Linux服务器性能优化总结

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1. 引言

系统性能是一个多维度的综合指标，它不仅仅取决于应用程序本身的质量和底层硬件资源的多寡，更取决于操作系统（OS）作为中间层，能否将硬件资源高效、稳定地分配给应用程序。错误或保守的OS配置会成为性能瓶颈，无法充分发挥硬件和软件的全部潜力。

本文档聚焦于Linux操作系统层面的关键性能调优点，通过一系列易于操作的配置调整，旨在提升服务器在高并发、高I/O、高计算负载下的稳定性和吞吐量，为上层应用（如数据库、大数据平台、Web服务等）提供一个坚实且高效的基础运行环境。

2. 资源限制 (ulimit) 优化

优化目标：防止因单个用户或进程耗尽系统资源（如文件句柄、进程数）而导致的服务拒绝、意外崩溃或系统不稳定。

2.1 文件句柄数 (nofile)

• 说明：Linux中一切皆文件，网络连接（Socket）、打开的文件、监听的端口等都消耗文件描述符（句柄）。过小的限制会导致应用报"Too many open files"错误。
• 检查命令：ulimit -n
• 建议值：生产环境建议调整为 655350 或更高。
• 调整方法：

  # 临时调整（生效至下次重启或用户退出）
  ulimit -n 655350# 永久调整（对所有登录用户生效）
  echo -e '* soft nofile 655350\n* hard nofile 655350' >> /etc/security/limits.conf
  # 如需对特定用户生效，将 '*' 替换为用户名，如 'oracle soft nofile 655350'
  

2.2 用户进程数 (nproc)

• 说明：限制单个用户可创建的最大进程数。对于会频繁创建子进程的服务（如Java应用、PHP-FPM等），过小的限制会导致"fork: retry: Resource temporarily unavailable"错误。
• 检查命令：ulimit -u
• 建议值：生产环境建议 655350。
• 调整方法：

  # 临时调整
  ulimit -u 655350# 永久调整
  echo -e '* soft nproc 655350\n* hard nproc 655350' >> /etc/security/limits.conf
  # 注意：在 CentOS 7+ 系统中，可能还需修改 /etc/security/limits.d/20-nproc.conf 文件
  

3. 磁盘I/O调度算法优化

优化目标：为不同的存储介质（HDD/SSD）选择最合适的I/O请求排序策略，最大化磁盘吞吐量和响应速度。

• 调度算法对比：

  调度算法	特点	适用场景
  deadline	保证请求的截止时间，避免I/O饥饿	传统机械硬盘 (HDD)
  noop	简单的FIFO队列，无额外排序	SSD、NVMe、虚拟化环境（Guest OS）
  cfq	完全公平队列，为每个进程分配时间片	旧版本默认，现已逐渐淘汰
  kyber	针对现代低延迟设备（如SSD）优化	现代SSD
  bfq	预算公平队列，保证带宽公平性	桌面系统等需要公平性的场景

• 检查与调整方法：

  # 1. 查看磁盘设备名
  lsblk# 2. 检查当前磁盘调度算法（以 sdb 为例）
  cat /sys/block/sdb/queue/scheduler
  # 输出示例：`noop [deadline] cfq`，中括号[]内为当前生效的算法# 3. 临时调整（将sdb调整为noop）
  echo noop > /sys/block/sdb/queue/scheduler# 4. 永久调整（将命令写入启动脚本）
  echo 'echo noop > /sys/block/sdb/queue/scheduler' >> /etc/rc.d/rc.local
  chmod +x /etc/rc.d/rc.local
  

4. Swap分区管理

优化目标：平衡内存不足时的系统稳定性与极致性能需求。Swap可防止因内存耗尽而触发OOM Killer导致进程被强制杀死，但频繁的Swap交换（Swapping）会严重拖慢性能。

• 查看Swap状态：

  free -h
  cat /proc/meminfo | grep -i swap
  

4.1 禁用Swap（追求极致性能）

• 场景：适用于内存容量绝对充足（如远大于应用峰值需求）的数据密集型应用，如Redis、Elasticsearch、HBase等，以避免任何不可预测的I/O延迟。
• 操作方法：

  # 临时禁用所有Swap
  swapoff -a# 永久禁用：注释掉 /etc/fstab 中所有含 'swap' 的行
  sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
  

4.2 启用/创建Swap（保障系统稳定性）

• 场景：内存紧张或需要应对突发流量的通用服务器。
• 建议大小：通常为物理内存的 1~2倍，但最大一般不超过16GB。
• 操作方法（创建4G Swap文件）：

  # 创建Swap文件
  sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096
  # 或使用更快的 fallocate（但某些文件系统不支持）
  # sudo fallocate -l 4G /swapfilesudo chmod 600 /swapfile
  sudo mkswap /swapfile
  sudo swapon /swapfile# 永久生效
  echo '/swapfile none swap sw 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab
  

