Linux系统调优与性能测试指南

一、系统调优基础

1. 系统监控工具

在进行调优前，需要先了解系统当前状态： - top/htop：实时监控系统资源使用情况 - vmstat：监控内存、进程、CPU活动等 - iostat：监控磁盘I/O情况 - netstat/ss：网络连接和统计信息 - dmesg：查看内核日志 - sar：系统活动报告工具（sysstat包）

2. 内核参数调优

通过修改/etc/sysctl.conf文件优化内核参数：

# 文件描述符限制
fs.file-max = 1000000

# 内存相关
vm.swappiness = 10
vm.vfs_cache_pressure = 50

# 网络调优
net.core.somaxconn = 4096
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

应用修改：sysctl -p

3. 文件系统调优

• 使用noatime或relatime挂载选项减少磁盘I/O
• 根据应用场景选择合适的文件系统（ext4/xfs/btrfs等）
• 调整文件系统日志模式

4. 磁盘I/O优化

• 使用deadline或noop调度器（SSD推荐noop）
• 调整预读值：blockdev --setra 4096 /dev/sda
• 考虑使用LVM或RAID优化磁盘性能

二、性能测试工具

1. CPU性能测试

• sysbench：sysbench cpu --cpu-max-prime=20000 run
• stress：模拟CPU负载
• Geekbench：综合性基准测试

2. 内存性能测试

• sysbench：sysbench memory --memory-block-size=1K --memory-total-size=10G run
• memtester：内存稳定性测试

3. 磁盘I/O测试

• fio：灵活的I/O测试工具

  [global]
  ioengine=libaio
  direct=1
  runtime=60
  
  [random-read]
  rw=randread
  bs=4k
  size=1G
  

• dd：简单测试（注意缓存影响）

  # 测试写入
  dd if=/dev/zero of=testfile bs=1G count=1 oflag=direct
  
  # 测试读取
  dd if=testfile of=/dev/null bs=1G count=1 iflag=direct
  

4. 网络性能测试

• iperf3：网络带宽测试

  # 服务器端
  iperf3 -s
  
  # 客户端
  iperf3 -c <server_ip> -t 30
  

• netperf：更全面的网络性能测试
• ping/traceroute：基本网络连通性和延迟测试

三、高级调优技术

1. CPU调度与亲和性

• 使用taskset设置CPU亲和性
• 使用chrt调整进程调度策略
• 考虑使用cgroups限制资源使用

2. 透明大页(THP)优化

# 查看当前状态
cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

# 禁用THP（某些场景下可能提升性能）
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

3. NUMA优化

• 使用numactl控制NUMA策略
• 查看NUMA状态：numastat

4. 数据库专用优化

• 调整预读值
• 优化I/O调度器
• 调整文件系统和挂载选项
• 数据库特定的配置优化（如MySQL的innodb_buffer_pool_size）

四、性能分析工具

1. perf：Linux性能分析工具

   perf top
   perf stat
   perf record
   

2. strace/ltrace：系统调用跟踪

3. eBPF工具集（BCC/BPFtrace）：

   • bpftrace
   • opensnoop
   • execsnoop
   • tcplife

4. 火焰图生成：

   perf record -F 99 -a -g -- sleep 30
   perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > perf.svg
   

五、调优方法论

1. 基准测试：调优前先建立性能基准
2. 一次只改一个参数：便于识别变化
3. 监控变化：每次修改后重新测试
4. 文档记录：记录所有修改和测试结果
5. 回滚计划：确保可以撤销不成功的修改

通过以上方法和工具的组合使用，可以系统地分析和提升Linux系统的性能。注意调优应根据具体应用场景进行，没有放之四海而皆准的最优配置。