如何通过Linux内核调优提升系统性能

在Linux服务器运维中，系统性能一直是我们关注的焦点之一。在运行高负载的服务时，系统性能的优化显得尤为重要。本文将介绍如何通过Linux内核调优来提升系统性能。

1. 开启大页支持

大页支持是Linux内核的一个特性，它允许我们将内存以更大的页大小分配，从而减少了内存管理开销。在大内存系统中使用大页支持可以提高系统的性能。

开启大页支持需要在系统启动时设置内核参数vm.nr_hugepages，该参数指定大页面的数量。我们可以编辑/etc/sysctl.conf文件并添加如下行：

vm.nr_hugepages = 1024

然后使用sysctl -p命令使更改生效。如果计算机有多个NUMA节点，我们可以分别设置每个NUMA节点上的大页。

echo 1024 > /sys/devices/system/node/node0/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages
echo 1024 > /sys/devices/system/node/node1/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

2. 调整文件描述符限制

Linux系统会限制每个进程可以打开的文件描述符的数量。如果我们运行高并发的服务，需要打开大量的文件描述符。为了避免系统在达到此限制时出现错误，我们需要调整该限制。

我们可以通过编辑/etc/security/limits.conf文件来进行调整。例如，下面的配置将限制每个用户的最大打开文件描述符数为65535：

* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

然后需要重新登录才能使更改生效。

3. 调整内核网络参数

Linux内核提供了一组网络参数，可以影响网络性能。这些参数通常在/etc/sysctl.conf文件中设置。下面是一些常见的参数及其相应的设置：

# 开启TCP快速打开
net.ipv4.tcp_fastopen = 3

# 开启TCP窗口缩放
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1

# 开启TCP拥塞控制
net.ipv4.tcp_congestion_control = cubic

# 提高TCP最大并发连接数
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535

# 提高TCP默认超时时间
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600

# 提高TCP写缓冲区大小
net.core.wmem_max = 33554432

# 提高UDP读缓冲区大小
net.core.rmem_max = 33554432

我们可以使用sysctl -p命令使更改生效。

4. 使用CPU性能调度程序

Linux内核提供了几种CPU性能调度程序，可以影响进程的执行顺序。如果我们运行高负载的服务，我们可能需要使用不同的调度程序来最大化CPU性能。

在Linux内核中，我们可以使用以下几种调度程序：

- CFS调度程序：完全公平调度程序，适合于普通的桌面和服务器系统。
- 实时调度程序：适用于对响应时间和延迟要求较高的实时应用程序。
- BFS调度程序：Brain Fuck调度程序，它是一个针对I/O密集型进程的高性能调度程序。

我们可以通过设置/proc/sys/kernel/sched_child_runs_first来更改默认的CFS调度程序行为。例如，下面的命令将CFS调度程序更改为以子进程优先：

echo 1 > /proc/sys/kernel/sched_child_runs_first

5. 调整内存页面交换

内存页面交换是Linux内核的一个功能，它可以将内存中不需要的页面写入磁盘以释放内存。如果我们运行高负载的服务，我们可能需要调整页面交换以避免性能下降。

我们可以使用sysctl命令调整页面交换参数。例如，下面的命令将调整页面交换的IO调度器为deadline：

sysctl -w vm.swappiness=10
sysctl -w vm.dirty_background_ratio=5
sysctl -w vm.dirty_ratio=10
sysctl -w vm.dirty_expire_centisecs=500
sysctl -w vm.dirty_writeback_centisecs=500
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler

在本文中，我们介绍了如何通过Linux内核调优来提升系统性能。这些技术包括开启大页支持、调整文件描述符限制、调整内核网络参数、使用CPU性能调度程序和调整内存页面交换等。通过这些调优和优化，我们可以最大化系统性能，并更好地满足高负载服务的需求。