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云计算人才必须掌握什么?怎么学Linux性能优化?

  云计算人才必须掌握什么?怎么学Linux性能优化?Linux是一个基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统,具有免费使用和自由传播的特性。随着开源软件的发展以及云计算技术的革新,Linux成为云计算人才必须要掌握的技能之一。在接下来的分享中,优逸客小编就给大家简单介绍一下Linux性能优化之IO子系统。
 
  很多同学听过IO流,即以流的方式进行输入输出,其中流是一种抽象的概念,它代表了数据的无结构化传递。IO系统,英文全称为“Input output system”,中文全称为“输入输出系统”,由输入输出控制系统和外围设备两部分组成,是计算机系统的重要组成部分。
 

 
  云计算人才必须掌握什么 怎么学Linux性能优化
 
  作为Linux服务器来讲,最大的两个IO类型是磁盘IO和网络IO。一个完整的IO系统过程如下:
 
  1)一个用户进程通过write()系统调用发起写请求;
 
  2)内核更新对应的page cache;
 
  3)pdflush内核线程将page cache写入至磁盘中;
 
  4)文件系统层将每一个block buffer存放为一个bio结构体,并向块设备层提交一个写请求;
 
  5)块设备层从上层接受到请求,执行IO调度操作,并将请求放入IO请求队列中;
 
  6)设备驱动(如SCSI或其他设备驱动)完成写操作;
 
  7)磁盘设备固件执行对应的硬件操作,如磁盘的旋转、寻道等,数据被写入到磁盘扇区中。
 
  block layer处理bio请求,并将这些请求链接成一个队列,称作IO请求队列,这个连接的操作就称作IO调度(也叫IO elevator即电梯算法)。bio结构体是file system layer到block layer的接口。
 
  IO调度器的总体目标是减少磁盘的寻道时间(因此调度器都是针对机械硬盘进行优化的),IO调度器通过两种方式来减少磁盘寻道:合并和排序。
 
  合并即当两个或多个IO请求的是相邻的磁盘扇区,通过合并请求,多个IO请求只需要向磁盘发送一个请求指令,减少了磁盘的开销。
 
  排序就是将不能合并的IO请求,根据请求磁盘扇区的顺序,在请求队列中进行排序,使得磁头可以按照磁盘的旋转顺序的完成IO操作,可以减小磁盘的寻道次数。
 
  想要优化IO系统性能,我们可以采用以下几种方式:
 
  1)调整buffer、提高性能,就是调整队列数以及增加预读数。
 
  增加队列长度:/sys/block/vda(特定某设备)/queue/nr_requests
 
  增加预读数:/sys/block/vda(特定某设备)/queue/read_ahead_kb
 
  2)修改CFQ,以调节其性能,涉及参数文件:/sys/block/vda/queue/iosched/。
 
  比如对CFQ来讲,有以下几个值可以调整:
 
  back_seek_max
 
  反向寻道可能有负面影响,负载小的时候可以启用,否则不要使用反向寻道太多值。
 
  back_seek_penal
 
  反向寻道做惩罚,如果不得不使用反向寻道的话,那么必须对其做出一定惩罚,一旦做完惩罚之后,必须要正向寻道更多次数。
 
  fifo_expire_async
 
  用来控制异步请求等待时间长度,默认是250毫秒,过期之后无法满足的异步请求将会被移动到调度队列中,也就意味着要重新调度,通常这些值不需要调整。
 
  除了以上方法,IO优化的方法还有很多,大致思路是最好换SSD、调整raid级别、选择IO调度器、根据场景选择合适的文件系统、配置选定调度器的参数、使用工具进行分析优化结果是否理想、写在开机启动项里。
 
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