Linux 文件系统IO性能优化【转】

转自：https://blog.csdn.net/doitsjz/article/details/50837569

对于LINUX SA来讲，服务器性能是须要咱们特别关注的，包括CPU、IO、内存等等系统的优化变得相当重要，这里转载一篇很是不错的关于IO优化的文章，供你们参考和学习：

1、关于页面缓存的信息，能够用

cat /proc/meminfo 
看到。其中的Cached 指用于pagecache的内存大小（diskcache-SwapCache）。随着写入缓存页，Dirty 的值会增长。
一旦开始把缓存页写入硬盘,Writeback的值会增长直到写入结束。 Linux 用pdflush进程把数据从缓存页写入硬盘，查看有多少个pdflush进程
cat /proc/sys/vm/nr_pdflush_threadspdflush的行为受/proc/sys/vm中的参数的控制
/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs (default 500): 
1/100秒, 多长时间唤醒pdflush将缓存页数据写入硬盘。默认5秒唤醒2个（更多个）线程。
若是wrteback的时间长于dirty_writeback_centisecs的时间，可能会出问题。

 

pdflush的第一件事是读取
/proc/sys/vm/dirty_expire_centiseconds (default 3000)
1/100秒。缓存页里数据的过时时间(旧数据)，在下一个周期内被写入硬盘。默认30秒是一个很长的时间。

第二件事是判断内存是否到了要写入硬盘的限额，由参数决定：
/proc/sys/vm/dirty_background_ratio (default 10)
百分值，保留过时页缓存（脏页缓存）的最大值。是以MmeFree+Cached-Mapped的值为基准的

pdflush写入硬盘看两个参数：
1 数据在页缓存中是否超出30秒，若是是，标记为脏页缓存;
2 脏页缓存是否达到工做内存的10%;

如下参数也会影响到pdflush
/proc/sys/vm/dirty_ratio (default 40)
总内存的最大百分比，系统所能拥有的最大脏页缓存的总量。超过这个值，开启pdflush写入硬盘。若是cache增加快于pdflush，那么整个系统在40%的时候遇到I/O瓶颈，全部的I/O都要等待cache被pdflush进硬盘后才能从新开始。

对于有高度写入操做的系统
dirty_background_ratio: 主要调整参数。若是须要把缓存持续的而不是一会儿大量的写入硬盘，下降这个值。
dirty_ratio：        第二调整参数。

Swapping参数
/proc/sys/vm/swappiness
默认，linux倾向于从物理内存映射到硬盘缓存，保持硬盘缓存尽量大。未用的页缓存会被放进swap区。
数值为0，将会避免使用swapping
100，将会尽可能使用swapping
少用swapping会增长程序的响应速度；多用swapping将会提升系统的可用性。

若是有大量的写操做，为避免I/O的长时间等待，能够设置：
$ echo 5 > /proc/sys/vm/dirty_background_ratio
$ echo 10 > /proc/sys/vm/dirty_ratio

文件系统数据缓冲须要频繁的内存分配。加大保留内存的值能提高系统速度和稳定。小于8G的内存，保留内存为64M，大于8G的设置为256M
$ echo 65536 > /proc/sys/vm/min_free_kbytes

I/O 调度器
cat /sys/block/[disk]/queue/scheduler

4中调度算法
noop anticipatory deadline [cfq] 
deadline :    deadline 算法保证对既定的IO请求以最小的延迟时间。
anticipatory：    有个IO发生后，若是又有进程请求IO，则产生一个默认6ms猜想时间，猜想下一个进程请求IO是干什么。这对于随机读取会形成较大的延时。
对数据库应用很糟糕，而对于Web Server等则会表现不错。
cfq:        对每一个进程维护一个IO队列，各个进程发来的IO请求会被cfq以轮循方式处理，对每个IO请求都是公平。适合离散读的应用。
noop:        对全部IO请求都用FIFO队列形式处理。默认IO不会存在性能问题。

改变调度器
$ echo deadline > /sys/block/sdX/queue/scheduler
对于数据库服务器，deadline算法是推荐的。

提升调度器请求队列的
$ echo 4096 > /sys/block/sdX/queue/nr_requests

有大量的读请求，默认的请求队列应付不过来，能够提升这个值。缺点是要牺牲必定的内存。
为了增长连续读取的吞吐量，能够增长预读数据量。预读的实际值是自适应的，因此使用一个较高的值，不会下降小型随机存取的性能。
$ echo 4096 > /sys/block/sdX/queue/read_ahead_kb
若是LINUX判断一个进程在顺序读取文件，那么它会提早读取进程所需文件的数据，放在缓存中。

