最多的CPU时间，哪些进程正在使用最多的内存等重要信息。
- `htop`：`htop`是`top`的增强版，提供了一个更直观和交互式的界面。它可以同时显示多个进程，并允许用户进行一些额外的操作，如杀死进程或改变进程优先级。
- `iostat`：这个命令用来显示CPU和I/O统计信息。`iostat`是sysstat包的一部分，它可以提供对系统输入输出设备负载的详细分析。
- `free`：`free`命令用于显示系统中剩余和已使用的内存数量。它通常用来快速检查系统的内存使用情况。

除了这些命令行工具，还有一些图形界面工具可用于系统资源监控，例如`gnome-system-monitor`、`Glances`等。这些工具通常为用户提供了一个直观的界面来观察和分析系统资源的使用情况。

#### 2.1.2 监控数据的解读与分析

监控系统资源使用情况时，重要的是理解输出数据的含义。例如，当使用`top`命令时，以下是用户可能会看到的几个重要指标：

- **PID**：进程标识符，每个进程都有一个唯一的数字标识。
- **USER**：进程所属用户的名称。
- **PR**：进程优先级，数值越小优先级越高。
- **NI**：Nice值，影响进程的优先级。Nice值范围从-20（最高优先级）到19（最低优先级）。
- **VIRT**：进程使用的虚拟内存总量。
- **RES**：进程使用的物理内存，常称为驻留集大小。
- **SHR**：共享内存的大小。
- **S**：进程状态（如R表示运行，S表示休眠，Z表示僵尸进程等）。
- **%CPU**：该进程使用CPU的百分比。
- **%MEM**：该进程占用内存的百分比。
- **TIME+**：该进程使用的CPU时间总量。
- **COMMAND**：启动该进程的命令名称。

在解读监控数据时，应该关注CPU使用率、内存使用量、I/O等待时间等关键指标。如果发现某项资源使用率异常高，可能表示该资源正在成为瓶颈。例如，如果CPU使用率持续接近100%，则表明CPU资源可能不足，系统可能无法有效处理所有请求。同样，如果系统的内存使用率接近其总内存，那么系统可能会开始使用交换空间（swap），这会导致性能下降。

### 2.2 系统性能调优

#### 2.2.1 内核参数优化

Linux内核提供了大量的可调节参数，这些参数控制着系统的行为和性能。内核参数优化是系统性能调整的关键部分，可以帮助系统更高效地使用资源，提升系统整体表现。

**调节文件描述符限制**：

- 文件描述符是用于访问文件、套接字和其他资源的抽象句柄。`ulimit`命令可用于查看和设置文件描述符的数量限制。
- 例如，`ulimit -n 4096`命令会将用户级别的文件描述符限制设置为4096。

**调整网络参数**：

- `net.core.rmem_max`和`net.core.wmem_max`参数控制着套接字接收和发送缓冲区的最大值。
- `net.ipv4.tcp_mem`和`net.ipv4.tcp_rmem`以及`net.ipv4.tcp_wmem`参数控制TCP堆栈使用的内存。

**优化虚拟内存管理**：

- `vm.swappiness`参数决定系统交换到磁盘的倾向。较低的值会减少交换，从而可能提升性能，但需要注意不要设置得太低，以避免内存不足时无法及时交换。
- `vm.dirty_background_ratio`和`vm.dirty_ratio`控制着在同步到磁盘之前系统允许多少百分比的内存被标记为脏页。

调整这些参数需要了解系统的工作负载和需求。不当的设置可能导致系统不稳定或资源分配不合理。因此，任何改变都应该仔细测试并根据具体情况调整。

#### 2.2.2 内存和磁盘I/O优化

内存和磁盘I/O是影响系统性能的两个关键因素。优化内存使用和管理磁盘I/O可以显著提高系统的响应速度和吞吐能力。

**内存优化**：

- 对于内存密集型应用程序，确保系统的物理内存足够是关键。如果物理内存不足，系统会频繁使用交换空间，从而降低性能。
- 使用`swappiness`参数可以控制内核交换到磁盘的倾向，从而管理内存使用。

**磁盘I/O优化**：

- `noatime`挂载选项可以用来提高文件系统的访问速度。当设置该选项后，内核不会更新文件的访问时间。
- 使用`ssd`参数优化固态硬盘的使用，可以减少写放大（write amplification）效应，提高磁盘的使用寿命和性能。

另外，使用`iostat`和`vmstat`工具可以帮助检测I/O瓶颈。`iostat`可以提供关于CPU和磁盘I/O统计信息的报告，而`vmstat`报告关于内存、进程、CPU等的统计信息。

#### 2.2.3 CPU调度和性能模式调整

Linux内核提供了一种称为完全公平调度器（CFQ）的I/O调度器，它用于管理磁盘I/O请求。CFQ调度器试图通过给每个进程公平的磁盘访问时间来实现公平性。此外，Linux内核还