linux系統優化

『壹』 詳解linux系統內存知識及調優方案

內存是計算機中重要的部件之一，它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機的影響非常大。內存作用是用於暫時存放CPU中的運算數據，以及與硬碟等外部存儲器交換的數據。只要計算機在運行中，CPU就會把需要運算的數據調到內存中進行運算，當運算完成後CPU再將結果傳送出來，內存的運行也決定了計算機的穩定運行。對於整個操作系統來說，內存可能是最麻煩的的設備。而其性能的好壞直接影響著整個操作系統。

我們知道CPU是不能與硬碟打交道的，只有數據被載入到內存中才可以被CPU調用。cpu在訪問內存的時候需要先像內存監控程序請求，由監控程序控制和分配內存的讀寫請求，這個監控程序叫做MMU(內存管理單元)。下面以32位系統來說明內存的訪問過程：

32位的系統上每一個進程在訪問內存的時候，每一個進程都當做自己有4個G的內存空間可用，這叫虛擬內存(地址)，虛擬內存轉化成物理內存是通過MMU來完成的。為了能夠從線性地址轉換成物理地址，需要page table(頁表)的內存空間,page table要載入到MMU上。為了完成線性地址到物理地址的映射，如果按照1個位元組1個位元組映射的話，需要一張非常大的表，這種轉換關系會非常的復雜。因此把內存空間又劃分成了另外一種存儲單元格式，通常為4K。在不同的硬體平台上，它們的大小一般是不一樣的，像x86 32位的有4k的頁;而64位的有4k頁，2M頁，4M頁，8M頁等等，默認都是4k的。每一個進程一般而言都有自己的頁路徑和頁表映射機制，不管那一個頁表都是由內核載入的。每一個進程只能看到自己的線性地址空間，想要增加新的內存的時候，只能在自己的線性地址空間中申請，並且申請後一定是通過操作系統的內核映射到物理地址空間中去找那麼一段空間，並且告訴線性地址空間准備好了，可以訪問，並且在page table中增加一條映射關系，於是就可以訪問物理內存了，這種叫做內存分配。但是新的申請一定是通過操作的內核到物理內存中去找那麼一段空間，並且告訴線性地址空間好了，可以建設映射關系，最終page table建立映射關系。

這反映了上述描述過程的大體情況。可以看到每一個用戶程序都會有自己的頁表，並且映射到對應的主存儲器上去。

根據上述文字和圖表的描述可以發現2個問題：

1.每個進程如果需要訪問內存的時候都需要去查找page table的話，勢必會造成伺服器的性能底下

2.如果主存儲器的內存滿了以後，應用程序還需要調用內存的時候怎麼辦

對於第一個問題，我們就需要藉助TLB(Translation Lookaside Buffer)翻譯後備緩沖器。TLB是一個內存管理單元，它可以用於改進虛擬地址到物理地址轉換速度的緩存。這樣每次在查找page table的時候就可以先去TLB中查找相應的頁表數據，如果有就直接返回，沒有再去查找page table，並把查找到的結果緩存中TLB中。TLB雖然解決了緩存的功能，但是在那麼page table中查找映射關系仍然很慢，所以又有了page table的分級目錄。page table可以分為1級目錄，2級目錄和偏移量

但是一個進程在運行的時候要頻繁的打開文件，關閉文件。這就意味著要頻繁的申請內存和釋放內存。有些能夠在內存中緩存數據的那些進程，他們對內存的分配和回收更多，那麼每一次分配都會在頁表中建立一個對應項。所以，就算內存的速度很快，大量頻繁的同一時間分配和釋放內存，依然會降低伺服器的整體性能。當然內存空間不夠用的時候，我們稱為oom(out of memory,內存耗盡)。當內存耗盡的時候，，整個操作系統掛了。這種情況下我們可以考慮交換分區，交換分區畢竟是由硬碟虛擬出來的內存，所以其性能與真正的內存相比，差了很多，所以要盡力避免使用交換分區。有物理內存空間的時候盡量保證全部使用物理內存。cpu無論如何是不能給交換內存打交道的，它也只能給物理內存打交道，能定址的空間也只能是物理內存。所以當真正物理內存空間不夠用的時候，會通過LRU演算法把其中最近最少使用的內存放到交換內存中去，這樣物理內存中的那段空間就可以供新的程序使用了。但是這樣會引發另外的一個問題，即原來的進程通過page table尋找的時候，那一段空間的數據已經不屬於它了。所以此刻cpu發送通知或者異常告訴這個程序，這個地址空間已不屬於它，這個時候可能會出現2種情況：

1.物理內存有可用的空間可用：這個時候cpu會根據以前的轉換策略會把交換分區中的那段內存重新送到物理內存中去，但是轉換過來的空間地址不一定會是以前的那一段空間地址，因為以前的那一段空間地址可能已經被別人使用了。

2.物理內存沒有可用的空間可用：這個時候依然會使用LRU算發把當前物理地址空間上最近最少使用的空間地址轉換到交換內存中去，並把當前進程需要的這斷在交換空間中的內存送到物理內存空間中去，並且重新建立映射關系。

上述通知或者異常出現的情況，通常叫做缺頁異常。缺頁異常也分為大異常和小異常兩種。大異常就是訪問的數據內存中沒有，不的不去硬碟上載入，無論是從交換內存中還是直接從磁碟的某個文件系統上，反正需要從硬碟上去載入，這種異常載入需要很長時間。小異常就是進程之間通過共享內存，第二個進程訪問的時候，查看本地的內存映射表沒有，但是其它進程已經擁有了這個內存頁，所以可以直接映射，這種異常載入需要的時間一般很短。

在操作系統開機的時候，每一個io設備都會像cpu申請一些列的隨機埠，這種埠叫做io埠。在IBM PC體系結構中，I/O地址空間一共提供了65,536個8位的I/O埠。正是這些io埠的存在，cpu可以與io設備進行讀寫交互的過程。在執行讀寫操作時，CPU使用地址匯流排選擇所請求的I/O埠，使用數據匯流排在CPU寄存器和埠之間傳送數據。I/O埠還可以被映射到物理地址空間：因此，處理器和I/O設備之間的通信就可以直接使用對內存進行操作的匯編語言指令(例如，mov、and、or等等)。現代的硬體設備更傾向於映射I/O，因為這樣處理的速度較快，並可以和DMA結合起來使用。這樣io在和內存傳數據的時候就不需要通過cpu，cpu把匯流排的控制權交給DMA，每次io傳數據的時候就調用DMA一次，就把cpu給解放了出來。當數據傳輸完了以後，DMA通知給cpu中斷一次。DMA在運行的時候對整個匯流排有控制許可權，當cpu發現有其它進程需要使用匯流排的時候，二者就會產生爭用。這個時候，在匯流排控制權的使用上，CPU和DMA具有相等的許可權。只要CPU委託給了DMA，就不能隨意的收回這個委託，就要等待DMA的用完。

如果沒有其它進程可以運行，或者其它進程運行的時間非常短，這個時候CPU發現我們的IO仍然沒有完成，那就意味著，CPU只能等待IO了。CPU在時間分配裡面有個iowait的值，就是CPU在等待IO花費的時間。有些是在同步調用過程中，CPU必須要等待IO的完成;否者CPU可以釋放IO的傳輸在背後自動完成，CPU自己去處理其它的事情。等硬碟數據傳輸完成以後，硬碟只需要像CPU發起一個通知即可。CPU外圍有一種設備，這個設備叫做可編程中斷控制器。每一個硬體設備為了給CPU通信，在剛開機的時候，在BIOS實現檢測的時候，這個設備就要到可編程中斷控制器上去注冊一個所謂的中斷號。那麼這個號碼就歸這個硬體使用了。當前主機上可能有多個硬體，每一個硬體都有自己的號碼，CPU在收到中斷號以後，就能夠通過中斷相量表查找到那個硬體設備進行中斷。並且就由對應的IO埠過來處理了。

CPU正在運行其它進程，當一個中斷請求發過來的時候，CPU會立即終止當前正在處理的進程，而去處理中斷。當前CPU掛起當前正在處理的進程，轉而去執行中斷的過程，也叫做中斷切換。只不過，這種切換在量級別上比進程切換要低一些，而且任何中斷的優先順序通常比任何進程也要高，因為我們指的是硬體中斷。中斷還分為上半部和下半部，一般而言，上半部就是CPU在處理的時候，把它接進來，放到內存中，如果這個事情不是特別緊急(CPU或者內核會自己判斷)，因此在這種情況下，CPU回到現場繼續執行剛才掛起的進程，當這個進程處理完了，再回過頭來執行中斷的下半部分。

