linux系统优化

‘壹’ 详解linux系统内存知识及调优方案

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。对于整个操作系统来说，内存可能是最麻烦的的设备。而其性能的好坏直接影响着整个操作系统。

我们知道CPU是不能与硬盘打交道的，只有数据被载入到内存中才可以被CPU调用。cpu在访问内存的时候需要先像内存监控程序请求，由监控程序控制和分配内存的读写请求，这个监控程序叫做MMU(内存管理单元)。下面以32位系统来说明内存的访问过程：

32位的系统上每一个进程在访问内存的时候，每一个进程都当做自己有4个G的内存空间可用，这叫虚拟内存(地址)，虚拟内存转化成物理内存是通过MMU来完成的。为了能够从线性地址转换成物理地址，需要page table(页表)的内存空间,page table要载入到MMU上。为了完成线性地址到物理地址的映射，如果按照1个字节1个字节映射的话，需要一张非常大的表，这种转换关系会非常的复杂。因此把内存空间又划分成了另外一种存储单元格式，通常为4K。在不同的硬件平台上，它们的大小一般是不一样的，像x86 32位的有4k的页;而64位的有4k页，2M页，4M页，8M页等等，默认都是4k的。每一个进程一般而言都有自己的页路径和页表映射机制，不管那一个页表都是由内核加载的。每一个进程只能看到自己的线性地址空间，想要增加新的内存的时候，只能在自己的线性地址空间中申请，并且申请后一定是通过操作系统的内核映射到物理地址空间中去找那么一段空间，并且告诉线性地址空间准备好了，可以访问，并且在page table中增加一条映射关系，于是就可以访问物理内存了，这种叫做内存分配。但是新的申请一定是通过操作的内核到物理内存中去找那么一段空间，并且告诉线性地址空间好了，可以建设映射关系，最终page table建立映射关系。

这反映了上述描述过程的大体情况。可以看到每一个用户程序都会有自己的页表，并且映射到对应的主存储器上去。

根据上述文字和图表的描述可以发现2个问题：

1.每个进程如果需要访问内存的时候都需要去查找page table的话，势必会造成服务器的性能底下

2.如果主存储器的内存满了以后，应用程序还需要调用内存的时候怎么办

对于第一个问题，我们就需要借助TLB(Translation Lookaside Buffer)翻译后备缓冲器。TLB是一个内存管理单元，它可以用于改进虚拟地址到物理地址转换速度的缓存。这样每次在查找page table的时候就可以先去TLB中查找相应的页表数据，如果有就直接返回，没有再去查找page table，并把查找到的结果缓存中TLB中。TLB虽然解决了缓存的功能，但是在那么page table中查找映射关系仍然很慢，所以又有了page table的分级目录。page table可以分为1级目录，2级目录和偏移量

但是一个进程在运行的时候要频繁的打开文件，关闭文件。这就意味着要频繁的申请内存和释放内存。有些能够在内存中缓存数据的那些进程，他们对内存的分配和回收更多，那么每一次分配都会在页表中建立一个对应项。所以，就算内存的速度很快，大量频繁的同一时间分配和释放内存，依然会降低服务器的整体性能。当然内存空间不够用的时候，我们称为oom(out of memory,内存耗尽)。当内存耗尽的时候，，整个操作系统挂了。这种情况下我们可以考虑交换分区，交换分区毕竟是由硬盘虚拟出来的内存，所以其性能与真正的内存相比，差了很多，所以要尽力避免使用交换分区。有物理内存空间的时候尽量保证全部使用物理内存。cpu无论如何是不能给交换内存打交道的，它也只能给物理内存打交道，能寻址的空间也只能是物理内存。所以当真正物理内存空间不够用的时候，会通过LRU算法把其中最近最少使用的内存放到交换内存中去，这样物理内存中的那段空间就可以供新的程序使用了。但是这样会引发另外的一个问题，即原来的进程通过page table寻找的时候，那一段空间的数据已经不属于它了。所以此刻cpu发送通知或者异常告诉这个程序，这个地址空间已不属于它，这个时候可能会出现2种情况：

1.物理内存有可用的空间可用：这个时候cpu会根据以前的转换策略会把交换分区中的那段内存重新送到物理内存中去，但是转换过来的空间地址不一定会是以前的那一段空间地址，因为以前的那一段空间地址可能已经被别人使用了。

2.物理内存没有可用的空间可用：这个时候依然会使用LRU算发把当前物理地址空间上最近最少使用的空间地址转换到交换内存中去，并把当前进程需要的这断在交换空间中的内存送到物理内存空间中去，并且重新建立映射关系。

上述通知或者异常出现的情况，通常叫做缺页异常。缺页异常也分为大异常和小异常两种。大异常就是访问的数据内存中没有，不的不去硬盘上加载，无论是从交换内存中还是直接从磁盘的某个文件系统上，反正需要从硬盘上去加载，这种异常加载需要很长时间。小异常就是进程之间通过共享内存，第二个进程访问的时候，查看本地的内存映射表没有，但是其它进程已经拥有了这个内存页，所以可以直接映射，这种异常加载需要的时间一般很短。

在操作系统开机的时候，每一个io设备都会像cpu申请一些列的随机端口，这种端口叫做io端口。在IBM PC体系结构中，I/O地址空间一共提供了65,536个8位的I/O端口。正是这些io端口的存在，cpu可以与io设备进行读写交互的过程。在执行读写操作时，CPU使用地址总线选择所请求的I/O端口，使用数据总线在CPU寄存器和端口之间传送数据。I/O端口还可以被映射到物理地址空间：因此，处理器和I/O设备之间的通信就可以直接使用对内存进行操作的汇编语言指令(例如，mov、and、or等等)。现代的硬件设备更倾向于映射I/O，因为这样处理的速度较快，并可以和DMA结合起来使用。这样io在和内存传数据的时候就不需要通过cpu，cpu把总线的控制权交给DMA，每次io传数据的时候就调用DMA一次，就把cpu给解放了出来。当数据传输完了以后，DMA通知给cpu中断一次。DMA在运行的时候对整个总线有控制权限，当cpu发现有其它进程需要使用总线的时候，二者就会产生争用。这个时候，在总线控制权的使用上，CPU和DMA具有相等的权限。只要CPU委托给了DMA，就不能随意的收回这个委托，就要等待DMA的用完。

如果没有其它进程可以运行，或者其它进程运行的时间非常短，这个时候CPU发现我们的IO仍然没有完成，那就意味着，CPU只能等待IO了。CPU在时间分配里面有个iowait的值，就是CPU在等待IO花费的时间。有些是在同步调用过程中，CPU必须要等待IO的完成;否者CPU可以释放IO的传输在背后自动完成，CPU自己去处理其它的事情。等硬盘数据传输完成以后，硬盘只需要像CPU发起一个通知即可。CPU外围有一种设备，这个设备叫做可编程中断控制器。每一个硬件设备为了给CPU通信，在刚开机的时候，在BIOS实现检测的时候，这个设备就要到可编程中断控制器上去注册一个所谓的中断号。那么这个号码就归这个硬件使用了。当前主机上可能有多个硬件，每一个硬件都有自己的号码，CPU在收到中断号以后，就能够通过中断相量表查找到那个硬件设备进行中断。并且就由对应的IO端口过来处理了。

