這篇文章主要講解了“影響Linux性能的因素有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“影響Linux性能的因素有哪些”吧！
一、系統(tǒng)硬件資源
1、CPU
CPU是操作系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的根本，CPU的速度與性能在很大程度上決定了系統(tǒng)整體的性能，因此，CPU數(shù)量越多、主頻越高，服務(wù)器性能也就相對(duì)越好。但事實(shí)并非完全如此。
目前大部分CPU在同一時(shí)間內(nèi)只能運(yùn)行一個(gè)線程，超線程的處理器可以在同一時(shí)間運(yùn)行多個(gè)線程，因此，可以利用處理器的超線程特性提高系統(tǒng)性能。在Linux系統(tǒng)下，只有運(yùn)行SMP內(nèi)核才能支持超線程，但是，安裝的CPU數(shù)量越多，從超線程獲得的性能方面的提高就越少。另外，Linux內(nèi)核會(huì)把多核的處理器當(dāng)作多個(gè)單獨(dú)的CPU來識(shí)別，例如兩個(gè)4核的CPU，在Lnux系統(tǒng)下會(huì)被當(dāng)作8個(gè)單核CPU。但是從性能角度來講，兩個(gè)4核的CPU和8個(gè)單核的CPU并不完全等價(jià)，根據(jù)權(quán)威部門得出的測試結(jié)論，前者的整體性能要比后者低25％~30％?？赡艹霈F(xiàn)CPU瓶頸的應(yīng)用有db服務(wù)器、動(dòng)態(tài)Web服務(wù)器等，對(duì)于這類應(yīng)用，要把CPU的配置和性能放在主要位置。
2、內(nèi)存
內(nèi)存的大小也是影響Linux性能的一個(gè)重要的因素，內(nèi)存太小，系統(tǒng)進(jìn)程將被阻塞，應(yīng)用也將變得緩慢，甚至失去響應(yīng)；內(nèi)存太大，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。Linux系統(tǒng)采用了物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存兩種方式，虛擬內(nèi)存雖然可以緩解物理內(nèi)存的不足，但是占用過多的虛擬內(nèi)存，應(yīng)用程序的性能將明顯下降，要保證應(yīng)用程序的高性能運(yùn)行，物理內(nèi)存一定要足夠大；但是過大的物理內(nèi)存，會(huì)造成內(nèi)存資源浪費(fèi)，例如，在一個(gè)32位處理器的Linux操作系統(tǒng)上，超過8GB的物理內(nèi)存都將被浪費(fèi)。因此，要使用更大的內(nèi)存，建議安裝64位的操作系統(tǒng)，同時(shí)開啟Linux的大內(nèi)存內(nèi)核支持。
由于處理器尋址范圍的限制，在32位Linux操作系統(tǒng)上，應(yīng)用程序單個(gè)進(jìn)程大只能使用4GB的內(nèi)存，這樣以來，即使系統(tǒng)有更大的內(nèi)存，應(yīng)用程序也無法“享”用，解決的辦法就是使用64位處理器，安裝64位操作系統(tǒng)。在64位操作系統(tǒng)下，可以滿足所有應(yīng)用程序?qū)?nèi)存的使用需求 ，幾乎沒有限制。
可能出現(xiàn)內(nèi)存性能瓶頸的應(yīng)用有NOSQL服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、緩存服務(wù)器等，對(duì)于這類應(yīng)用要把內(nèi)存大小放在主要位置。
3、磁盤I/O性能
磁盤的I/O性能直接影響應(yīng)用程序的性能，在一個(gè)有頻繁讀寫的應(yīng)用中，如果磁盤I/O性能得不到滿足，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用停滯。好在現(xiàn)今的磁盤都采用了很多方法來提高I/O性能，比如常見的磁盤RAID技術(shù)。
通過RAID技術(shù)組成的磁盤組，就相當(dāng)于一個(gè)大硬盤，用戶可以對(duì)它進(jìn)行分區(qū)格式化、建立文件系統(tǒng)等操作，跟單個(gè)物理硬盤一模一樣，唯一不同的是RAID磁盤組的I/O性能比單個(gè)硬盤要高很多，同時(shí)在數(shù)據(jù)的安全性也有很大提升。
根據(jù)磁盤組合方式的不同，RAID可以分為RAID0，RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等級(jí)別，常用的RAID級(jí)別有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1，這里進(jìn)行簡單介紹。
RAID 0：通過把多塊硬盤粘合成一個(gè)容量更大的硬盤組，提高了磁盤的性能和吞吐量。這種方式成本低，要求至少兩個(gè)磁盤，但是沒有容錯(cuò)和數(shù)據(jù)修復(fù)功能，因而只能用在對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不高的環(huán)境中。
RAID 1：也就是磁盤鏡像，通過把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上，大限度地保證磁盤數(shù)據(jù)的可靠性和可修復(fù)性，具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力，但磁盤利用率只有50%，因而，成本最高，多用在保存重要數(shù)據(jù)的場合。
RAID5：采用了磁盤分段加奇偶校驗(yàn)技術(shù)，從而提高了系統(tǒng)可靠性，RAID5讀出效率很高，寫入效率一般，至少需要3塊盤。允許一塊磁盤故障，而不影響數(shù)據(jù)的可用性。
RAID0+1：把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來就成了RAID0+1，至少需要4個(gè)硬盤。此種方式的數(shù)據(jù)除分布在多個(gè)盤上外，每個(gè)盤都有其鏡像盤，提供全冗余能力，同時(shí)允許一個(gè)磁盤故障，而不影響數(shù)據(jù)可用性，并具有快速讀/寫能力。
通過了解各個(gè)RAID級(jí)別的性能，可以根據(jù)應(yīng)用的不同特性，選擇適合自身的RAID級(jí)別，從而保證應(yīng)用程序在磁盤方面達(dá)到最優(yōu)性能。
4、網(wǎng)絡(luò)寬帶
Linux下的各種應(yīng)用，一般都是基于網(wǎng)絡(luò)的，因此網(wǎng)絡(luò)帶寬也是影響性能的一個(gè)重要因素，低速的、不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的訪問阻塞，而穩(wěn)定、高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可以保證應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上暢通無阻地運(yùn)行。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)一般都是千兆帶寬或光纖網(wǎng)絡(luò)，帶寬問題對(duì)應(yīng)用程序性能造成的影響也在逐步降低。