在32位系統中，我們的內存(線性地址)地址空間中，一般而言，低地址空間有一個G是給內核使用的，上面3個G是給進程使用的。但是應該明白，其實在內核內存當中，再往下，不是直接這樣劃分的。32位系統和64位系統可能不一樣(物理地址)，在32位系統中，最低端有那麼10多M的空間是給DMA使用的。DNA的匯流排寬度是很小的，可能只有幾位，所以定址能力很有限，訪問的內存空間也就很有限。如果DMA需要復制數據，而且自己能夠定址物理內存，還可以把數據直接壯哉進內存中去，那麼就必須保證DMA能夠定址那段內存才行。定址的前提就是把最低地址斷M，DA的定址范圍內的那一段給了DMA。所以站在這個角度來說，我們的內存管理是分區域的。

在32位系統上，16M的內存空間給了ZONE_DMA(DMA使用的物理地址空間);從16M到896M給了ZONE_NORMAL(正常物理地址空間)，對於Linux操作系統來說，是內核可以直接訪問的地址空間;從896M到1G這斷空間叫做"Reserved"(預留的物理地址空間);從1G到4G的這段物理地址空間中，我們的內核是不能直接訪問的，要想訪問必須把其中的一段內容映射到Reserved來，在Reserved中保留出那一段內存的地址編碼，我們內核才能上去訪問，所以內核不直接訪問大於1G的物理地址空間。所以在32位系統上，它訪問內存當中的數據，中間是需要一個額外步驟的。

在64位系統上，ZONE_DAM給了低端的1G地址空間，這個時候DMA的定址能力被大大加強了;ZONE_DAM32可以使用4G的空間;而大於1G以上給劃分了ZONE_NORMAL,這段空間都可以被內核直接訪問。所以在64位上，內核訪問大於1G的內存地址，就不需要額外的步驟了，效率和性能上也大大增加，這也就是為什麼要使用64位系統的原因。

在現在的PC架構上，AMD,INTER都支持一種機制，叫做PEA(物理地址擴展)。所謂PAE。指的是在32位系統的地址匯流排上，又擴展了4位，使得32位系統上的地址空間可以達到64G。當然在32為系統上，不管你的物理內存有多大，單個進程所使用的空間是無法擴展的。因為在32位的系統上，線性地址空間只有4個G，而單個進程能夠識別的訪問也只有3個G。

linux的虛擬內存子系統包含了以下幾個功能模塊：

slab allocator,zoned buddy allocator,MMU,kswapd,bdflush

slab allocator叫做slab分配器

buddy allocator又叫做buddy system，叫做夥伴系統，也是一種內存分配器

buddy system是工作在MMU之上的，而slab allocator又是工作在buddy system之上的。

設置為小於等於1G，在資料庫伺服器應該勁量避免使用交換內存

3.在應用伺服器上，可以設置為RAM*0.5，當然這個是理論值

如果不的不使用交換內存，應該把交換內存放到最靠外的磁軌分區上，因為最外邊的磁碟的訪問速度最快。所以如果有多塊硬碟，可以把每塊硬碟的最外層的磁軌拿一小部分出來作為交換分區。交換分區可以定義優先順序，因此把這些硬碟的交換內存的優先順序設置為一樣，可以實現負載均衡的效果。定義交換分區優先順序的方法為編輯/etc/fstab：

/dev/sda1 swap swap pri=5 0 0

/dev/sdb1 swap swap pri=5 0 0

/dev/sdc1 swap swap pri=5 0 0

/dev/sdd1 swap swap pri=5 0 0

四.內存耗盡時候的相關調優參數

當Linux內存耗盡的時候，它會殺死那些佔用內存最多的進程，以下三種情況會殺死進程：

1.所有的進程都是活動進程，這個時候想交換出去都沒有空閑的進程

2.沒有可用的page頁在ZONE_NORMAL中

3.有其它新進程啟動，申請內存空間的時候，要找一個空閑內存給做映射，但是這個時候找不到了

一旦內存耗盡的時候，操作系統就會啟用oom-kill機制。

在/proc/PID/目錄下有一個文件叫做oom_score,就是用來指定oom的評分的，就是壞蛋指數。

如果要手動啟用oom-kill機制的話，只需要執行echo f>/proc/sysrq-trigger即可，它會自動殺掉我們指定的壞蛋指數評分最高的那個進程

可以通過echo n > /proc/PID/oom_adj來調整一個進程的壞蛋評分指數。最終的評分指數就是2的oom_adj的值的N次方。假如我們的一個進程的oom_adj的值是5，那麼它的壞蛋評分指數就是2的5次方。

如果想禁止oom-kill功能的使用可以使用vm.panic_on_oom=1即可。

五.與容量有關的內存調優參數：

overcommit_memory,可用參數有3個，規定是否能夠過量使用內存：

0：默認設置，內核執行啟發式的過量使用處理

1：內核執行無內存的過量使用處理。使用這個值會增大內存超載的可能性

2：內存的使用量等於swap的大小+RAM*overcommit_ratio的值。如果希望減小內存的過度使用，這個值是最安全的

overcommit_ratio:將overcommit_memory指定為2時候，提供的物理RAM比例，默認為50

六.與通信相關的調優參數

常見在同一個主機中進行進程間通信的方式：

1.通過消息message;2.通過signal信號量進行通信;3.通過共享內存進行通信，跨主機常見的通信方式是rpc

以消息的方式實現進程通信的調優方案：

msgmax:以位元組為單位規定消息隊列中任意消息的最大允許大小。這個值一定不能超過該隊列的大小(msgmnb)，默認值為65536

msgmnb:以位元組為單位規定單一消息隊列的最大值(最大長度)。默認為65536位元組

msgmni:規定消息隊列識別符的最大數量(及隊列的最大數量)。64位架構機器的默認值為1985;32位架構機器的默認值為1736

以共享內存方式實現進程通信的調優方案：

shmall:以位元組為單位規定一次在該系統中可以使用的共享內存總量(單次申請的上限)

shmmax:以位元組為單位規定每一個共享內存片段的最大大小

shmmni:規定系統范圍內最大共享內存片段。在64和32位的系統上默認值都是4096

七.與容量相關的文件系統可調優參數：

file-max:列出內核分配的文件句柄的最大值

dirty_ratio:規定百分比值，當臟數據達到系統內存總數的這個百分比值後開始執行pdflush,默認為20

dirty_background_ratio:規定百分比值，當某一個進程自己所佔用的臟頁比例達到系統內存總數的這個百分比值後開始在後台執行pdflush，默認為10

dirty_expire_centisecs:pdlush每隔百分之一秒的時間開啟起來刷新臟頁，默認值為3000，所以每隔30秒起來開始刷新臟頁

dirty_writeback_centisecs:每隔百分之一秒開始刷新單個臟頁。默認值為500，所以一個臟頁的存在時間達到了5秒，就開始刷新臟

八.linux內存常用的觀察指標命令：

Memory activity

vmstat [interval] [count]

sar -r [interval] [count]

Rate of change in memory

sar -R [interval] [count]

frmpg/s:每秒釋放或者分配的內存頁，如果為正數，則為釋放的內存頁;如果為負數，則為分配的內存頁

bufpg/s:每秒buffer中獲得或者釋放的內存頁。如果為正數則為獲得的內存頁，為負數。則為釋放的內存頁

campg/s:每秒cache中獲得或者釋放的內存頁。如果為正數則為獲得的內存頁，為負數。則為釋放的內存頁

Swap activity

sar -W [interval] [count]