CPU正在运行其它进程，当一个中断请求发过来的时候，CPU会立即终止当前正在处理的进程，而去处理中断。当前CPU挂起当前正在处理的进程，转而去执行中断的过程，也叫做中断切换。只不过，这种切换在量级别上比进程切换要低一些，而且任何中断的优先级通常比任何进程也要高，因为我们指的是硬件中断。中断还分为上半部和下半部，一般而言，上半部就是CPU在处理的时候，把它接进来，放到内存中，如果这个事情不是特别紧急(CPU或者内核会自己判断)，因此在这种情况下，CPU回到现场继续执行刚才挂起的进程，当这个进程处理完了，再回过头来执行中断的下半部分。

在32位系统中，我们的内存(线性地址)地址空间中，一般而言，低地址空间有一个G是给内核使用的，上面3个G是给进程使用的。但是应该明白，其实在内核内存当中，再往下，不是直接这样划分的。32位系统和64位系统可能不一样(物理地址)，在32位系统中，最低端有那么10多M的空间是给DMA使用的。DNA的总线宽度是很小的，可能只有几位，所以寻址能力很有限，访问的内存空间也就很有限。如果DMA需要复制数据，而且自己能够寻址物理内存，还可以把数据直接壮哉进内存中去，那么就必须保证DMA能够寻址那段内存才行。寻址的前提就是把最低地址断M，DA的寻址范围内的那一段给了DMA。所以站在这个角度来说，我们的内存管理是分区域的。

在32位系统上，16M的内存空间给了ZONE_DMA(DMA使用的物理地址空间);从16M到896M给了ZONE_NORMAL(正常物理地址空间)，对于Linux操作系统来说，是内核可以直接访问的地址空间;从896M到1G这断空间叫做"Reserved"(预留的物理地址空间);从1G到4G的这段物理地址空间中，我们的内核是不能直接访问的，要想访问必须把其中的一段内容映射到Reserved来，在Reserved中保留出那一段内存的地址编码，我们内核才能上去访问，所以内核不直接访问大于1G的物理地址空间。所以在32位系统上，它访问内存当中的数据，中间是需要一个额外步骤的。

在64位系统上，ZONE_DAM给了低端的1G地址空间，这个时候DMA的寻址能力被大大加强了;ZONE_DAM32可以使用4G的空间;而大于1G以上给划分了ZONE_NORMAL,这段空间都可以被内核直接访问。所以在64位上，内核访问大于1G的内存地址，就不需要额外的步骤了，效率和性能上也大大增加，这也就是为什么要使用64位系统的原因。

在现在的PC架构上，AMD,INTER都支持一种机制，叫做PEA(物理地址扩展)。所谓PAE。指的是在32位系统的地址总线上，又扩展了4位，使得32位系统上的地址空间可以达到64G。当然在32为系统上，不管你的物理内存有多大，单个进程所使用的空间是无法扩展的。因为在32位的系统上，线性地址空间只有4个G，而单个进程能够识别的访问也只有3个G。

linux的虚拟内存子系统包含了以下几个功能模块：

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

slab allocator叫做slab分配器

buddy allocator又叫做buddy system，叫做伙伴系统，也是一种内存分配器

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

设置为小于等于1G，在数据库服务器应该劲量避免使用交换内存

3.在应用服务器上，可以设置为RAM*0.5，当然这个是理论值

如果不的不使用交换内存，应该把交换内存放到最靠外的磁道分区上，因为最外边的磁盘的访问速度最快。所以如果有多块硬盘，可以把每块硬盘的最外层的磁道拿一小部分出来作为交换分区。交换分区可以定义优先级，因此把这些硬盘的交换内存的优先级设置为一样，可以实现负载均衡的效果。定义交换分区优先级的方法为编辑/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.内存耗尽时候的相关调优参数

当Linux内存耗尽的时候，它会杀死那些占用内存最多的进程，以下三种情况会杀死进程：

1.所有的进程都是活动进程，这个时候想交换出去都没有空闲的进程

2.没有可用的page页在ZONE_NORMAL中

3.有其它新进程启动，申请内存空间的时候，要找一个空闲内存给做映射，但是这个时候找不到了

一旦内存耗尽的时候，操作系统就会启用oom-kill机制。

在/proc/PID/目录下有一个文件叫做oom_score,就是用来指定oom的评分的，就是坏蛋指数。

如果要手动启用oom-kill机制的话，只需要执行echo f>/proc/sysrq-trigger即可，它会自动杀掉我们指定的坏蛋指数评分最高的那个进程

可以通过echo n > /proc/PID/oom_adj来调整一个进程的坏蛋评分指数。最终的评分指数就是2的oom_adj的值的N次方。假如我们的一个进程的oom_adj的值是5，那么它的坏蛋评分指数就是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.与容量有关的内存调优参数：

overcommit_memory,可用参数有3个，规定是否能够过量使用内存：

0：默认设置，内核执行启发式的过量使用处理

1：内核执行无内存的过量使用处理。使用这个值会增大内存超载的可能性

2：内存的使用量等于swap的大小+RAM*overcommit_ratio的值。如果希望减小内存的过度使用，这个值是最安全的

overcommit_ratio:将overcommit_memory指定为2时候，提供的物理RAM比例，默认为50

六.与通信相关的调优参数

常见在同一个主机中进行进程间通信的方式：

1.通过消息message;2.通过signal信号量进行通信;3.通过共享内存进行通信，跨主机常见的通信方式是rpc

以消息的方式实现进程通信的调优方案：

msgmax:以字节为单位规定消息队列中任意消息的最大允许大小。这个值一定不能超过该队列的大小(msgmnb)，默认值为65536

msgmnb:以字节为单位规定单一消息队列的最大值(最大长度)。默认为65536字节

msgmni:规定消息队列识别符的最大数量(及队列的最大数量)。64位架构机器的默认值为1985;32位架构机器的默认值为1736

以共享内存方式实现进程通信的调优方案：

shmall:以字节为单位规定一次在该系统中可以使用的共享内存总量(单次申请的上限)

shmmax:以字节为单位规定每一个共享内存片段的最大大小

shmmni:规定系统范围内最大共享内存片段。在64和32位的系统上默认值都是4096

七.与容量相关的文件系统可调优参数：

file-max:列出内核分配的文件句柄的最大值

dirty_ratio:规定百分比值，当脏数据达到系统内存总数的这个百分比值后开始执行pdflush,默认为20

dirty_background_ratio:规定百分比值，当某一个进程自己所占用的脏页比例达到系统内存总数的这个百分比值后开始在后台执行pdflush，默认为10

dirty_expire_centisecs:pdlush每隔百分之一秒的时间开启起来刷新脏页，默认值为3000，所以每隔30秒起来开始刷新脏页

dirty_writeback_centisecs:每隔百分之一秒开始刷新单个脏页。默认值为500，所以一个脏页的存在时间达到了5秒，就开始刷新脏

八.linux内存常用的观察指标命令：

Memory activity

vmstat [interval] [count]

sar -r [interval] [count]

Rate of change in memory

sar -R [interval] [count]

frmpg/s:每秒释放或者分配的内存页，如果为正数，则为释放的内存页;如果为负数，则为分配的内存页

bufpg/s:每秒buffer中获得或者释放的内存页。如果为正数则为获得的内存页，为负数。则为释放的内存页

campg/s:每秒cache中获得或者释放的内存页。如果为正数则为获得的内存页，为负数。则为释放的内存页

Swap activity

sar -W [interval] [count]

