Linux系统容量规划与资源管理指南

一、容量规划基础

1. 理解系统资源类型

• 计算资源：CPU核心数、处理能力
• 内存资源：物理内存、交换空间
• 存储资源：磁盘空间、I/O能力
• 网络资源：带宽、连接数

2. 容量规划步骤

1. 需求分析：了解业务需求和预期增长
2. 基准测试：测量当前资源使用情况
3. 趋势预测：基于历史数据预测未来需求
4. 资源分配：制定分配方案
5. 监控调整：持续监控并优化

二、资源监控工具

1. 基本监控命令

# CPU监控
top
htop
mpstat -P ALL 1

# 内存监控
free -m
vmstat 1

# 磁盘监控
df -h
iostat -x 1
iotop

# 网络监控
iftop
nload

2. 高级监控系统

• Prometheus + Grafana：强大的监控和可视化组合
• Zabbix：企业级监控解决方案
• Nagios：成熟的监控告警系统

三、资源管理策略

1. CPU资源管理

• 进程优先级：使用nice和renice调整
• CPU亲和性：使用taskset绑定进程到特定核心
• cgroups：限制进程组CPU使用率

# 使用cgroups限制CPU使用示例
cgcreate -g cpu:/limited_group
echo 50000 > /sys/fs/cgroup/cpu/limited_group/cpu.cfs_quota_us
echo 100000 > /sys/fs/cgroup/cpu/limited_group/cpu.cfs_period_us
echo $PID > /sys/fs/cgroup/cpu/limited_group/tasks

2. 内存管理

• 调整swappiness：sysctl vm.swappiness=10
• 使用tmpfs：将频繁访问的临时数据放入内存文件系统
• OOM Killer配置：调整/proc/sys/vm/overcommit_memory

3. 存储管理

• LVM：灵活管理磁盘空间

# LVM扩展示例
pvcreate /dev/sdb1
vgextend vg_name /dev/sdb1
lvextend -L +50G /dev/vg_name/lv_name
resize2fs /dev/vg_name/lv_name

• 磁盘配额：使用quota限制用户/组空间
• 文件系统选择：根据场景选择ext4/xfs/btrfs等

4. 网络资源管理

• 流量控制：使用tc工具
• 连接数限制：调整/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_max
• QoS策略：使用iptables或专用QoS工具

四、容量规划工具

1. 预测工具

• R或Python pandas：用于趋势分析和预测
• SAR数据分析：sar -f /var/log/sa/sa*

2. 压力测试工具

• stress：简单压力测试
• sysbench：综合基准测试

sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=20000 run
sysbench --test=memory --memory-block-size=1K --memory-total-size=10G run

五、最佳实践

1. 定期审查：至少每季度审查一次容量规划
2. 保留缓冲：保持20-30%的资源余量应对突发需求
3. 自动化监控：设置自动告警阈值
4. 文档记录：记录所有容量决策和变更
5. 测试环境：在生产变更前在测试环境验证

六、常见问题解决

1. 磁盘空间不足

# 快速查找大文件
find / -type f -size +100M -exec ls -lh {} \;

# 清理旧日志
journalctl --vacuum-size=500M

2. 内存不足

# 查找内存占用高的进程
ps aux --sort=-%mem | head

# 清理缓存
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

3. CPU过载

# 查找CPU密集型进程
ps aux --sort=-%cpu | head

# 使用taskset绑定CPU
taskset -cp 0,1 $PID

通过系统化的容量规划和资源管理，可以确保Linux系统稳定高效运行，同时为业务增长做好准备。