ALL IO

sar -B [interval] [count]

pgpgin/s:每秒從磁碟寫入到內核的塊數量

pgpgout/s:每秒從內核寫入到磁碟的塊數量

fault/s:每秒鍾出現的缺頁異常的個數

majflt/s:每秒鍾出現的大頁異常的個數

pgfree/s:每秒回收回來的頁面個數

『貳』 linux系統優化。我用的是elementary os 系統。電腦運行好慢。怎樣讓系統變快。給個命令或優化軟體

該命令可以顯示關於系統各種資源之間相關性能的簡要信息，這里我們主要用它來看CPU的一個負載情況。
下面是vmstat命令在某個系統的輸出結果：
[root@node1 ~]# vmstat 2 3
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu------
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 13 21 1007 23 0 1 98 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 0 1010 20 0 1 100 0 0
0 0 0 162240 8304 67032 0 0 1 1 1009 18 0 1 99 0 0
對上面每項的輸出解釋如下：
? procs
? r列表示運行和等待cpu時間片的進程數，這個值如果長期大於系統CPU的個數，說明CPU不足，需要增加CPU。
? b列表示在等待資源的進程數，比如正在等待I/O、或者內存交換等。
? memory
? swpd列表示切換到內存交換區的內存數量（以k為單位）。如果swpd的值不為0，或者比較大，只要si、so的值長期為0，這種情況下一般不用擔心，不會影響系統性能。
? free列表示當前空閑的物理內存數量（以k為單位）
? buff列表示buffers cache的內存數量，一般對塊設備的讀寫才需要緩沖。
? cache列表示page cached的內存數量，一般作為文件系統cached，頻繁訪問的文件都會被cached，如果cache值較大，說明cached的文件數較多，如果此時IO中bi比較小，說明文件系統效率比較好。
? swap
? si列表示由磁碟調入內存，也就是內存進入內存交換區的數量。
? so列表示由內存調入磁碟，也就是內存交換區進入內存的數量。
一般情況下，si、so的值都為0，如果si、so的值長期不為0，則表示系統內存不足。需要增加系統內存。
? IO項顯示磁碟讀寫狀況
? Bi列表示從塊設備讀入數據的總量（即讀磁碟）（每秒kb）。
? Bo列表示寫入到塊設備的數據總量（即寫磁碟）（每秒kb）
這里我們設置的bi+bo參考值為1000，如果超過1000，而且wa值較大，則表示系統磁碟IO有問題，應該考慮提高磁碟的讀寫性能。
? system 顯示採集間隔內發生的中斷數
? in列表示在某一時間間隔中觀測到的每秒設備中斷數。
? cs列表示每秒產生的上下文切換次數。
上面這2個值越大，會看到由內核消耗的CPU時間會越多。
? CPU項顯示了CPU的使用狀態，此列是我們關注的重點。
? us列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。us的值比較高時，說明用戶進程消耗的cpu時間多，但是如果長期大於50%，就需要考慮優化程序或演算法。
? sy列顯示了內核進程消耗的CPU時間百分比。Sy的值較高時，說明內核消耗的CPU資源很多。
根據經驗，us+sy的參考值為80%，如果us+sy大於 80%說明可能存在CPU資源不足。
? id 列顯示了CPU處在空閑狀態的時間百分比。
? wa列顯示了IO等待所佔用的CPU時間百分比。wa值越高，說明IO等待越嚴重，根據經驗，wa的參考值為20%，如果wa超過20%，說明IO等待嚴重，引起IO等待的原因可能是磁碟大量隨機讀寫造成的，也可能是磁碟或者磁碟控制器的帶寬瓶頸造成的（主要是塊操作）。
綜上所述，在對CPU的評估中，需要重點注意的是procs項r列的值和CPU項中us、sy和id列的值。

1.2 sar命令
檢查CPU性能的第二個工具是sar，sar功能很強大，可以對系統的每個方面進行單獨的統計，但是使用sar命令會增加系統開銷，不過這些開銷是可以評估的，對系統的統計結果不會有很大影響。
下面是sar命令對某個系統的CPU統計輸出：
[root@webserver ~]# sar -u 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/28/2008 _i686_ (8 CPU)
11:41:24 AM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
11:41:27 AM all 0.88 0.00 0.29 0.00 0.00 98.83
11:41:30 AM all 0.13 0.00 0.17 0.21 0.00 99.50
11:41:33 AM all 0.04 0.00 0.04 0.00 0.00 99.92
11:41:36 AM all 0.29 0.00 0.13 0.00 0.00 99.58
11:41:39 AM all 0.38 0.00 0.17 0.04 0.00 99.41
Average: all 0.34 0.00 0.16 0.05 0.00 99.45
對上面每項的輸出解釋如下：
? %user列顯示了用戶進程消耗的CPU 時間百分比。
? %nice列顯示了運行正常進程所消耗的CPU 時間百分比。
? %system列顯示了系統進程消耗的CPU時間百分比。
? %iowait列顯示了IO等待所佔用的CPU時間百分比
? %steal列顯示了在內存相對緊張的環境下pagein強制對不同的頁面進行的steal操作 。
? %idle列顯示了CPU處在空閑狀態的時間百分比。
這個輸出是對系統整體CPU使用狀況的統計，每項的輸出都非常直觀，並且最後一行Average是個匯總行，是上面統計信息的一個平均值。
需要注意的一點是：第一行的統計信息中包含了sar本身的統計消耗，所以%user列的值會偏高一點，不過，這不會對統計結果產生多大影響。
在一個多CPU的系統中，如果程序使用了單線程，會出現這么一個現象，CPU的整體使用率不高，但是系統應用卻響應緩慢，這可能是由於程序使用單線程的原因，單線程只使用一個CPU，導致這個CPU佔用率為100%，無法處理其它請求，而其它的CPU卻閑置，這就導致 了整體CPU使用率不高，而應用緩慢 現象的發生 。
針對這個問題，可以對系統的每個CPU分開查詢，統計每個CPU的使用情況：
[root@webserver ~]# sar -P 0 3 5
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU)
06:29:33 PM CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
06:29:36 PM 0 3.00 0.00 0.33 0.00 0.00 96.67
06:29:39 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00
06:29:42 PM 0 0.00 0.00 0.33 0.00 0.00 99.67
06:29:45 PM 0 0.67 0.00 0.33 0.00 0.00 99.00
06:29:48 PM 0 1.00 0.00 0.33 0.33 0.00 98.34
Average: 0 1.07 0.00 0.33 0.07 0.00 98.53
這個輸出是對系統的第一顆CPU的信息統計，需要注意的是，sar中對CPU的計數是從0開始的，因此，「sar -P 0 3 5」表示對系統的第一顆CPU進行信息統計，「sar -P 4 3 5」則表示對系統的第五顆CPU進行統計。依次類推。可以看出，上面的系統有八顆CPU。

1.3 iostat命令
iostat指令主要用於統計磁碟IO狀態，但是也能查看CPU的使用信息，它的局限性是只能顯示系統所有CPU的平均信息，看下面的一個輸出：
[root@webserver ~]# iostat -c
Linux 2.6.9-42.ELsmp (webserver) 11/29/2008 _i686_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
2.52 0.00 0.30 0.24 0.00 96.96
在這里，使用了「-c」參數，只顯示系統CPU的統計信息，輸出中每項代表的含義與sar命令的輸出項完全相同，不再詳述。

1.4 uptime
命令
uptime是監控系統性能最常用的一個命令，主要用來統計系統當前的運行狀況，輸出的信息依次為：系統現在的時間、系統從上次開機到現在運行了多長時間、系統目前有多少登陸用戶、系統在一分鍾內、五分鍾內、十五分鍾內的平均負載。看下面的一個輸出：
[root@webserver ~]# uptime
18:52:11 up 27 days, 19:44, 2 users, load average: 0.12, 0.08, 0.08
這里需要注意的是load average這個輸出值，這三個值的大小一般不能大於系統CPU的個數，例如，本輸出中系統有8個CPU,如果load average的三個值長期大於8時，說明CPU很繁忙，負載很高，可能會影響系統性能，但是偶爾大於8時，倒不用擔心，一般不會影響系統性能。相反，如果load average的輸出值小於CPU的個數，則表示CPU還有空閑的時間片，比如本例中的輸出，CPU是非常空閑的。

1.5
本節小結
上面介紹了檢查CPU使用狀況的四個命令，通過這些命令需要了解的是：系統CPU是否出現性能瓶頸，也就是說，以上這些命令只能查看CPU是否繁忙，負載是否過大，但是無法知道CPU為何負載過大，因而，判斷系統CPU出現問題後，要結合top、ps等命令進一步檢查是由那些進程導致CPU負載過大的。引起CPU資源緊缺的原因可能是應用程序不合理造成的，也可能是硬體資源匱乏引起的，所以，要具體問題具體分析，或者優化應用程序，或者增加系統CPU資源。