ALL IO

sar -B [interval] [count]

pgpgin/s:每秒从磁盘写入到内核的块数量

pgpgout/s:每秒从内核写入到磁盘的块数量

fault/s:每秒钟出现的缺页异常的个数

majflt/s:每秒钟出现的大页异常的个数

pgfree/s:每秒回收回来的页面个数

‘贰’ linux系统优化。我用的是elementary os 系统。电脑运行好慢。怎样让系统变快。给个命令或优化软件

该命令可以显示关于系统各种资源之间相关性能的简要信息，这里我们主要用它来看CPU的一个负载情况。
下面是vmstat命令在某个系统的输出结果：
[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
对上面每项的输出解释如下：
? procs
? r列表示运行和等待cpu时间片的进程数，这个值如果长期大于系统CPU的个数，说明CPU不足，需要增加CPU。
? b列表示在等待资源的进程数，比如正在等待I/O、或者内存交换等。
? memory
? swpd列表示切换到内存交换区的内存数量（以k为单位）。如果swpd的值不为0，或者比较大，只要si、so的值长期为0，这种情况下一般不用担心，不会影响系统性能。
? free列表示当前空闲的物理内存数量（以k为单位）
? buff列表示buffers cache的内存数量，一般对块设备的读写才需要缓冲。
? cache列表示page cached的内存数量，一般作为文件系统cached，频繁访问的文件都会被cached，如果cache值较大，说明cached的文件数较多，如果此时IO中bi比较小，说明文件系统效率比较好。
? swap
? si列表示由磁盘调入内存，也就是内存进入内存交换区的数量。
? so列表示由内存调入磁盘，也就是内存交换区进入内存的数量。
一般情况下，si、so的值都为0，如果si、so的值长期不为0，则表示系统内存不足。需要增加系统内存。
? IO项显示磁盘读写状况
? Bi列表示从块设备读入数据的总量（即读磁盘）（每秒kb）。
? Bo列表示写入到块设备的数据总量（即写磁盘）（每秒kb）
这里我们设置的bi+bo参考值为1000，如果超过1000，而且wa值较大，则表示系统磁盘IO有问题，应该考虑提高磁盘的读写性能。
? system 显示采集间隔内发生的中断数
? in列表示在某一时间间隔中观测到的每秒设备中断数。
? cs列表示每秒产生的上下文切换次数。
上面这2个值越大，会看到由内核消耗的CPU时间会越多。
? CPU项显示了CPU的使用状态，此列是我们关注的重点。
? us列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。us的值比较高时，说明用户进程消耗的cpu时间多，但是如果长期大于50%，就需要考虑优化程序或算法。
? sy列显示了内核进程消耗的CPU时间百分比。Sy的值较高时，说明内核消耗的CPU资源很多。
根据经验，us+sy的参考值为80%，如果us+sy大于 80%说明可能存在CPU资源不足。
? id 列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
? wa列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比。wa值越高，说明IO等待越严重，根据经验，wa的参考值为20%，如果wa超过20%，说明IO等待严重，引起IO等待的原因可能是磁盘大量随机读写造成的，也可能是磁盘或者磁盘控制器的带宽瓶颈造成的（主要是块操作）。
综上所述，在对CPU的评估中，需要重点注意的是procs项r列的值和CPU项中us、sy和id列的值。

1.2 sar命令
检查CPU性能的第二个工具是sar，sar功能很强大，可以对系统的每个方面进行单独的统计，但是使用sar命令会增加系统开销，不过这些开销是可以评估的，对系统的统计结果不会有很大影响。
下面是sar命令对某个系统的CPU统计输出：
[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
对上面每项的输出解释如下：
? %user列显示了用户进程消耗的CPU 时间百分比。
? %nice列显示了运行正常进程所消耗的CPU 时间百分比。
? %system列显示了系统进程消耗的CPU时间百分比。
? %iowait列显示了IO等待所占用的CPU时间百分比
? %steal列显示了在内存相对紧张的环境下pagein强制对不同的页面进行的steal操作 。
? %idle列显示了CPU处在空闲状态的时间百分比。
这个输出是对系统整体CPU使用状况的统计，每项的输出都非常直观，并且最后一行Average是个汇总行，是上面统计信息的一个平均值。
需要注意的一点是：第一行的统计信息中包含了sar本身的统计消耗，所以%user列的值会偏高一点，不过，这不会对统计结果产生多大影响。
在一个多CPU的系统中，如果程序使用了单线程，会出现这么一个现象，CPU的整体使用率不高，但是系统应用却响应缓慢，这可能是由于程序使用单线程的原因，单线程只使用一个CPU，导致这个CPU占用率为100%，无法处理其它请求，而其它的CPU却闲置，这就导致 了整体CPU使用率不高，而应用缓慢 现象的发生 。
针对这个问题，可以对系统的每个CPU分开查询，统计每个CPU的使用情况：
[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
这个输出是对系统的第一颗CPU的信息统计，需要注意的是，sar中对CPU的计数是从0开始的，因此，“sar -P 0 3 5”表示对系统的第一颗CPU进行信息统计，“sar -P 4 3 5”则表示对系统的第五颗CPU进行统计。依次类推。可以看出，上面的系统有八颗CPU。

1.3 iostat命令
iostat指令主要用于统计磁盘IO状态，但是也能查看CPU的使用信息，它的局限性是只能显示系统所有CPU的平均信息，看下面的一个输出：
[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
在这里，使用了“-c”参数，只显示系统CPU的统计信息，输出中每项代表的含义与sar命令的输出项完全相同，不再详述。

1.4 uptime
命令
uptime是监控系统性能最常用的一个命令，主要用来统计系统当前的运行状况，输出的信息依次为：系统现在的时间、系统从上次开机到现在运行了多长时间、系统目前有多少登陆用户、系统在一分钟内、五分钟内、十五分钟内的平均负载。看下面的一个输出：
[root@webserver ~]# uptime
18:52:11 up 27 days, 19:44, 2 users, load average: 0.12, 0.08, 0.08
这里需要注意的是load average这个输出值，这三个值的大小一般不能大于系统CPU的个数，例如，本输出中系统有8个CPU,如果load average的三个值长期大于8时，说明CPU很繁忙，负载很高，可能会影响系统性能，但是偶尔大于8时，倒不用担心，一般不会影响系统性能。相反，如果load average的输出值小于CPU的个数，则表示CPU还有空闲的时间片，比如本例中的输出，CPU是非常空闲的。

1.5
本节小结
上面介绍了检查CPU使用状况的四个命令，通过这些命令需要了解的是：系统CPU是否出现性能瓶颈，也就是说，以上这些命令只能查看CPU是否繁忙，负载是否过大，但是无法知道CPU为何负载过大，因而，判断系统CPU出现问题后，要结合top、ps等命令进一步检查是由那些进程导致CPU负载过大的。引起CPU资源紧缺的原因可能是应用程序不合理造成的，也可能是硬件资源匮乏引起的，所以，要具体问题具体分析，或者优化应用程序，或者增加系统CPU资源。

2 内存性能评估
内存的管理和优化是系统性能优化的一个重要部分，内存资源的充足与否直接影响应用系统的使用性能，在进行内存优化之前，一定要熟悉linux的内存管理机制，这一点我们在前面的章节已经有深入讲述，本节的重点是如何通过系统命令监控linux系统的内存使用状况。
2.1 free 命令
free是监控linux内存使用状况最常用的指令，看下面的一个输出：
[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为单位查看内存使用情况，在这个输出中，重点关注的应该是free列与cached列的输出值，由输出可知，此系统共8G内存，系统空闲内存还有925M，其中，Buffer Cache占用了243M，Page Cache占用了6299M，由此可知系统缓存了很多的文件和目录，而对于应用程序来说，可以使用的内存还有7468M，当然这个7468M包含了Buffer Cache和Page Cache的值。在swap项可以看出，交换分区还未使用。所以从应用的角度来说，此系统内存资源还非常充足。
一般有这样一个经验公式：应用程序可用内存/系统物理内存>70%时，表示系统内存资源非常充足，不影响系统性能，应用程序可用内存/系统物理内存<20%时，表示系统内存资源紧缺，需要增加系统内存，20%<应用程序可用内存/系统物理内存<70%时，表示系统内存资源基本能满足应用需求，暂时不影响系统性能。
free命令还可以适时的监控内存的使用状况，使用“-s”参数可以在指定的时间段内不间断的监控内存的使用情况：
[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”表示以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。

