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 影响Linux性能的因素有哪些?

影响Linux性能的因素有哪些?其实,企业生产环境Linux服务器性能的因素有很多,一般分为三大类,系统硬件资源、操作系统相关资源、应用程序软件资源。下面为大家详细介绍一下影响Linux性能的因素:

一、系统硬件资源 

1、CPU 

CPU是操作系统稳定运行的根本,CPU的速度与性能在很大程度上决定了系统整体的性能,因此,CPU数量越多、主频越高,服务器性能也就相对越好。但事实并非完全如此。 

目前大部分CPU在同一时间内只能运行一个线程,超线程的处理器可以在同一时间运行多个线程,因此,可以利用处理器的超线程特性提高系统性能。在Linux系统下,只有运行SMP内核才能支持超线程,但是,安装的CPU数量越多,从超线程获得的性能方面的提高就越少。另外,Linux内核会把多核的处理器当作多个单独的CPU来识别,例如两个4核的CPU,在Lnux系统下会被当作8个单核CPU。但是从性能角度来讲,两个4核的CPU和8个单核的CPU并不完全等价,根据权威部门得出的测试结论,前者的整体性能要比后者低25%~30%。可能出现CPU瓶颈的应用有db服务器、动态Web服务器等,对于这类应用,要把CPU的配置和性能放在主要位置。 

2、内存 

内存的大小也是影响Linux性能的一个重要的因素,内存太小,系统进程将被阻塞,应用也将变得缓慢,甚至失去响应;内存太大,导致资源浪费。Linux系统采用了物理内存和虚拟内存两种方式,虚拟内存虽然可以缓解物理内存的不足,但是占用过多的虚拟内存,应用程序的性能将明显下降,要保证应用程序的高性能运行,物理内存一定要足够大;但是过大的物理内存,会造成内存资源浪费,例如,在一个32位处理器的Linux操作系统上,超过8GB的物理内存都将被浪费。因此,要使用更大的内存,建议安装64位的操作系统,同时开启Linux的大内存内核支持。 

由于处理器寻址范围的限制,在32位Linux操作系统上,应用程序单个进程最大只能使用4GB的内存,这样以来,即使系统有更大的内存,应用程序也无法“享”用,解决的办法就是使用64位处理器,安装64位操作系统。在64位操作系统下,可以满足所有应用程序对内存的使用需求 ,几乎没有限制。
可能出现内存性能瓶颈的应用有NOSQL服务器、数据库服务器、缓存服务器等,对于这类应用要把内存大小放在主要位置。 

3、磁盘I/O性能 

磁盘的I/O性能直接影响应用程序的性能,在一个有频繁读写的应用中,如果磁盘I/O性能得不到满足,就会导致应用停滞。好在现今的磁盘都采用了很多方法来提高I/O性能,比如常见的磁盘RAID技术。 

通过RAID技术组成的磁盘组,就相当于一个大硬盘,用户可以对它进行分区格式化、建立文件系统等操作,跟单个物理硬盘一模一样,唯一不同的是RAID磁盘组的I/O性能比单个硬盘要高很多,同时在数据的安全性也有很大提升。

根据磁盘组合方式的不同,RAID可以分为RAID0,RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等级别,常用的RAID级别有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1,这里进行简单介绍。 

RAID 0:通过把多块硬盘粘合成一个容量更大的硬盘组,提高了磁盘的性能和吞吐量。这种方式成本低,要求至少两个磁盘,但是没有容错和数据修复功能,因而只能用在对数据安全性要求不高的环境中。

 

RAID 1:也就是磁盘镜像,通过把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,最大限度地保证磁盘数据的可靠性和可修复性,具有很高的数据冗余能力,但磁盘利用率只有50%,因而,成本最高,多用在保存重要数据的场合。

RAID5:采用了磁盘分段加奇偶校验技术,从而提高了系统可靠性,RAID5读出效率很高,写入效率一般,至少需要3块盘。允许一块磁盘故障,而不影响数据的可用性。

RAID0+1:把RAID0和RAID1技术结合起来就成了RAID0+1,至少需要4个硬盘。此种方式的数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其镜像盘,提供全冗余能力,同时允许一个磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。
通过了解各个RAID级别的性能,可以根据应用的不同特性,选择适合自身的RAID级别,从而保证应用程序在磁盘方面达到最优性能。 