2 內存性能評估
內存的管理和優化是系統性能優化的一個重要部分，內存資源的充足與否直接影響應用系統的使用性能，在進行內存優化之前，一定要熟悉linux的內存管理機制，這一點我們在前面的章節已經有深入講述，本節的重點是如何通過系統命令監控linux系統的內存使用狀況。
2.1 free 命令
free是監控linux內存使用狀況最常用的指令，看下面的一個輸出：
[root@webserver ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 8111 7185 925 0 243 6299
-/+ buffers/cache: 643 7468
Swap: 8189 0 8189
「free –m」表示以M為單位查看內存使用情況，在這個輸出中，重點關注的應該是free列與cached列的輸出值，由輸出可知，此系統共8G內存，系統空閑內存還有925M，其中，Buffer Cache佔用了243M，Page Cache佔用了6299M，由此可知系統緩存了很多的文件和目錄，而對於應用程序來說，可以使用的內存還有7468M，當然這個7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap項可以看出，交換分區還未使用。所以從應用的角度來說，此系統內存資源還非常充足。
一般有這樣一個經驗公式：應用程序可用內存/系統物理內存>70%時，表示系統內存資源非常充足，不影響系統性能，應用程序可用內存/系統物理內存<20%時，表示系統內存資源緊缺，需要增加系統內存，20%<應用程序可用內存/系統物理內存<70%時，表示系統內存資源基本能滿足應用需求，暫時不影響系統性能。
free命令還可以適時的監控內存的使用狀況，使用「-s」參數可以在指定的時間段內不間斷的監控內存的使用情況：
[root@webserver ~]# free -b -s 5
total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7528706048 977195008 0 260112384 6601158656
-/+ buffers/cache: 667435008 7838466048
Swap: 8587149312 163840 8586985472
total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7526936576 978964480 0 260128768 6601142272
-/+ buffers/cache: 665665536 7840235520
Swap: 8587149312 163840 8586985472
total used free shared buffers cached
Mem: 8505901056 7523987456 981913600 0 260141056 6601129984
-/+ buffers/cache: 662716416 7843184640
Swap: 8587149312 163840 8586985472
其中，「-b」表示以千位元組(也就是1024位元組為單位)來顯示內存使用情況。

『叄』 如何優化Linux系統的內存使用

• 觀察內存使用問題，free是很好用的一個命令

  free -g

  Mem：表示物理內存統計

  total：表示物理內存總量(total = used + free)used：表示總計分配給緩存（包含buffers 與cache ）使用的數量，但其中可能部分緩存並未實際使用。free：未被分配的內存。shared：共享內存，一般系統不會用到，這里也不討論。buffers：系統分配但未被使用的buffers 數量。cached：系統分配但未被使用的cache 數量。

  -/+ buffers/cache：表示物理內存的緩存統計

  used2：也就是第一行中的used – buffers-cached 也是實際使用的內存總量。 //used2為第二行free2= buffers1 + cached1 + free1 //free2為第二行、buffers1等為第一行free2：未被使用的buffers 與cache 和未被分配的內存之和，這就是系統當前實際可用內存。

  

• 性能相關

  buffers與cached的區別

  對於應用程序來說，buffers/cached 是等於可用的，因為buffer/cached是為了提高文件讀取的性能，當應用程序需在用到內存的時候，buffer/cached會很快地被回收。所以從應用程序的角度來說可用內存=系統free memory+buffers+cached.

  buffers是指用來給塊設備做的緩沖大小，他只記錄文件系統的metadata以及 tracking in-flight pages.cached是用來給文件做緩沖。那就是說：buffers是用來存儲，目錄裡面有什麼內容，許可權等等。而cached直接用來記憶我們打開的文件，如果你想知道他是不是真的生效，你可以試一下，先後執行兩次命令#man X ,你就可以明顯的感覺到第二次的開打的速度快很多。

  cached實驗：在一台沒有什麼應用的機器上做會看得比較明顯。記得實驗只能做一次，如果想多做請換一個文件名。

  #free#man X#free#man X#free

  你可以先後比較一下free後顯示buffers的大小。

  buffers實驗：

  #free#ls /dev#free

  你比較一下兩個的大小，當然這個buffers隨時都在增加，但你有ls過的話，增加的速度會變得快，這個就是buffers/chached的區別。

  因為Linux將你暫時不使用的內存作為文件和數據緩存，以提高系統性能，當你需要這些內存時，系統會自動釋放（不像windows那樣，即使你有很多空閑內存,他也要訪問一下磁碟中的pagefiles）

『肆』 一般優化linux的內核，需要優化什麼參數

作為高性能WEB伺服器，只調整Nginx本身的參數是不行的，因為Nginx服務依賴於高性能的操作系統。

以下為常見的幾個Linux內核參數優化方法。

• net.ipv4.tcp_max_tw_buckets

對於tcp連接，服務端和客戶端通信完後狀態變為timewait，假如某台伺服器非常忙，連接數特別多的話，那麼這個timewait數量就會越來越大。
畢竟它也是會佔用一定的資源，所以應該有一個最大值，當超過這個值，系統就會刪除最早的連接，這樣始終保持在一個數量級。
這個數值就是由net.ipv4.tcp_max_tw_buckets這個參數來決定的。
CentOS7系統，你可以使用sysctl -a |grep tw_buckets來查看它的值，默認為32768，
你可以適當把它調低，比如調整到8000，畢竟這個狀態的連接太多也是會消耗資源的。
但你不要把它調到幾十、幾百這樣，因為這種狀態的tcp連接也是有用的，
如果同樣的客戶端再次和服務端通信，就不用再次建立新的連接了，用這個舊的通道，省時省力。

• net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

該參數的作用是快速回收timewait狀態的連接。上面雖然提到系統會自動刪除掉timewait狀態的連接，但如果把這樣的連接重新利用起來豈不是更好。
所以該參數設置為1就可以讓timewait狀態的連接快速回收，它需要和下面的參數配合一起使用。

• net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

該參數設置為1，將timewait狀態的連接重新用於新的TCP連接，要結合上面的參數一起使用。

• net.ipv4.tcp_syncookies = 1

tcp三次握手中，客戶端向服務端發起syn請求，服務端收到後，也會向客戶端發起syn請求同時連帶ack確認，
假如客戶端發送請求後直接斷開和服務端的連接，不接收服務端發起的這個請求，服務端會重試多次，
這個重試的過程會持續一段時間（通常高於30s），當這種狀態的連接數量非常大時，伺服器會消耗很大的資源，從而造成癱瘓，
正常的連接進不來，這種惡意的半連接行為其實叫做syn flood攻擊。
設置為1，是開啟SYN Cookies，開啟後可以避免發生上述的syn flood攻擊。
開啟該參數後，服務端接收客戶端的ack後，再向客戶端發送ack+syn之前會要求client在短時間內回應一個序號，
如果客戶端不能提供序號或者提供的序號不對則認為該客戶端不合法，於是不會發ack+syn給客戶端，更涉及不到重試。

• net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

該參數定義系統能接受的最大半連接狀態的tcp連接數。客戶端向服務端發送了syn包，服務端收到後，會記錄一下，
該參數決定最多能記錄幾個這樣的連接。在CentOS7，默認是256，當有syn flood攻擊時，這個數值太小則很容易導致伺服器癱瘓，
實際上此時伺服器並沒有消耗太多資源（cpu、內存等），所以可以適當調大它，比如調整到30000。

• net.ipv4.tcp_syn_retries

該參數適用於客戶端，它定義發起syn的最大重試次數，默認為6，建議改為2。

• net.ipv4.tcp_synack_retries

該參數適用於服務端，它定義發起syn+ack的最大重試次數，默認為5，建議改為2，可以適當預防syn flood攻擊。

• net.ipv4.ip_local_port_range

該參數定義埠范圍，系統默認保留埠為1024及以下，以上部分為自定義埠。這個參數適用於客戶端，
當客戶端和服務端建立連接時，比如說訪問服務端的80埠，客戶端隨機開啟了一個埠和服務端發起連接，
這個參數定義隨機埠的范圍。默認為32768 61000，建議調整為1025 61000。

• net.ipv4.tcp_fin_timeout

tcp連接的狀態中，客戶端上有一個是FIN-WAIT-2狀態，它是狀態變遷為timewait前一個狀態。
該參數定義不屬於任何進程的該連接狀態的超時時間，默認值為60，建議調整為6。