‘叁’ 如何优化Linux系统的内存使用

• 观察内存使用问题，free是很好用的一个命令

  free -g

  Mem：表示物理内存统计

  total：表示物理内存总量(total = used + free)used：表示总计分配给缓存（包含buffers 与cache ）使用的数量，但其中可能部分缓存并未实际使用。free：未被分配的内存。shared：共享内存，一般系统不会用到，这里也不讨论。buffers：系统分配但未被使用的buffers 数量。cached：系统分配但未被使用的cache 数量。

  -/+ buffers/cache：表示物理内存的缓存统计

  used2：也就是第一行中的used – buffers-cached 也是实际使用的内存总量。 //used2为第二行free2= buffers1 + cached1 + free1 //free2为第二行、buffers1等为第一行free2：未被使用的buffers 与cache 和未被分配的内存之和，这就是系统当前实际可用内存。

  

• 性能相关

  buffers与cached的区别

  对于应用程序来说，buffers/cached 是等于可用的，因为buffer/cached是为了提高文件读取的性能，当应用程序需在用到内存的时候，buffer/cached会很快地被回收。所以从应用程序的角度来说可用内存=系统free memory+buffers+cached.

  buffers是指用来给块设备做的缓冲大小，他只记录文件系统的metadata以及 tracking in-flight pages.cached是用来给文件做缓冲。那就是说：buffers是用来存储，目录里面有什么内容，权限等等。而cached直接用来记忆我们打开的文件，如果你想知道他是不是真的生效，你可以试一下，先后执行两次命令#man X ,你就可以明显的感觉到第二次的开打的速度快很多。

  cached实验：在一台没有什么应用的机器上做会看得比较明显。记得实验只能做一次，如果想多做请换一个文件名。

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

  你可以先后比较一下free后显示buffers的大小。

  buffers实验：

  #free#ls /dev#free

  你比较一下两个的大小，当然这个buffers随时都在增加，但你有ls过的话，增加的速度会变得快，这个就是buffers/chached的区别。

  因为Linux将你暂时不使用的内存作为文件和数据缓存，以提高系统性能，当你需要这些内存时，系统会自动释放（不像windows那样，即使你有很多空闲内存,他也要访问一下磁盘中的pagefiles）

‘肆’ 一般优化linux的内核，需要优化什么参数

作为高性能WEB服务器，只调整Nginx本身的参数是不行的，因为Nginx服务依赖于高性能的操作系统。

以下为常见的几个Linux内核参数优化方法。

• net.ipv4.tcp_max_tw_buckets

对于tcp连接，服务端和客户端通信完后状态变为timewait，假如某台服务器非常忙，连接数特别多的话，那么这个timewait数量就会越来越大。
毕竟它也是会占用一定的资源，所以应该有一个最大值，当超过这个值，系统就会删除最早的连接，这样始终保持在一个数量级。
这个数值就是由net.ipv4.tcp_max_tw_buckets这个参数来决定的。
CentOS7系统，你可以使用sysctl -a |grep tw_buckets来查看它的值，默认为32768，
你可以适当把它调低，比如调整到8000，毕竟这个状态的连接太多也是会消耗资源的。
但你不要把它调到几十、几百这样，因为这种状态的tcp连接也是有用的，
如果同样的客户端再次和服务端通信，就不用再次建立新的连接了，用这个旧的通道，省时省力。

• net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

该参数的作用是快速回收timewait状态的连接。上面虽然提到系统会自动删除掉timewait状态的连接，但如果把这样的连接重新利用起来岂不是更好。
所以该参数设置为1就可以让timewait状态的连接快速回收，它需要和下面的参数配合一起使用。

• net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

该参数设置为1，将timewait状态的连接重新用于新的TCP连接，要结合上面的参数一起使用。

• net.ipv4.tcp_syncookies = 1

tcp三次握手中，客户端向服务端发起syn请求，服务端收到后，也会向客户端发起syn请求同时连带ack确认，
假如客户端发送请求后直接断开和服务端的连接，不接收服务端发起的这个请求，服务端会重试多次，
这个重试的过程会持续一段时间（通常高于30s），当这种状态的连接数量非常大时，服务器会消耗很大的资源，从而造成瘫痪，
正常的连接进不来，这种恶意的半连接行为其实叫做syn flood攻击。
设置为1，是开启SYN Cookies，开启后可以避免发生上述的syn flood攻击。
开启该参数后，服务端接收客户端的ack后，再向客户端发送ack+syn之前会要求client在短时间内回应一个序号，
如果客户端不能提供序号或者提供的序号不对则认为该客户端不合法，于是不会发ack+syn给客户端，更涉及不到重试。

• net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

该参数定义系统能接受的最大半连接状态的tcp连接数。客户端向服务端发送了syn包，服务端收到后，会记录一下，
该参数决定最多能记录几个这样的连接。在CentOS7，默认是256，当有syn flood攻击时，这个数值太小则很容易导致服务器瘫痪，
实际上此时服务器并没有消耗太多资源（cpu、内存等），所以可以适当调大它，比如调整到30000。

• net.ipv4.tcp_syn_retries

该参数适用于客户端，它定义发起syn的最大重试次数，默认为6，建议改为2。

• net.ipv4.tcp_synack_retries

该参数适用于服务端，它定义发起syn+ack的最大重试次数，默认为5，建议改为2，可以适当预防syn flood攻击。

• net.ipv4.ip_local_port_range

该参数定义端口范围，系统默认保留端口为1024及以下，以上部分为自定义端口。这个参数适用于客户端，
当客户端和服务端建立连接时，比如说访问服务端的80端口，客户端随机开启了一个端口和服务端发起连接，
这个参数定义随机端口的范围。默认为32768 61000，建议调整为1025 61000。

• net.ipv4.tcp_fin_timeout

tcp连接的状态中，客户端上有一个是FIN-WAIT-2状态，它是状态变迁为timewait前一个状态。
该参数定义不属于任何进程的该连接状态的超时时间，默认值为60，建议调整为6。

• net.ipv4.tcp_keepalive_time

tcp连接状态里，有一个是established状态，只有在这个状态下，客户端和服务端才能通信。正常情况下，当通信完毕，
客户端或服务端会告诉对方要关闭连接，此时状态就会变为timewait，如果客户端没有告诉服务端，
并且服务端也没有告诉客户端关闭的话（例如，客户端那边断网了），此时需要该参数来判定。
比如客户端已经断网了，但服务端上本次连接的状态依然是established，服务端为了确认客户端是否断网，
就需要每隔一段时间去发一个探测包去确认一下看看对方是否在线。这个时间就由该参数决定。它的默认值为7200秒，建议设置为30秒。