二、操作系統(tǒng)相關(guān)資源
基于操作系統(tǒng)的性能優(yōu)化也是多方面的，可以從系統(tǒng)安裝、系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、文件系統(tǒng)等幾個(gè)方面進(jìn)行衡量，下面依次進(jìn)行簡單介紹。
1、系統(tǒng)安裝優(yōu)化
系統(tǒng)優(yōu)化可以從安裝操作系統(tǒng)開始，當(dāng)安裝Linux系統(tǒng)時(shí)，磁盤的劃分，SWAP內(nèi)存的分配都直接影響以后系統(tǒng)的運(yùn)行性能，例如，磁盤分配可以遵循應(yīng)用的需求：對(duì)于對(duì)寫操作頻繁而對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不高的應(yīng)用，可以把磁盤做成RAID 0；而對(duì)于對(duì)數(shù)據(jù)安全性較高，對(duì)讀寫沒有特別要求的應(yīng)用，可以把磁盤做成RAID 1；對(duì)于對(duì)讀操作要求較高，而對(duì)寫操作無特殊要求，并要保證數(shù)據(jù)安全性的應(yīng)用，可以選擇RAID 5；對(duì)于對(duì)讀寫要求都很高，并且對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求也很高的應(yīng)用，可以選擇RAID10/01。這樣通過不同的應(yīng)用需求設(shè)置不同的RAID級(jí)別，在磁盤底層對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化操作。
隨著內(nèi)存價(jià)格的降低和內(nèi)存容量的日益增大，對(duì)虛擬內(nèi)存SWAP的設(shè)定，現(xiàn)在已經(jīng)沒有了所謂虛擬內(nèi)存是物理內(nèi)存兩倍的要求，但是SWAP的設(shè)定還是不能忽略，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果內(nèi)存較?。ㄎ锢韮?nèi)存小于4GB），一般設(shè)置SWAP交換分區(qū)大小為內(nèi)存的2倍；如果物理內(nèi)存大于8GB小于16GB，可以設(shè)置SWAP大小等于或略小于物理內(nèi)存即可；如果內(nèi)存大小在16GB以上，原則上可以設(shè)置SWAP為0，但并不建議這么做，因?yàn)樵O(shè)置一定大小的SWAP還是有一定作用的。
2、內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化
系統(tǒng)安裝完成后，優(yōu)化工作并沒有結(jié)束，接下來還可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不過內(nèi)核參數(shù)的優(yōu)化要和系統(tǒng)中部署的應(yīng)用結(jié)合起來整體考慮。例如，如果系統(tǒng)部署的是Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，那么就需要對(duì)系統(tǒng)共享內(nèi)存段（kernel.shmmax、kernel.shmmni、kernel.shmall）、系統(tǒng)信號(hào)量（kernel.sem）、文件句柄（fs.file-max）等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置；如果部署的是Web應(yīng)用，那么就需要根據(jù)Web應(yīng)用特性進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的優(yōu)化，例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.core.somaxconn等網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核參數(shù)。
3、文件系統(tǒng)優(yōu)化
文件系統(tǒng)的優(yōu)化也是系統(tǒng)資源優(yōu)化的一個(gè)重點(diǎn)，在Linux下可選的文件系統(tǒng)有ext2、ext3、ReiserFS、ext4、xfs，根據(jù)不同的應(yīng)用，選擇不同的文件系統(tǒng)。
Linux標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)是從VFS開始的，然后是ext，接著就是ext2，應(yīng)該說，ext2是Linux上標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，ext3是在ext2基礎(chǔ)上增加日志形成的，從VFS到ext4，其設(shè)計(jì)思想沒有太大變化，都是早期UNIX家族基于超級(jí)塊和inode的設(shè)計(jì)理念。
XFS文件系統(tǒng)是一個(gè)高級(jí)日志文件系統(tǒng)，XFS通過分布處理磁盤請(qǐng)求、定位數(shù)據(jù)、保持Cache 的一致性來提供對(duì)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的低延遲、高帶寬的訪問，因此，XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優(yōu)秀的日志記錄功能、可擴(kuò)展性強(qiáng)、快速寫入性能等優(yōu)點(diǎn)。
目前服務(wù)器端ext4和xfs是主流文件系統(tǒng)，如何選擇合適的文件系統(tǒng)，需要根據(jù)文件系統(tǒng)的特點(diǎn)加上業(yè)務(wù)的需求綜合來定。
三、應(yīng)用程序軟件資源
應(yīng)用程序的優(yōu)化其實(shí)是整個(gè)優(yōu)化工程的核心，如果一個(gè)應(yīng)用程序存在BUG，那么即使所有其他方面都達(dá)到了最優(yōu)狀態(tài)，整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)還是性能低下，所以，對(duì)應(yīng)用程序的優(yōu)化是性能優(yōu)化過程的重中之重，這就對(duì)程序架構(gòu)設(shè)計(jì)人員和程序開發(fā)人員提出了更高的要求。
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