• net.ipv4.tcp_keepalive_time

tcp連接狀態里，有一個是established狀態，只有在這個狀態下，客戶端和服務端才能通信。正常情況下，當通信完畢，
客戶端或服務端會告訴對方要關閉連接，此時狀態就會變為timewait，如果客戶端沒有告訴服務端，
並且服務端也沒有告訴客戶端關閉的話（例如，客戶端那邊斷網了），此時需要該參數來判定。
比如客戶端已經斷網了，但服務端上本次連接的狀態依然是established，服務端為了確認客戶端是否斷網，
就需要每隔一段時間去發一個探測包去確認一下看看對方是否在線。這個時間就由該參數決定。它的默認值為7200秒，建議設置為30秒。

• net.ipv4.tcp_keepalive_intvl

該參數和上面的參數是一起的，服務端在規定時間內發起了探測，查看客戶端是否在線，如果客戶端並沒有確認，
此時服務端還不能認定為對方不在線，而是要嘗試多次。該參數定義重新發送探測的時間，即第一次發現對方有問題後，過多久再次發起探測。
默認值為75秒，可以改為3秒。

• net.ipv4.tcp_keepalive_probes

第10和第11個參數規定了何時發起探測和探測失敗後再過多久再發起探測，但並沒有定義一共探測幾次才算結束。
該參數定義發起探測的包的數量。默認為9，建議設置2。
設置和範例
在Linux下調整內核參數，可以直接編輯配置文件/etc/sysctl.conf，然後執行sysctl -p命令生效

『伍』 Linux系統優化的12個步驟是什麼

Linux系統優化的12個步驟：

1、登錄系統。

2、禁止SSH遠程。

3、時間同步。

4、配置yum更新源。

5、關閉selinux及iptables。

6、調整文件描述符數量。

7、定時自動清理/var/spool/clientmquene/目錄垃圾文件。

8、精簡開機啟動服務。

9、Linux內核參數優化/etc/sysctl.conf，執行sysct -p生效。

10、更改字元集，防止亂碼問題出現。

11、鎖定關鍵系統文件。

12、清空/etc/issue，去除系統及內核版本登陸前的屏幕顯示。

『陸』 Linux操作系統的知識點總結

Linux操作系統的基礎知識並不是很難理解，熟悉掌握基礎知識能更好的學習Linux。下面由我為大家整理了Linux操作系統的知識點總結的相關知識，希望對大家有幫助!

Linux操作系統的知識點總結1.操作系統總體介紹

•CPU： 就像人的大腦，主要負責相關事情的判斷以及實際處理的機制。

查詢指令： cat /proc/cpuinfo

•內存： 大腦中的記憶區塊，將皮膚、眼睛等所收集到的信息記錄起來的地方，以供CPU進行判斷。查詢指令： cat /proc/meminfo

物理內存

物理內存，就是我們將內存條插在主板內存槽上的內存條的容量的大小。看計算機配置的時候，主要看的就是這個物理內存

虛擬內存

Windows中運用了虛擬內存技術，即拿出一部分硬碟空間來充當內存使用，當內存佔用完時，電腦就會自動調用硬碟來充當內存，以緩解內存的緊張。

關系：windows中虛擬內存和物理內存可能都會被使用，Linux中，只有物理內存使用完了，才會使用虛擬內存

•硬碟： 大腦中的記憶區塊，將重要的數據記錄起來，以便未來再次使用這些數據。

查詢指令： fdisk -l (需要root許可權)

Linux操作系統的知識點總結2.內存和硬碟的關系

具體命令後面會介紹

Linux操作系統的知識點總結3.操作系統監控命令>單獨寫一份

•vmstat

•sar

•iostat

•top

•free

•uptime

•netstat

•ps

•strace

•lsof

Linux操作系統的知識點總結4.如何分析操作系統

實際流程： 讀數據》數據>硬碟》虛擬內存(swaP)》內存》cpu緩存》執行隊列

分析方向，正好相反

Linux操作系統的知識點總結4.各個部分常出現的漏洞

•CPU： 容易出現該類瓶頸的郵件伺服器、動態web伺服器

•內存： 容易出現該類瓶頸的列印伺服器、資料庫伺服器、靜態web伺服器

•磁碟I/O： 頻繁讀寫操作的項目

•網路帶寬： 頻繁大量上傳下載項目

Linux操作系統的知識點總結5.linux本身的一些優化

1. 系統安裝優化

當安裝linux系統時，磁碟劃分、 SWAP內存的分配都直接影響系統性能。對於虛擬內存SWAP的設定，現在已經沒有了所謂虛擬內存是物理內存兩倍的要求，但是根據經驗，如果內存較小(物理內存小於4GB)，一般設置SWAP交換分區大小為內存的2倍;如果物理內存大約4GB小於16GB，可以設置SWAP大小等於或者略小於物理內存即可;如果內存在16GB以上，原則上可以設置SWAP為0，但最好設置一定大小的SWAP

• 2. 內核參數優化

例如，如果系統部署的Oracle資料庫應用，那麼就需要對系統共享內存段( kernel.shmmax, kenerl.shmmni, kernel.shmall)、

系統信號量( kernel.sem)、文件句柄( fs.file0max)等參數進行優化設置;如果部署的WEB應用，那麼就需要根據web應用特性進行網路參數的優化，例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tc_tw_reuse、 net.core.somaxconn等網路

內核參數

• 3. 文件系統優化

在linux下可選的文件系統有ext2,、 ext3、 xfs、 ReiserFS

linux標准文件系統是從VFS開始，然後ext、 ext2， ext2是linux上的標准文件系統， ext3是在ext2基礎上增加日誌形成的。從VFS到ext3，設計思想沒有太大變化，都是早期UNIX家族基於超級塊和inode的設計理念設計而成。XFS文件系統是SGI開發的一個高級日誌文件系統，通過分布處理磁碟請求、定位數據、保持cache的一致性來提供對文件系統數據的低延遲、高帶寬的訪問，因此XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優秀的日誌記錄功能、可擴展性強、快速寫入等優點。ReiserFS在Hans Reiser領導下開發出來的一款高性能的日誌文件系統，通過完全平衡樹來管理數據，包括文件數據、文件名及日誌支持等。與ext2、 ext3相比，最大的優點是訪問性能和安全性大幅提升。具有高效、合理利用磁碟空間，先將的日誌管理機制，特意的搜尋方式，海量磁碟存儲等優點

Linux操作系統的知識點總結5.重點知識

物理內存和虛擬內存

1.如何查看物理內存和虛擬內存?

Top 命令可以查看物理內存和虛擬內存的數值

2.Buffer

是硬碟控制器上的一塊內存晶元，具有極快的存取速度，它是硬碟內部存儲和外界介面之間的緩沖器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關繫到硬碟的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬碟整體性能。

3.Cache

CPU緩存(Cache Memory)是位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度

4.CPU中斷

當CPU執行完一條現行指令時，如果外設向CPU發出中斷請求，那麼CPU在滿足響應的情況下，將發出中斷響應信號，與此同時關閉中斷，表示CPU不在受理另外一個設備的中斷。這時，CPU將尋找中斷請求源是哪一個設備，並保存CPU自己的程序計數器(PC)的內容。然後，他將轉移到處理該中斷源的中斷服務程序。CPU在保存現場信息，設備服務(如交換數據)以後，將恢復現場信息。在這些動作完成以後，開放中斷，並返回到原來被中斷的主程序的下一條指令。

5.上下文切換

上下文切換(Context Switch) 或者環境切換

多任務系統中，上下文切換是指CPU的控制權由運行任務轉移到另外一個就緒任務時所發生的事件。

在操作系統中，CPU切換到另一個進程需要保存當前進程的狀態並恢復另一個進程的狀態：當前運行任務轉為就緒(或者掛起、刪除)狀態，另一個被選定的就緒任務成為當前任務。上下文切換包括保存當前任務的運行環境，恢復將要運行任務的運行環境。

進程上下文用進程的PCB(進程式控制制塊,也稱為PCB，即任務控制塊)表示，它包括進程狀態，CPU寄存器的值等。

通常通過執行一個狀態保存來保存CPU當前狀態，然後執行一個狀態恢復重新開始運行。

上下文切換會對性能造成負面影響。然而，一些上下文切換相對其他切換而言更加昂貴;其中一個更昂貴的上下文切換是跨核上下文切換(Cross-Core Context Switch)。一個線程可以運行在一個專用處理器上，也可以跨處理器。由單個處理器服務的線程都有處理器關聯(Processor Affinity)，這樣會更加有效。在另一個處理器內核搶占和調度線程會引起緩存丟失，作為緩存丟失和過度上下文切換的結果要訪問本地內存。總之，這稱為“跨核上下文切換”。