• net.ipv4.tcp_keepalive_intvl

该参数和上面的参数是一起的，服务端在规定时间内发起了探测，查看客户端是否在线，如果客户端并没有确认，
此时服务端还不能认定为对方不在线，而是要尝试多次。该参数定义重新发送探测的时间，即第一次发现对方有问题后，过多久再次发起探测。
默认值为75秒，可以改为3秒。

• net.ipv4.tcp_keepalive_probes

第10和第11个参数规定了何时发起探测和探测失败后再过多久再发起探测，但并没有定义一共探测几次才算结束。
该参数定义发起探测的包的数量。默认为9，建议设置2。
设置和范例
在Linux下调整内核参数，可以直接编辑配置文件/etc/sysctl.conf，然后执行sysctl -p命令生效

‘伍’ Linux系统优化的12个步骤是什么

Linux系统优化的12个步骤：

1、登录系统。

2、禁止SSH远程。

3、时间同步。

4、配置yum更新源。

5、关闭selinux及iptables。

6、调整文件描述符数量。

7、定时自动清理/var/spool/clientmquene/目录垃圾文件。

8、精简开机启动服务。

9、Linux内核参数优化/etc/sysctl.conf，执行sysct -p生效。

10、更改字符集，防止乱码问题出现。

11、锁定关键系统文件。

12、清空/etc/issue，去除系统及内核版本登陆前的屏幕显示。

‘陆’ Linux操作系统的知识点总结

Linux操作系统的基础知识并不是很难理解，熟悉掌握基础知识能更好的学习Linux。下面由我为大家整理了Linux操作系统的知识点总结的相关知识，希望对大家有帮助!

Linux操作系统的知识点总结1.操作系统总体介绍

•CPU： 就像人的大脑，主要负责相关事情的判断以及实际处理的机制。

查询指令： cat /proc/cpuinfo

•内存： 大脑中的记忆区块，将皮肤、眼睛等所收集到的信息记录起来的地方，以供CPU进行判断。查询指令： cat /proc/meminfo

物理内存

物理内存，就是我们将内存条插在主板内存槽上的内存条的容量的大小。看计算机配置的时候，主要看的就是这个物理内存

虚拟内存

Windows中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。

关系：windows中虚拟内存和物理内存可能都会被使用，Linux中，只有物理内存使用完了，才会使用虚拟内存

•硬盘： 大脑中的记忆区块，将重要的数据记录起来，以便未来再次使用这些数据。

查询指令： fdisk -l (需要root权限)

Linux操作系统的知识点总结2.内存和硬盘的关系

具体命令后面会介绍

Linux操作系统的知识点总结3.操作系统监控命令>单独写一份

•vmstat

•sar

•iostat

•top

•free

•uptime

•netstat

•ps

•strace

•lsof

Linux操作系统的知识点总结4.如何分析操作系统

实际流程： 读数据》数据>硬盘》虚拟内存(swaP)》内存》cpu缓存》执行队列

分析方向，正好相反

Linux操作系统的知识点总结4.各个部分常出现的漏洞

•CPU： 容易出现该类瓶颈的邮件服务器、动态web服务器

•内存： 容易出现该类瓶颈的打印服务器、数据库服务器、静态web服务器

•磁盘I/O： 频繁读写操作的项目

•网络带宽： 频繁大量上传下载项目

Linux操作系统的知识点总结5.linux本身的一些优化

1. 系统安装优化

当安装linux系统时，磁盘划分、 SWAP内存的分配都直接影响系统性能。对于虚拟内存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;如果物理内存大约4GB小于16GB，可以设置SWAP大小等于或者略小于物理内存即可;如果内存在16GB以上，原则上可以设置SWAP为0，但最好设置一定大小的SWAP

• 2. 内核参数优化

例如，如果系统部署的Oracle数据库应用，那么就需要对系统共享内存段( kernel.shmmax, kenerl.shmmni, kernel.shmall)、

系统信号量( kernel.sem)、文件句柄( fs.file0max)等参数进行优化设置;如果部署的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.tc_tw_reuse、 net.core.somaxconn等网络

内核参数

• 3. 文件系统优化

在linux下可选的文件系统有ext2,、 ext3、 xfs、 ReiserFS

linux标准文件系统是从VFS开始，然后ext、 ext2， ext2是linux上的标准文件系统， ext3是在ext2基础上增加日志形成的。从VFS到ext3，设计思想没有太大变化，都是早期UNIX家族基于超级块和inode的设计理念设计而成。XFS文件系统是SGI开发的一个高级日志文件系统，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、快速写入等优点。ReiserFS在Hans Reiser领导下开发出来的一款高性能的日志文件系统，通过完全平衡树来管理数据，包括文件数据、文件名及日志支持等。与ext2、 ext3相比，最大的优点是访问性能和安全性大幅提升。具有高效、合理利用磁盘空间，先将的日志管理机制，特意的搜寻方式，海量磁盘存储等优点

Linux操作系统的知识点总结5.重点知识

物理内存和虚拟内存

1.如何查看物理内存和虚拟内存?

Top 命令可以查看物理内存和虚拟内存的数值

2.Buffer

是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界接口传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。

3.Cache

CPU缓存(Cache Memory)是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度

4.CPU中断

当CPU执行完一条现行指令时，如果外设向CPU发出中断请求，那么CPU在满足响应的情况下，将发出中断响应信号，与此同时关闭中断，表示CPU不在受理另外一个设备的中断。这时，CPU将寻找中断请求源是哪一个设备，并保存CPU自己的程序计数器(PC)的内容。然后，他将转移到处理该中断源的中断服务程序。CPU在保存现场信息，设备服务(如交换数据)以后，将恢复现场信息。在这些动作完成以后，开放中断，并返回到原来被中断的主程序的下一条指令。

5.上下文切换

上下文切换(Context Switch) 或者环境切换

多任务系统中，上下文切换是指CPU的控制权由运行任务转移到另外一个就绪任务时所发生的事件。

在操作系统中，CPU切换到另一个进程需要保存当前进程的状态并恢复另一个进程的状态：当前运行任务转为就绪(或者挂起、删除)状态，另一个被选定的就绪任务成为当前任务。上下文切换包括保存当前任务的运行环境，恢复将要运行任务的运行环境。

进程上下文用进程的PCB(进程控制块,也称为PCB，即任务控制块)表示，它包括进程状态，CPU寄存器的值等。

通常通过执行一个状态保存来保存CPU当前状态，然后执行一个状态恢复重新开始运行。

上下文切换会对性能造成负面影响。然而，一些上下文切换相对其他切换而言更加昂贵;其中一个更昂贵的上下文切换是跨核上下文切换(Cross-Core Context Switch)。一个线程可以运行在一个专用处理器上，也可以跨处理器。由单个处理器服务的线程都有处理器关联(Processor Affinity)，这样会更加有效。在另一个处理器内核抢占和调度线程会引起缓存丢失，作为缓存丢失和过度上下文切换的结果要访问本地内存。总之，这称为“跨核上下文切换”。

6.进程和线程

进程概念

进程是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。例如，用户运行自己的程序，系统就创建一个进程，并为它分配资源，包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。然后，把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它，为它分配CPU以及其它有关资源，该进程才真正运行。所以，进程是系统中的并发执行的单位。

线程概念

线程是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务，那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一

进程和线程的关系

(1)一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。 (2)资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。