服务器遇到磁盘写活动高峰，致使请求处理延迟很是大（超过3秒）。经过调整内核参数，将写活动的高峰分布成频繁的屡次写，每次写入的数据比较少。这样能够把尖峰的写操做削平成屡次写操做。以这种方式执行的效率比较低，由于内核不太有机会组合写操做。但对于繁忙的服务器，写操做将更一致地进行，并将极大地改进交互式性能。

<strong>/proc/sys/vm/dirty_ratio </strong>

控制文件系统的写缓冲区的大小，单位是百分比，表示占系统内存的百分比，表示当写缓冲使用到系统内存多少的时候，开始向磁盘写出数据。增大之会使用更多系统内存用于磁盘写缓冲，也能够极大提升系统的写性能。可是，当你须要持续、恒定的写入场合时，应该下降其数值。

<strong>/proc/sys/vm/dirty_background_ratio</strong>

控制文件系统的pdflush进程，在什么时候刷新磁盘。单位是百分比，表示系统内存的百分比，pdflush用于将内存中的内容和文件系统进行同步，好比说,当一个文件在内存中进行修改,pdflush负责将它写回硬盘.每当内存中的垃圾页（dirty page）超过10%的时候,pdflush就会将这些页面备份回硬盘.增大之会使用更多系统内存用于磁盘写缓冲，也能够极大提升系统的写性能。可是，当你须要持续、恒定的写入场合时，应该下降其数值：

<strong>/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs</strong>

控制内核的脏数据刷新进程pdflush的运行间隔。单位是 1/100 秒。缺省数值是500，也就是 5 秒。若是你的系统是持续地写入动做，那么实际上仍是下降这个数值比较好，这样能够把尖峰的写操做削平成屡次写操做。
若是你的系统是短时间地尖峰式的写操做，而且写入数据不大（几十M/次）且内存有比较多富裕，那么应该增大此数值。
该参数的设置应该小于dirty_expire_centisecs，但也不能过小，过小I/O太频繁，反而
使系统性能降低。具体可能须要在生产环境上测试。听说1:6 (dirty_expire_centisecs  : dirty_writeback_centisecs )的比例比较好。

<strong>/proc/sys/vm/dirty_expire_centisecs</strong>

声明Linux内核写缓冲区里面的数据多“旧”了以后，pdflush进程就开始考虑写到磁盘中去。单位是 1/100秒。缺省是 30000，也就是 30 秒的数据就算旧了，将会刷新磁盘。对于特别重载的写操做来讲，这个值适当缩小也是好的，但也不能缩小太多，由于缩小太多也会致使IO提升太快。
固然，若是你的系统内存比较大，而且写入模式是间歇式的，而且每次写入的数据不大（好比几十M），那么这个值仍是大些的好。

<strong>/proc/sys/vm/vfs_cache_pressure</strong>

表示内核回收用于directory和inode   cache内存的倾向；缺省值100表示内核将根据pagecache和swapcache，把directory和inode   cache保持在一个合理的百分比；下降该值低于100，将致使内核倾向于保留directory和inode   cache；增长该值超过100，将致使内核倾向于回收directory和inode   cache

<strong>/proc/sys/vm/min_free_kbytes</strong>

表示强制Linux   VM最低保留多少空闲内存（Kbytes）。
缺省设置：724（512M物理内存）

<strong>/proc/sys/vm/nr_pdflush_threads</strong>

表示当前正在运行的pdflush进程数量，在I/O负载高的状况下，内核会自动增长更多的pdflush进程。

<strong>/proc/sys/vm/overcommit_memory</strong>

指定了内核针对内存分配的策略，其值能够是0、一、2。

0，   表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；若是有足够的可用内存，内存申请容许；不然，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。

1，   表示内核容许分配全部的物理内存，而无论当前的内存状态如何。

2，   表示内核容许分配超过全部物理内存和交换空间总和的内存（参照overcommit_ratio）。

缺省设置：0

<strong>/proc/sys/vm/overcommit_ratio</strong>

若是overcommit_memory=2，能够过载内存的百分比，经过如下公式来计算系统总体可用内存。系统可分配内存=交换空间+物理内存*overcommit_ratio/100
缺省设置：50（%）

<strong>/proc/sys/vm/page-cluster</strong>

表示在写一次到swap区的时候写入的页面数量，0表示1页，1表示2页，2表示4页。
缺省设置：3（2的3次方，8页）

<strong>/proc/sys/vm/swapiness</strong>

表示系统进行交换行为的程度，数值（0-100）越高，越可能发生磁盘交换。

更改：
/etc/sysctl.conf

<strong>vm.dirty_ratio = 40</strong>

sysctl -p

查看：

<strong>find /proc/sys/vm -name dirty* -print | while read name; do echo $name ;cat ${<strong>name</strong> </strong>