6.進程和線程

進程概念

進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。例如，用戶運行自己的程序，系統就創建一個進程，並為它分配資源，包括各種表格、內存空間、磁碟空間、I/O設備等。然後，把該進程放人進程的就緒隊列。進程調度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。所以，進程是系統中的並發執行的單位。

線程概念

線程是進程中執行運算的最小單位，亦即執行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統所完成的任務，那麼線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一

進程和線程的關系

(1)一個線程只能屬於一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。 (2)資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。

(3)處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程。

(4)線程在執行過程中，需要協作同步。不同進程的線程間要利用消息通信的辦法實現同步。

『柒』 Linux 與 Windows 相比，優點體現在哪

Linux與Windows的優缺點，可以總結為以下幾點：

1.Linux可以看到源代碼，windows不行。

這一點直接導致的結果就是在特殊應用的場合可以自行剪裁和定製所需的內核模塊，這對於高級系統內核管理優化和驅動程序的開發相當有利，另外也因為代碼可見，不用擔心惡意功能或者後門，對於軍政企的使用比較有利。另外在系統出現嚴重問題的時候，可以自行修改代碼或者接個幾k的patch就能編譯然後使用，而windows你得等微軟的補丁。

2、Linux命令行功能強大，可以做任何事情，windows也有命令行，但是屬於附屬品。

命令行是Linux的根本，甚至你對某些命令不滿意，你也可以自己修改或者編個自己的命令出來。命令行的好處是可重復。想要知道命令行的具體是什麼你可以訪問老男孩教育。如果你想要告訴別人一件事怎麼做，一個命令行發過去就可以，想要再做一遍之前做過的一件事，調出歷史命令記錄重新執行一下就行。很多要定時做的事情寫成腳本設個crontab定時，就完事兒。另外這樣也可以保證你用一樣的命令行，做的是一樣的事情。

3、開放源碼和高度可定製

開放源碼的初衷，不是為了自由而是為了定製。AT&T
UNIX從來就是有版權的，但是源代碼仍然可用，這是為了讓用戶能夠根據需要，去修改它。Linux社區所贊賞的軟體和系統，多半遵循同樣的規則——它應該能夠適應不同用戶的不同環境，能夠輕易的改變自己的行為，能夠輕松的與不同環境整合。與其假設別人和你的需求一致，不如給予它們定製系統的自由。

4、去中心化

分散的軟體開發，也註定了系統的介面和形式不統一，因為大家都喜歡發明輪子。而每個人的輪子或多或少更適合自己和社區，而非所有人，而在Linux的環境下又沒有人能強迫所有人用自己的輪子，所以與其制定一種實踐，Linux更多的讓用戶去選擇生活的方式。

你會看到Linux生態環境中有大量的distro，不同的distro有不同的init方式，不同的軟體包管理器和安裝策略;每個人習慣使用不同的VCS，不同的shell，不同的編輯器，都就是更多的選擇的哲學的體現。

5、Linux是基於網路的，誕生於網路。

遠程連接上SSH，你就可以輕松操控遠在千里之外的Linux伺服器，只要有相應的許可權，幾乎和坐在物理機面前沒有區別，哪怕網速很糟糕，實際只是一些加密的字元在傳送，需要的帶寬很小。

『捌』 Linux安全優化和內核參數優化方案有那些

入口安全優化

• ssh配置優化

  修改之前，需要將/etc/ssh/sshd_config備份一個，比如/etc/ssh/sshd_config.old， 主要優化如下參數：

  Port 12011
  PermitRootLogin no
  UseDNS no
  #防止ssh客戶端超時#
  ClientAliveInterval 30
  ClientAliveCountMax 99
  GSSAuthentication no
  

  主要目的更改ssh遠程埠、禁用root遠程登錄（本地還是可以root登錄的）、禁用dns、防止ssh超時、解決ssh慢，當然也可以啟用密鑰登錄，這個根據公司需求。

  注意：修改以後需重啟ssh生效，另外需要iptables放行最新ssh埠。

• iptables優化

  原則：用到哪些放行哪些，不用的一律禁止。

  舉下簡單的例子：敏感服務比如mysql這種3306控制，默認禁止遠程，確實有必要可以放行自己指定IP連接或者通過vpn撥號做跳板連接，不可直接放置於公網； 如單位有自己的公網IP或固定IP，那隻允許自己的公網IP進行連接ssh或者指定服務埠就更好了。

用戶許可權以及系統安全優化

非root用戶添加以及sudo許可權控制

用戶配置文件鎖定

服務控制

默認無關服務都禁止運行並chkconfig xxx off，只保留有用服務。這種如果是雲計算廠商提供的，一般都是優化過。如果是自己安裝的虛擬機或者託管的機器，那就需要優化下，默認只保留network、sshd、iptables、crond、以及rsyslog等必要服務，一些無關緊要的服務就可以off掉了，

內核參數優化

• 進程級文件以及系統級文件句柄數量參數優化

默認ulinit -n看到的是1024，這種如果系統文件開銷量非常大，那麼就會遇到各種報錯比如：

localhost kernel: VFS: file-max limit 65535 reached 或者too many open files 等等，那就是文件句柄打開數量已經超過系統限制，就需要優化了。

這個參數我們進程級優化文件如下：

vim /etc/security/limits.conf

# End of file
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535
* soft nproc 65535
* hard nproc 65535

好了，退出當前終端以後重新登錄可以看到ulimit -n已經改成了65535。另外需要注意，進程級參數優化還需要修改文件：

/etc/security/limits.d/90-nproc.conf 這個會影響到參數。查看某一個進程的limits可以通過cat /proc/pid/limits查看。默認這個文件參數推薦設置：

[root@21yunwei 9001]# cat /etc/security/limits.d/90-nproc.conf
* soft nproc 65535
root soft nproc unlimited

• 系統級文件句柄優化

修改/etc/sysctl.conf添加如下參數：

fs.file-max=65535

內核參數優化（這個是非常重要的）。具體優化的文件為/etc/sysctl.conf，後尾追加優化參數：

net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time=120
net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
net.core.netdev_max_backlog = 32768
net.core.somaxconn = 32768
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

net.ipv4.tcp_synack_retries = 2

#參數的值決定了內核放棄連接之前發送SYN+ACK包的數量。

net.ipv4.tcp_syn_retries = 1

#表示在內核放棄建立連接之前發送SYN包的數量。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144

#這個參數表示TCP三次握手建立階段接受SYN請求列隊的最大長度，默認1024，將其設置的大一些可以使出現Nginx繁忙來不及accept新連接的情況時，Linux不至於丟失客戶端發起的鏈接請求。

設置完以後執行命令sysctl -p使得配置新配置的內核參數生效。系統優化這個內核對系統本身安全以及高並發都非常的有效（可以解決大量TIME_WAIT帶來的無法訪問使用、系統文件句柄數量超出等等）。

net.ipv4.tcp_timestamps = 1 #開啟時間戳，配合tcp復用。如遇到區域網內的其他機器由於時間戳不同導致無法連接伺服器，有可能是這個參數導致。註：阿里的slb會清理掉tcp_timestampsnet.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 #這個參數用於設置啟用timewait快速回收net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 #參數設置為 1 ，表示允許將TIME_WAIT狀態的socket重新用於新的TCP鏈接，該參數默認為180000，過多的TIME_WAIT套接字會使Web伺服器變慢。net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1 #當伺服器主動關閉鏈接時，選項決定了套接字保持在FIN-WAIT-2狀態的時間。默認值是60秒。net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600 #當keepalive啟動時，TCP發送keepalive消息的頻度；默認是2小時，將其設置為10分鍾，可以更快的清理無效鏈接。net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000#定義UDP和TCP鏈接的本地埠的取值范圍。fs.file-max=65535 #表示最大可以打開的句柄數；

設置完以後執行命令sysctl -p使得配置新配置的內核參數生效。這個內核對系統本身安全以及高並發都非常的有效（可以解決大量TIME_WAIT帶來的無法訪問使用、系統文件句柄數量超出等等）。