(3)处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

(4)线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

‘柒’ Linux 与 Windows 相比，优点体现在哪

Linux与Windows的优缺点，可以总结为以下几点：

1.Linux可以看到源代码，windows不行。

这一点直接导致的结果就是在特殊应用的场合可以自行剪裁和定制所需的内核模块，这对于高级系统内核管理优化和驱动程序的开发相当有利，另外也因为代码可见，不用担心恶意功能或者后门，对于军政企的使用比较有利。另外在系统出现严重问题的时候，可以自行修改代码或者接个几k的patch就能编译然后使用，而windows你得等微软的补丁。

2、Linux命令行功能强大，可以做任何事情，windows也有命令行，但是属于附属品。

命令行是Linux的根本，甚至你对某些命令不满意，你也可以自己修改或者编个自己的命令出来。命令行的好处是可重复。想要知道命令行的具体是什么你可以访问老男孩教育。如果你想要告诉别人一件事怎么做，一个命令行发过去就可以，想要再做一遍之前做过的一件事，调出历史命令记录重新执行一下就行。很多要定时做的事情写成脚本设个crontab定时，就完事儿。另外这样也可以保证你用一样的命令行，做的是一样的事情。

3、开放源码和高度可定制

开放源码的初衷，不是为了自由而是为了定制。AT&T
UNIX从来就是有版权的，但是源代码仍然可用，这是为了让用户能够根据需要，去修改它。Linux社区所赞赏的软件和系统，多半遵循同样的规则——它应该能够适应不同用户的不同环境，能够轻易的改变自己的行为，能够轻松的与不同环境整合。与其假设别人和你的需求一致，不如给予它们定制系统的自由。

4、去中心化

分散的软件开发，也注定了系统的接口和形式不统一，因为大家都喜欢发明轮子。而每个人的轮子或多或少更适合自己和社区，而非所有人，而在Linux的环境下又没有人能强迫所有人用自己的轮子，所以与其制定一种实践，Linux更多的让用户去选择生活的方式。

你会看到Linux生态环境中有大量的distro，不同的distro有不同的init方式，不同的软件包管理器和安装策略;每个人习惯使用不同的VCS，不同的shell，不同的编辑器，都就是更多的选择的哲学的体现。

5、Linux是基于网络的，诞生于网络。

远程连接上SSH，你就可以轻松操控远在千里之外的Linux服务器，只要有相应的权限，几乎和坐在物理机面前没有区别，哪怕网速很糟糕，实际只是一些加密的字符在传送，需要的带宽很小。

‘捌’ Linux安全优化和内核参数优化方案有那些

入口安全优化

• ssh配置优化

  修改之前，需要将/etc/ssh/sshd_config备份一个，比如/etc/ssh/sshd_config.old， 主要优化如下参数：

  Port 12011
  PermitRootLogin no
  UseDNS no
  #防止ssh客户端超时#
  ClientAliveInterval 30
  ClientAliveCountMax 99
  GSSAuthentication no
  

  主要目的更改ssh远程端口、禁用root远程登录（本地还是可以root登录的）、禁用dns、防止ssh超时、解决ssh慢，当然也可以启用密钥登录，这个根据公司需求。

  注意：修改以后需重启ssh生效，另外需要iptables放行最新ssh端口。

• iptables优化

  原则：用到哪些放行哪些，不用的一律禁止。

  举下简单的例子：敏感服务比如mysql这种3306控制，默认禁止远程，确实有必要可以放行自己指定IP连接或者通过vpn拨号做跳板连接，不可直接放置于公网； 如单位有自己的公网IP或固定IP，那只允许自己的公网IP进行连接ssh或者指定服务端口就更好了。

用户权限以及系统安全优化

非root用户添加以及sudo权限控制

用户配置文件锁定

服务控制

默认无关服务都禁止运行并chkconfig xxx off，只保留有用服务。这种如果是云计算厂商提供的，一般都是优化过。如果是自己安装的虚拟机或者托管的机器，那就需要优化下，默认只保留network、sshd、iptables、crond、以及rsyslog等必要服务，一些无关紧要的服务就可以off掉了，

内核参数优化

• 进程级文件以及系统级文件句柄数量参数优化

默认ulinit -n看到的是1024，这种如果系统文件开销量非常大，那么就会遇到各种报错比如：

localhost kernel: VFS: file-max limit 65535 reached 或者too many open files 等等，那就是文件句柄打开数量已经超过系统限制，就需要优化了。

这个参数我们进程级优化文件如下：

vim /etc/security/limits.conf

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

好了，退出当前终端以后重新登录可以看到ulimit -n已经改成了65535。另外需要注意，进程级参数优化还需要修改文件：

/etc/security/limits.d/90-nproc.conf 这个会影响到参数。查看某一个进程的limits可以通过cat /proc/pid/limits查看。默认这个文件参数推荐设置：

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

• 系统级文件句柄优化

修改/etc/sysctl.conf添加如下参数：

fs.file-max=65535

内核参数优化（这个是非常重要的）。具体优化的文件为/etc/sysctl.conf，后尾追加优化参数：

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

#参数的值决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK包的数量。

net.ipv4.tcp_syn_retries = 1

#表示在内核放弃建立连接之前发送SYN包的数量。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144

#这个参数表示TCP三次握手建立阶段接受SYN请求列队的最大长度，默认1024，将其设置的大一些可以使出现Nginx繁忙来不及accept新连接的情况时，Linux不至于丢失客户端发起的链接请求。

设置完以后执行命令sysctl -p使得配置新配置的内核参数生效。系统优化这个内核对系统本身安全以及高并发都非常的有效（可以解决大量TIME_WAIT带来的无法访问使用、系统文件句柄数量超出等等）。

net.ipv4.tcp_timestamps = 1 #开启时间戳，配合tcp复用。如遇到局域网内的其他机器由于时间戳不同导致无法连接服务器，有可能是这个参数导致。注：阿里的slb会清理掉tcp_timestampsnet.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 #这个参数用于设置启用timewait快速回收net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 #参数设置为 1 ，表示允许将TIME_WAIT状态的socket重新用于新的TCP链接，该参数默认为180000，过多的TIME_WAIT套接字会使Web服务器变慢。net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1 #当服务器主动关闭链接时，选项决定了套接字保持在FIN-WAIT-2状态的时间。默认值是60秒。net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600 #当keepalive启动时，TCP发送keepalive消息的频度；默认是2小时，将其设置为10分钟，可以更快的清理无效链接。net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000#定义UDP和TCP链接的本地端口的取值范围。fs.file-max=65535 #表示最大可以打开的句柄数；

设置完以后执行命令sysctl -p使得配置新配置的内核参数生效。这个内核对系统本身安全以及高并发都非常的有效（可以解决大量TIME_WAIT带来的无法访问使用、系统文件句柄数量超出等等）。

‘玖’ 一般优化linux的内核，需要优化什么参数

首先要知道一点所有的TCP/IP的参数修改是临时的，因为它们都位于/PROC/SYS/NET目录下，如果想使参数长期保存，可以通过编辑/ETC/SYSCTL.CONF文件来实现，这里不做详细说明，只针对Linux的TCPIP内核参数优化列举相关参数：