5. CPU性能模式调优

优化目标：让CPU始终以最高性能状态运行，避免因节能策略（频率动态调整）引入的性能波动和响应延迟。

• 安装工具：yum install kernel-tools 或 yum install cpupowerutils

• 检查当前策略：cpupower frequency-info

• 常用调速器 (Governor)：

  • performance：推荐。CPU始终以支持的最高主频运行。
  • powersave：CPU始终以最低主频运行。
  • ondemand：按需动态调整，较平衡。
  • schedutil：基于调度器负载调整，新一代默认策略。

• 调整方法：

  # 1. 检查CPU是否支持调整
  cpupower frequency-info --policy# 2. 临时设置为performance模式（对所有CPU核心生效）
  cpupower frequency-set -g performance
  # 或 echo performance | tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor# 3. 永久设置
  echo 'cpupower frequency-set -g performance' >> /etc/rc.d/rc.local
  chmod +x /etc/rc.d/rc.local
  

6. 内存分配策略 (Overcommit) 优化

优化目标：调整内核的内存分配策略，以满足特定应用（如数据库）的内存需求，避免因内核过于保守的拒绝分配而导致应用异常。

• 模式说明：

  • 0 (启发式overcommit，默认)：内核根据一些启发式算法判断是否有足够内存。
  • 1 (总是overcommit)：推荐用于数据库等内存消耗型应用。内核总是答应所有内存申请请求，实际物理内存只在真正写入时分配。风险是可能触发OOM Killer。
  • 2 (禁止overcommit)：分配内存总量不超过 Swap + RAM * overcommit_ratio%。

• 调整方法：

  # 查看当前设置
  cat /proc/sys/vm/overcommit_memory# 临时设置为模式1
  echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory# 永久设置为模式1
  echo "vm.overcommit_memory=1" >> /etc/sysctl.conf
  sysctl -p
  

7. 透明大页 (Transparent Hugepages - THP) 管理

优化目标：根据应用的内存访问模式决定是否启用THP。THP旨在通过减少TLB失效来提升性能，但其碎片整理过程可能对延迟敏感型应用（如数据库）产生负面性能影响。

• 检查状态：

  cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
  cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
  # 输出 `[always]` 表示启用，`[never]` 表示禁用，`[madvise]` 表示按建议启用。
  

• 建议：

  • 对于数据库（Oracle, MySQL, PostgreSQL等）、Redis：强烈建议禁用。
  • 对于科学计算、大数据处理（Hadoop）：通常受益，建议开启。

• 禁用方法（数据库场景）：

  # 临时禁用
  echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
  echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag# 永久禁用
  echo 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' >> /etc/rc.d/rc.local
  echo 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag' >> /etc/rc.d/rc.local
  chmod +x /etc/rc.d/rc.local
  

8. 网络参数调优

优化目标：优化TCP/IP协议栈行为，提升高并发网络连接下的处理能力、减少连接延迟和资源占用。

• 关键参数及建议：

  # 连接队列优化 (预防连接溢出、SYN Flood)
  net.core.somaxconn = 4096       # 增大监听队列长度
  net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 # 增大SYN队列长度
  net.ipv4.tcp_abort_on_overflow = 1  # 队列满时直接发送RST拒绝，快速失败# 连接状态优化 (快速回收端口资源)
  net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1       # 允许TIME-WAIT套接字用于新的TCP连接
  net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30   # 减少FIN-WAIT-2状态等待时间# 保活与检测
  net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600 # 减少不必要的保活包发送频率
  

• 应用方法：

  # 临时调整
  echo 4096 > /proc/sys/net/core/somaxconn
  # ... (其他参数同理)# 永久调整：将以下内容追加至 /etc/sysctl.conf
  cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
  net.core.somaxconn = 4096
  net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
  net.ipv4.tcp_abort_on_overflow = 1
  net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
  net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
  net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
  EOF# 使配置立即生效
  sysctl -p
  

9. 注意事项与最佳实践

1. 测试先行：任何生产环境的修改都应在测试环境充分验证。
2. 逐步调整：不要一次性修改所有参数，应逐个调整并观察效果，便于定位问题。
3. 监控验证：调整前后使用监控工具（如 vmstat, iostat, netstat, sar, top）对比系统指标（CPU、内存、I/O、网络）。
4. 文档记录：记录所有变更的配置、时间、理由及预期效果。
5. 理解业务：最优配置高度依赖于具体业务负载。数据库、Web服务器、文件服务器的优化侧重点各不相同。

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免责声明：本文档仅供参考。请根据您的具体硬件环境、工作负载和应用特性进行谨慎调整。不恰当的配置可能导致系统不稳定或性能下降。