『玖』 一般優化linux的內核，需要優化什麼參數

首先要知道一點所有的TCP/IP的參數修改是臨時的，因為它們都位於/PROC/SYS/NET目錄下，如果想使參數長期保存，可以通過編輯/ETC/SYSCTL.CONF文件來實現，這里不做詳細說明，只針對Linux的TCPIP內核參數優化列舉相關參數：

1、為自動調優定義socket使用的內存

2、默認的TCP數據接收窗口大小（位元組）

3、最大的TCP數據接收窗口

4、默認的TCP發送窗口大小

5、最大的TCP數據發送窗口

6、在每個網路介面接收數據包的速率比內核處理這些包速率快時，允許送到隊列的數據包最大數目

7、定義了系統中每一個埠最大的監聽隊列長度

8、探測消息未獲得相應時，重發該消息的間隔時間

9、在認定tcp連接失效之前，最多發送多少個keepalive探測消息等。

『拾』 linux系統性能怎麼優化

linux系統性能怎麼優化
一、前提
我們可以在文章的開始就列出一個列表，列出可能影響Linux操作系統性能的一些調優參數，但這樣做其實並沒有什麼價值。因為性能調優是一個非常困難的任務，它要求對硬體、操作系統、和應用都有著相當深入的了解。如果性能調優非常簡單的話，那些我們要列出的調優參數早就寫入硬體的微碼或者操作系統中了，我們就沒有必要再繼續讀這篇文章了。正如下圖所示，伺服器的性能受到很多因素的影響。
當面對一個使用單獨IDE硬碟的，有20000用戶的資料庫伺服器時，即使我們使用數周時間去調整I/O子系統也是徒勞無功的，通常一個新的驅動或者應用程序的一個更新(如SQL優化)卻可以使這個伺服器的性能得到明顯的提升。正如我們前面提到的，不要忘記系統的性能是受多方面因素影響的。理解操作系統管理系統資源的方法將幫助我們在面對問題時更好的判斷應該對哪個子系統進行調整。
二、Linux的CPU調度
任何計算機的基本功能都十分簡單，那就是計算。為了實現計算的功能就必須有一個方法去管理計算資源、處理器和計算任務(也被叫做線程或者進程)。非常感謝Ingo Molnar，他為Linux內核帶來了O(1)CPU調度器，區別於舊有的O(n)調度器，新的調度器是動態的，可以支持負載均衡，並以恆定的速度進行操作。
新調度器的可擴展性非常好，無論進程數量或者處理器數量，並且調度器本身的系統開銷更少。新調取器的演算法使用兩個優先順序隊列。
引用
・活動運行隊列
・過期運行隊列
調度器的一個重要目標是根據優先順序許可權有效地為進程分配CPU 時間片，當分配完成後它被列在CPU的運行隊列中，除了 CPU 的運行隊列之外，還有一個過期運行隊列。當活動運行隊列中的一個任務用光自己的時間片之後，它就被移動到過期運行隊列中。在移動過程中，會對其時間片重新進行計算。如果活動運行隊列中已經沒有某個給定優先順序的任務了，那麼指向活動運行隊列和過期運行隊列的指針就會交換，這樣就可以讓過期優先順序列表變成活動優先順序的列表。通常互動式進程(相對與實時進程而言)都有一個較高的優先順序，它佔有更長的時間片，比低優先順序的進程獲得更多的計算時間，但通過調度器自身的調整並不會使低優先順序的進程完全被餓死。新調度器的優勢是顯著的改變Linux內核的可擴展性，使新內核可以更好的處理一些有大量進程、大量處理器組成的企業級應用。新的O(1)調度器包含仔2.6內核中，但是也向下兼容2.4內核。
新調度器另外一個重要的優勢是體現在對NUMA(non-uniform memory architecture)和SMP(symmetric multithreading processors)的支持上，例如INTEL@的超線程技術。
改進的NUMA支持保證了負載均衡不會發生在CECs或者NUMA節點之間，除非發生一個節點的超出負載限度。
三、Linux的內存架構
今天我們面對選擇32位操作系統還是64位操作系統的情況。對企業級用戶它們之間最大的區別是64位操作系統可以支持大於4GB的內存定址。從性能角度來講，我們需要了解32位和64位操作系統都是如何進行物理內存和虛擬內存的映射的。
在上面圖示中我們可以看到64位和32位Linux內核在定址上有著顯著的不同。
在32位架構中，比如IA-32，Linux內核可以直接定址的范圍只有物理內存的第一個GB(如果去掉保留部分還剩下896MB)，訪問內存必須被映射到這小於1GB的所謂ZONE_NORMAL空間中，這個操作是由應用程序完成的。但是分配在ZONE_HIGHMEM中的內存頁將導致性能的降低。
在另一方面，64位架構比如x86-64(也稱作EM64T或者AMD64)。ZONE_NORMAL空間將擴展到64GB或者128GB(實際上可以更多，但是這個數值受到操作系統本身支持內存容量的限制)。正如我們看到的，使用64位操作系統我們排除了因ZONE_HIGHMEM部分內存對性能的影響的情況。
實際中，在32位架構下，由於上面所描述的內存定址問題，對於大內存，高負載應用，會導致死機或嚴重緩慢等問題。雖然使用hugemen核心可緩解，但採取x86_64架構是最佳的解決辦法。
四、虛擬內存管理
因為操作系統將內存都映射為虛擬內存，所以操作系統的物理內存結構對用戶和應用來說通常都是不可見的。如果想要理解Linux系統內存的調優，我們必須了解Linux的虛擬內存機制。應用程序並不分配物理內存，而是向Linux內核請求一部分映射為虛擬內存的內存空間。如下圖所示虛擬內存並不一定是映射物理內存中的空間，如果應用程序有一個大容量的請求，也可能會被映射到在磁碟子系統中的swap空間中。
另外要提到的是，通常應用程序不直接將數據寫到磁碟子系統中，而是寫入緩存和緩沖區中。Bdflush守護進程將定時將緩存或者緩沖區中的數據寫到硬碟上。
Linux內核處理數據寫入磁碟子系統和管理磁碟緩存是緊密聯系在一起的。相對於其他的操作系統都是在內存中分配指定的一部分作為磁碟緩存，Linux處理內存更加有效，默認情況下虛擬內存管理器分配所有可用內存空間作為磁碟緩存，這就是為什麼有時我們觀察一個配置有數G內存的Linux系統可用內存只有20MB的原因。
同時Linux使用swap空間的機制也是相當高效率的，如上圖所示虛擬內存空間是由物理內存和磁碟子系統中的swap空間共同組成的。如果虛擬內存管理器發現一個已經分配完成的內存分頁已經長時間沒有被調用，它將把這部分內存分頁移到swap空間中。經常我們會發現一些守護進程，比如getty，會隨系統啟動但是卻很少會被應用到。這時為了釋放昂貴的主內存資源，系統會將這部分內存分頁移動到swap空間中。上述就是Linux使用swap空間的機制，當swap分區使用超過50%時，並不意味著物理內存的使用已經達到瓶頸了，swap空間只是Linux內核更好的使用系統資源的一種方法。
簡單理解：Swap usage只表示了Linux管理內存的有效性。對識別內存瓶頸來說，Swap In/Out才是一個比較又意義的依據，如果Swap In/Out的值長期保持在每秒200到300個頁面通常就表示系統可能存在內存的瓶頸。下面的事例是好的狀態：
引用
# vmstat
procs ———–memory————- —swap– —–io—- –system– —-cpu—-
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 5696 6904 28192 50496 0 0 88 117 61 29 11 8 80 1
五、模塊化的I/O調度器
就象我們知道的Linux2.6內核為我們帶來了很多新的特性，這其中就包括了新的I/O調度機制。舊的2.4內核使用一個單一的I/O調度器，2.6 內核為我們提供了四個可選擇的I/O調度器。因為Linux系統應用在很廣闊的范圍里，不同的應用對I/O設備和負載的要求都不相同，例如一個筆記本電腦和一個10000用戶的資料庫伺服器對I/O的要求肯定有著很大的區別。
引用
(1).Anticipatory
anticipatory I/O調度器創建假設一個塊設備只有一個物理的查找磁頭(例如一個單獨的SATA硬碟)，正如anticipatory調度器名字一樣，anticipatory調度器使用「anticipatory」的演算法寫入硬碟一個比較大的數據流代替寫入多個隨機的小的數據流，這樣有可能導致寫 I/O操作的一些延時。這個調度器適用於通常的一些應用，比如大部分的個人電腦。