1、为自动调优定义socket使用的内存

2、默认的TCP数据接收窗口大小（字节）

3、最大的TCP数据接收窗口

4、默认的TCP发送窗口大小

5、最大的TCP数据发送窗口

6、在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包速率快时，允许送到队列的数据包最大数目

7、定义了系统中每一个端口最大的监听队列长度

8、探测消息未获得相应时，重发该消息的间隔时间

9、在认定tcp连接失效之前，最多发送多少个keepalive探测消息等。

‘拾’ linux系统性能怎么优化

linux系统性能怎么优化
一、前提
我们可以在文章的开始就列出一个列表，列出可能影响Linux操作系统性能的一些调优参数，但这样做其实并没有什么价值。因为性能调优是一个非常困难的任务，它要求对硬件、操作系统、和应用都有着相当深入的了解。如果性能调优非常简单的话，那些我们要列出的调优参数早就写入硬件的微码或者操作系统中了，我们就没有必要再继续读这篇文章了。正如下图所示，服务器的性能受到很多因素的影响。
当面对一个使用单独IDE硬盘的，有20000用户的数据库服务器时，即使我们使用数周时间去调整I/O子系统也是徒劳无功的，通常一个新的驱动或者应用程序的一个更新(如SQL优化)却可以使这个服务器的性能得到明显的提升。正如我们前面提到的，不要忘记系统的性能是受多方面因素影响的。理解操作系统管理系统资源的方法将帮助我们在面对问题时更好的判断应该对哪个子系统进行调整。
二、Linux的CPU调度
任何计算机的基本功能都十分简单，那就是计算。为了实现计算的功能就必须有一个方法去管理计算资源、处理器和计算任务(也被叫做线程或者进程)。非常感谢Ingo Molnar，他为Linux内核带来了O(1)CPU调度器，区别于旧有的O(n)调度器，新的调度器是动态的，可以支持负载均衡，并以恒定的速度进行操作。
新调度器的可扩展性非常好，无论进程数量或者处理器数量，并且调度器本身的系统开销更少。新调取器的算法使用两个优先级队列。
引用
・活动运行队列
・过期运行队列
调度器的一个重要目标是根据优先级权限有效地为进程分配CPU 时间片，当分配完成后它被列在CPU的运行队列中，除了 CPU 的运行队列之外，还有一个过期运行队列。当活动运行队列中的一个任务用光自己的时间片之后，它就被移动到过期运行队列中。在移动过程中，会对其时间片重新进行计算。如果活动运行队列中已经没有某个给定优先级的任务了，那么指向活动运行队列和过期运行队列的指针就会交换，这样就可以让过期优先级列表变成活动优先级的列表。通常交互式进程(相对与实时进程而言)都有一个较高的优先级，它占有更长的时间片，比低优先级的进程获得更多的计算时间，但通过调度器自身的调整并不会使低优先级的进程完全被饿死。新调度器的优势是显着的改变Linux内核的可扩展性，使新内核可以更好的处理一些有大量进程、大量处理器组成的企业级应用。新的O(1)调度器包含仔2.6内核中，但是也向下兼容2.4内核。
新调度器另外一个重要的优势是体现在对NUMA(non-uniform memory architecture)和SMP(symmetric multithreading processors)的支持上，例如INTEL@的超线程技术。
改进的NUMA支持保证了负载均衡不会发生在CECs或者NUMA节点之间，除非发生一个节点的超出负载限度。
三、Linux的内存架构
今天我们面对选择32位操作系统还是64位操作系统的情况。对企业级用户它们之间最大的区别是64位操作系统可以支持大于4GB的内存寻址。从性能角度来讲，我们需要了解32位和64位操作系统都是如何进行物理内存和虚拟内存的映射的。
在上面图示中我们可以看到64位和32位Linux内核在寻址上有着显着的不同。
在32位架构中，比如IA-32，Linux内核可以直接寻址的范围只有物理内存的第一个GB(如果去掉保留部分还剩下896MB)，访问内存必须被映射到这小于1GB的所谓ZONE_NORMAL空间中，这个操作是由应用程序完成的。但是分配在ZONE_HIGHMEM中的内存页将导致性能的降低。
在另一方面，64位架构比如x86-64(也称作EM64T或者AMD64)。ZONE_NORMAL空间将扩展到64GB或者128GB(实际上可以更多，但是这个数值受到操作系统本身支持内存容量的限制)。正如我们看到的，使用64位操作系统我们排除了因ZONE_HIGHMEM部分内存对性能的影响的情况。
实际中，在32位架构下，由于上面所描述的内存寻址问题，对于大内存，高负载应用，会导致死机或严重缓慢等问题。虽然使用hugemen核心可缓解，但采取x86_64架构是最佳的解决办法。
四、虚拟内存管理
因为操作系统将内存都映射为虚拟内存，所以操作系统的物理内存结构对用户和应用来说通常都是不可见的。如果想要理解Linux系统内存的调优，我们必须了解Linux的虚拟内存机制。应用程序并不分配物理内存，而是向Linux内核请求一部分映射为虚拟内存的内存空间。如下图所示虚拟内存并不一定是映射物理内存中的空间，如果应用程序有一个大容量的请求，也可能会被映射到在磁盘子系统中的swap空间中。
另外要提到的是，通常应用程序不直接将数据写到磁盘子系统中，而是写入缓存和缓冲区中。Bdflush守护进程将定时将缓存或者缓冲区中的数据写到硬盘上。
Linux内核处理数据写入磁盘子系统和管理磁盘缓存是紧密联系在一起的。相对于其他的操作系统都是在内存中分配指定的一部分作为磁盘缓存，Linux处理内存更加有效，默认情况下虚拟内存管理器分配所有可用内存空间作为磁盘缓存，这就是为什么有时我们观察一个配置有数G内存的Linux系统可用内存只有20MB的原因。
同时Linux使用swap空间的机制也是相当高效率的，如上图所示虚拟内存空间是由物理内存和磁盘子系统中的swap空间共同组成的。如果虚拟内存管理器发现一个已经分配完成的内存分页已经长时间没有被调用，它将把这部分内存分页移到swap空间中。经常我们会发现一些守护进程，比如getty，会随系统启动但是却很少会被应用到。这时为了释放昂贵的主内存资源，系统会将这部分内存分页移动到swap空间中。上述就是Linux使用swap空间的机制，当swap分区使用超过50%时，并不意味着物理内存的使用已经达到瓶颈了，swap空间只是Linux内核更好的使用系统资源的一种方法。
简单理解：Swap usage只表示了Linux管理内存的有效性。对识别内存瓶颈来说，Swap In/Out才是一个比较又意义的依据，如果Swap In/Out的值长期保持在每秒200到300个页面通常就表示系统可能存在内存的瓶颈。下面的事例是好的状态：
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、模块化的I/O调度器
就象我们知道的Linux2.6内核为我们带来了很多新的特性，这其中就包括了新的I/O调度机制。旧的2.4内核使用一个单一的I/O调度器，2.6 内核为我们提供了四个可选择的I/O调度器。因为Linux系统应用在很广阔的范围里，不同的应用对I/O设备和负载的要求都不相同，例如一个笔记本电脑和一个10000用户的数据库服务器对I/O的要求肯定有着很大的区别。
引用
(1).Anticipatory
anticipatory I/O调度器创建假设一个块设备只有一个物理的查找磁头(例如一个单独的SATA硬盘)，正如anticipatory调度器名字一样，anticipatory调度器使用“anticipatory”的算法写入硬盘一个比较大的数据流代替写入多个随机的小的数据流，这样有可能导致写 I/O操作的一些延时。这个调度器适用于通常的一些应用，比如大部分的个人电脑。
(2).Complete Fair Queuing (CFQ)
Complete Fair Queuing(CFQ)调度器是Red Flag DC Server 5使用的标准算法。CFQ调度器使用QoS策略为系统内的所有任务分配相同的带宽。CFQ调度器适用于有大量计算进程的多用户系统。它试图避免进程被饿死和实现了比较低的延迟。