4、网络宽带 

Linux下的各种应用,一般都是基于网络的,因此网络带宽也是影响性能的一个重要因素,低速的、不稳定的网络将导致网络应用程序的访问阻塞,而稳定、高速的网络带宽,可以保证应用程序在网络上畅通无阻地运行。幸运的是,现在的网络一般都是千兆带宽或光纤网络,带宽问题对应用程序性能造成的影响也在逐步降低。 

二、操作系统相关资源 

基于操作系统的性能优化也是多方面的,可以从系统安装、系统内核参数、网络参数、文件系统等几个方面进行衡量,下面依次进行简单介绍。 

1、系统安装优化 

系统优化可以从安装操作系统开始,当安装Linux系统时,磁盘的划分,SWAP内存的分配都直接影响以后系统的运行性能,例如,磁盘分配可以遵循应用的需求:对于对写操作频繁而对数据安全性要求不高的应用,可以把磁盘做成RAID 0;而对于对数据安全性较高,对读写没有特别要求的应用,可以把磁盘做成RAID 1;对于对读操作要求较高,而对写操作无特殊要求,并要保证数据安全性的应用,可以选择RAID 5;对于对读写要求都很高,并且对数据安全性要求也很高的应用,可以选择RAID10/01。这样通过不同的应用需求设置不同的RAID级别,在磁盘底层对系统进行优化操作。 

随着内存价格的降低和内存容量的日益增大,对虚拟内存SWAP的设定,现在已经没有了所谓虚拟内存是物理内存两倍的要求,但是SWAP的设定还是不能忽略,根据经验,如果内存较小(物理内存小于4GB),一般设置SWAP交换分区大小为内存的2倍;如果物理内存大于8GB小于16GB,可以设置SWAP大小等于或略小于物理内存即可;如果内存大小在16GB以上,原则上可以设置SWAP为0,但并不建议这么做,因为设置一定大小的SWAP还是有一定作用的。 

2、内核参数优化

系统安装完成后,优化工作并没有结束,接下来还可以对系统内核参数进行优化,不过内核参数的优化要和系统中部署的应用结合起来整体考虑。例如,如果系统部署的是Oracle数据库应用,那么就需要对系统共享内存段(kernel.shmmax、kernel.shmmni、kernel.shmall)、系统信号量(kernel.sem)、文件句柄(fs.file-max)等参数进行优化设置;如果部署的是Web应用,那么就需要根据Web应用特性进行网络参数的优化,例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.core.somaxconn等网络内核参数。

3、文件系统优化 

文件系统的优化也是系统资源优化的一个重点,在Linux下可选的文件系统有ext2、ext3、ReiserFS、ext4、xfs,根据不同的应用,选择不同的文件系统。

 

Linux标准文件系统是从VFS开始的,然后是ext,接着就是ext2,应该说,ext2是Linux上标准的文件系统,ext3是在ext2基础上增加日志形成的,从VFS到ext4,其设计思想没有太大变化,都是早期UNIX家族基于超级块和inode的设计理念。 

XFS文件系统是一个高级日志文件系统,XFS通过分布处理磁盘请求、定位数据、保持Cache 的一致性来提供对文件系统数据的低延迟、高带宽的访问,因此,XFS极具伸缩性,非常健壮,具有优秀的日志记录功能、可扩展性强、快速写入性能等优点。
目前服务器端ext4和xfs是主流文件系统,如何选择合适的文件系统,需要根据文件系统的特点加上业务的需求综合来定。 

三、应用程序软件资源
应用程序的优化其实是整个优化工程的核心,如果一个应用程序存在BUG,那么即使所有其他方面都达到了最优状态,整个应用系统还是性能低下,所以,对应用程序的优化是性能优化过程的重中之重,这就对程序架构设计人员和程序开发人员提出了更高的要求。

以上就是影响Linux性能的因素,希望本次分享可以帮助到大家!

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