(2).Complete Fair Queuing (CFQ)
Complete Fair Queuing(CFQ)調度器是Red Flag DC Server 5使用的標准演算法。CFQ調度器使用QoS策略為系統內的所有任務分配相同的帶寬。CFQ調度器適用於有大量計算進程的多用戶系統。它試圖避免進程被餓死和實現了比較低的延遲。
(3).Deadline
deadline調度器是使用deadline演算法的輪詢的調度器，提供對I/O子系統接近實時的操作，deadline調度器提供了很小的延遲和維持一個很好的磁碟吞吐量。如果使用deadline演算法請確保進程資源分配不會出現問題。
(4).NOOP
NOOP調度器是一個簡化的調度程序它只作最基本的合並與排序。與桌面系統的關系不是很大，主要用在一些特殊的軟體與硬體環境下，這些軟體與硬體一般都擁有自己的調度機制對內核支持的要求很小，這很適合一些嵌入式系統環境。作為桌面用戶我們一般不會選擇它。
六、網路子系統
新的網路中斷緩和(NAPI)對網路子系統帶來了改變，提高了大流量網路的性能。Linux內核在處理網路堆棧時，相比降低系統佔用率和高吞吐量更關注可靠性和低延遲。所以在某些情況下，Linux建立一個防火牆或者文件、列印、資料庫等企業級應用的性能可能會低於相同配置的Windows伺服器。
在傳統的處理網路封包的方式中，如下圖藍色箭頭所描述的，一個乙太網封包到達網卡介面後，如果MAC地址相符合會被送到網卡的緩沖區中。網卡然後將封包移到操作系統內核的網路緩沖區中並且對CPU發出一個硬中斷，CPU會處理這個封包到相應的網路堆棧中，可能是一個TCP埠或者Apache應用中。
這是一個處理網路封包的簡單的流程，但從中我們可以看到這個處理方式的缺點。正如我們看到的，每次適合網路封包到達網路介面都將對CPU發出一個硬中斷信號，中斷CPU正在處理的其他任務，導致切換動作和對CPU緩存的操作。你可能認為當只有少量的網路封包到達網卡的情況下這並不是個問題，但是千兆網路和現代的應用將帶來每秒鍾成千上萬的網路數據，這就有可能對性能造成不良的影響。
正是因為這個情況，NAPI在處理網路通訊的時候引入了計數機制。對第一個封包，NAPI以傳統的方式進行處理，但是對後面的封包，網卡引入了POLL 的輪詢機制：如果一個封包在網卡DMA環的緩存中，就不再為這個封包申請新的中斷，直到最後一個封包被處理或者緩沖區被耗盡。這樣就有效的減少了因為過多的中斷CPU對系統性能的影響。同時，NAPI通過創建可以被多處理器執行的軟中斷改善了系統的可擴展性。NAPI將為大量的企業級多處理器平台帶來幫助，它要求一個啟用NAPI的驅動程序。在今天很多驅動程序默認沒有啟用NAPI，這就為我們調優網路子系統的性能提供了更廣闊的空間。
七、理解Linux調優參數
因為Linux是一個開源操作系統，所以又大量可用的性能監測工具。對這些工具的選擇取決於你的個人喜好和對數據細節的要求。所有的性能監測工具都是按照同樣的規則來工作的，所以無論你使用哪種監測工具都需要理解這些參數。下面列出了一些重要的參數，有效的理解它們是很有用處的。
(1)處理器參數
引用
・CPU utilization
這是一個很簡單的參數，它直觀的描述了每個CPU的利用率。在xSeries架構中，如果CPU的利用率長時間的超過80%，就可能是出現了處理器的瓶頸。
・Runable processes
這個值描述了正在准備被執行的進程，在一個持續時間里這個值不應該超過物理CPU數量的10倍，否則CPU方面就可能存在瓶頸。
・Blocked
描述了那些因為等待I/O操作結束而不能被執行的進程，Blocked可能指出你正面臨I/O瓶頸。
・User time
描述了處理用戶進程的百分比，包括nice time。如果User time的值很高，說明系統性能用在處理實際的工作。
・System time
描述了CPU花費在處理內核操作包括IRQ和軟體中斷上面的百分比。如果system time很高說明系統可能存在網路或者驅動堆棧方面的瓶頸。一個系統通常只花費很少的時間去處理內核的操作。
・Idle time
描述了CPU空閑的百分比。
・Nice time
描述了CPU花費在處理re-nicing進程的百分比。
・Context switch
系統中線程之間進行交換的數量。
・Waiting
CPU花費在等待I/O操作上的總時間，與blocked相似，一個系統不應該花費太多的時間在等待I/O操作上，否則你應該進一步檢測I/O子系統是否存在瓶頸。
・Interrupts
Interrupts 值包括硬Interrupts和軟Interrupts，硬Interrupts會對系統性能帶來更多的不利影響。高的Interrupts值指出系統可能存在一個軟體的瓶頸，可能是內核或者驅動程序。注意Interrupts值中包括CPU時鍾導致的中斷(現代的xServer系統每秒1000個 Interrupts值)。
(2)內存參數
引用
・Free memory
相比其他操作系統，Linux空閑內存的值不應該做為一個性能參考的重要指標，因為就像我們之前提到過的，Linux內核會分配大量沒有被使用的內存作為文件系統的緩存，所以這個值通常都比較小。
・Swap usage
這 個值描述了已經被使用的swap空間。Swap usage只表示了Linux管理內存的有效性。對識別內存瓶頸來說，Swap In/Out才是一個比較又意義的依據，如果Swap In/Out的值長期保持在每秒200到300個頁面通常就表示系統可能存在內存的瓶頸。
・Buffer and cache
這個值描述了為文件系統和塊設備分配的緩存。在Red Flag DC Server 5版本中,你可以通過修改/proc/sys/vm中的page_cache_tuning來調整空閑內存中作為緩存的數量。
・Slabs
描述了內核使用的內存空間，注意內核的頁面是不能被交換到磁碟上的。
・Active versus inactive memory
提供了關於系統內存的active內存信息，Inactive內存是被kswapd守護進程交換到磁碟上的空間。
(3)網路參數
引用
・Packets received and sent
這個參數表示了一個指定網卡接收和發送的數據包的數量。
・Bytes received and sent
這個參數表示了一個指定網卡接收和發送的數據包的位元組數。
・Collisions per second
這個值提供了發生在指定網卡上的網路沖突的數量。持續的出現這個值代表在網路架構上出現了瓶頸，而不是在伺服器端出現的問題。在正常配置的網路中沖突是非常少見的，除非用戶的網路環境都是由hub組成。
・Packets dropped
這個值表示了被內核丟掉的數據包數量，可能是因為防火牆或者是網路緩存的缺乏。
・Overruns
Overruns表達了超出網路介面緩存的次數，這個參數應該和packets dropped值聯繫到一起來判斷是否存在在網路緩存或者網路隊列過長方面的瓶頸。
・Errors 這個值記錄了標志為失敗的幀的數量。這個可能由錯誤的網路配置或者部分網線損壞導致，在銅口千兆乙太網環境中部分網線的損害是影響性能的一個重要因素。
(4)塊設備參數
引用
・Iowait
CPU等待I/O操作所花費的時間。這個值持續很高通常可能是I/O瓶頸所導致的。
・Average queue length
I/O請求的數量，通常一個磁碟隊列值為2到3為最佳情況，更高的值說明系統可能存在I/O瓶頸。
・Average wait
響應一個I/O操作的平均時間。Average wait包括實際I/O操作的時間和在I/O隊列里等待的時間。
・Transfers per second
描述每秒執行多少次I/O操作(包括讀和寫)。Transfers per second的值與kBytes per second結合起來可以幫助你估計系統的平均傳輸塊大小，這個傳輸塊大小通常和磁碟子系統的條帶化大小相符合可以獲得最好的性能。
・Blocks read/write per second
這個值表達了每秒讀寫的blocks數量，在2.6內核中blocks是1024bytes，在早些的內核版本中blocks可以是不同的大小，從512bytes到4kb。
・Kilobytes per second read/write
按照kb為單位表示讀寫塊設備的實際數據的數量。