(3).Deadline
deadline调度器是使用deadline算法的轮询的调度器，提供对I/O子系统接近实时的操作，deadline调度器提供了很小的延迟和维持一个很好的磁盘吞吐量。如果使用deadline算法请确保进程资源分配不会出现问题。
(4).NOOP
NOOP调度器是一个简化的调度程序它只作最基本的合并与排序。与桌面系统的关系不是很大，主要用在一些特殊的软件与硬件环境下，这些软件与硬件一般都拥有自己的调度机制对内核支持的要求很小，这很适合一些嵌入式系统环境。作为桌面用户我们一般不会选择它。
六、网络子系统
新的网络中断缓和(NAPI)对网络子系统带来了改变，提高了大流量网络的性能。Linux内核在处理网络堆栈时，相比降低系统占用率和高吞吐量更关注可靠性和低延迟。所以在某些情况下，Linux建立一个防火墙或者文件、打印、数据库等企业级应用的性能可能会低于相同配置的Windows服务器。
在传统的处理网络封包的方式中，如下图蓝色箭头所描述的，一个以太网封包到达网卡接口后，如果MAC地址相符合会被送到网卡的缓冲区中。网卡然后将封包移到操作系统内核的网络缓冲区中并且对CPU发出一个硬中断，CPU会处理这个封包到相应的网络堆栈中，可能是一个TCP端口或者Apache应用中。
这是一个处理网络封包的简单的流程，但从中我们可以看到这个处理方式的缺点。正如我们看到的，每次适合网络封包到达网络接口都将对CPU发出一个硬中断信号，中断CPU正在处理的其他任务，导致切换动作和对CPU缓存的操作。你可能认为当只有少量的网络封包到达网卡的情况下这并不是个问题，但是千兆网络和现代的应用将带来每秒钟成千上万的网络数据，这就有可能对性能造成不良的影响。
正是因为这个情况，NAPI在处理网络通讯的时候引入了计数机制。对第一个封包，NAPI以传统的方式进行处理，但是对后面的封包，网卡引入了POLL 的轮询机制：如果一个封包在网卡DMA环的缓存中，就不再为这个封包申请新的中断，直到最后一个封包被处理或者缓冲区被耗尽。这样就有效的减少了因为过多的中断CPU对系统性能的影响。同时，NAPI通过创建可以被多处理器执行的软中断改善了系统的可扩展性。NAPI将为大量的企业级多处理器平台带来帮助，它要求一个启用NAPI的驱动程序。在今天很多驱动程序默认没有启用NAPI，这就为我们调优网络子系统的性能提供了更广阔的空间。
七、理解Linux调优参数
因为Linux是一个开源操作系统，所以又大量可用的性能监测工具。对这些工具的选择取决于你的个人喜好和对数据细节的要求。所有的性能监测工具都是按照同样的规则来工作的，所以无论你使用哪种监测工具都需要理解这些参数。下面列出了一些重要的参数，有效的理解它们是很有用处的。
(1)处理器参数
引用
・CPU utilization
这是一个很简单的参数，它直观的描述了每个CPU的利用率。在xSeries架构中，如果CPU的利用率长时间的超过80%，就可能是出现了处理器的瓶颈。
・Runable processes
这个值描述了正在准备被执行的进程，在一个持续时间里这个值不应该超过物理CPU数量的10倍，否则CPU方面就可能存在瓶颈。
・Blocked
描述了那些因为等待I/O操作结束而不能被执行的进程，Blocked可能指出你正面临I/O瓶颈。
・User time
描述了处理用户进程的百分比，包括nice time。如果User time的值很高，说明系统性能用在处理实际的工作。
・System time
描述了CPU花费在处理内核操作包括IRQ和软件中断上面的百分比。如果system time很高说明系统可能存在网络或者驱动堆栈方面的瓶颈。一个系统通常只花费很少的时间去处理内核的操作。
・Idle time
描述了CPU空闲的百分比。
・Nice time
描述了CPU花费在处理re-nicing进程的百分比。
・Context switch
系统中线程之间进行交换的数量。
・Waiting
CPU花费在等待I/O操作上的总时间，与blocked相似，一个系统不应该花费太多的时间在等待I/O操作上，否则你应该进一步检测I/O子系统是否存在瓶颈。
・Interrupts
Interrupts 值包括硬Interrupts和软Interrupts，硬Interrupts会对系统性能带来更多的不利影响。高的Interrupts值指出系统可能存在一个软件的瓶颈，可能是内核或者驱动程序。注意Interrupts值中包括CPU时钟导致的中断(现代的xServer系统每秒1000个 Interrupts值)。
(2)内存参数
引用
・Free memory
相比其他操作系统，Linux空闲内存的值不应该做为一个性能参考的重要指标，因为就像我们之前提到过的，Linux内核会分配大量没有被使用的内存作为文件系统的缓存，所以这个值通常都比较小。
・Swap usage
这 个值描述了已经被使用的swap空间。Swap usage只表示了Linux管理内存的有效性。对识别内存瓶颈来说，Swap In/Out才是一个比较又意义的依据，如果Swap In/Out的值长期保持在每秒200到300个页面通常就表示系统可能存在内存的瓶颈。
・Buffer and cache
这个值描述了为文件系统和块设备分配的缓存。在Red Flag DC Server 5版本中,你可以通过修改/proc/sys/vm中的page_cache_tuning来调整空闲内存中作为缓存的数量。
・Slabs
描述了内核使用的内存空间，注意内核的页面是不能被交换到磁盘上的。
・Active versus inactive memory
提供了关于系统内存的active内存信息，Inactive内存是被kswapd守护进程交换到磁盘上的空间。
(3)网络参数
引用
・Packets received and sent
这个参数表示了一个指定网卡接收和发送的数据包的数量。
・Bytes received and sent
这个参数表示了一个指定网卡接收和发送的数据包的字节数。
・Collisions per second
这个值提供了发生在指定网卡上的网络冲突的数量。持续的出现这个值代表在网络架构上出现了瓶颈，而不是在服务器端出现的问题。在正常配置的网络中冲突是非常少见的，除非用户的网络环境都是由hub组成。
・Packets dropped
这个值表示了被内核丢掉的数据包数量，可能是因为防火墙或者是网络缓存的缺乏。
・Overruns
Overruns表达了超出网络接口缓存的次数，这个参数应该和packets dropped值联系到一起来判断是否存在在网络缓存或者网络队列过长方面的瓶颈。
・Errors 这个值记录了标志为失败的帧的数量。这个可能由错误的网络配置或者部分网线损坏导致，在铜口千兆以太网环境中部分网线的损害是影响性能的一个重要因素。
(4)块设备参数
引用
・Iowait
CPU等待I/O操作所花费的时间。这个值持续很高通常可能是I/O瓶颈所导致的。
・Average queue length
I/O请求的数量，通常一个磁盘队列值为2到3为最佳情况，更高的值说明系统可能存在I/O瓶颈。
・Average wait
响应一个I/O操作的平均时间。Average wait包括实际I/O操作的时间和在I/O队列里等待的时间。
・Transfers per second
描述每秒执行多少次I/O操作(包括读和写)。Transfers per second的值与kBytes per second结合起来可以帮助你估计系统的平均传输块大小，这个传输块大小通常和磁盘子系统的条带化大小相符合可以获得最好的性能。
・Blocks read/write per second
这个值表达了每秒读写的blocks数量，在2.6内核中blocks是1024bytes，在早些的内核版本中blocks可以是不同的大小，从512bytes到4kb。
・Kilobytes per second read/write
按照kb为单位表示读写块设备的实际数据的数量。