Linux磁盘IO性能调优指南

1. 性能监控工具

在开始调优前，首先需要监控和识别瓶颈：

• iostat: iostat -x 1 查看磁盘IO统计
• iotop: iotop -o 查看实时IO进程
• vmstat: vmstat 1 查看系统整体IO情况
• dstat: dstat -d 综合监控工具
• sar: sar -d 1 系统活动报告工具

2. 文件系统优化

2.1 选择合适的文件系统

• XFS: 适合大文件和高并发
• ext4: 通用型，稳定性好
• Btrfs: 适合需要快照等高级特性
• ZFS: 企业级，功能丰富但资源消耗大

2.2 文件系统挂载选项

在/etc/fstab中调整挂载参数：

# 对于SSD
UUID=xxxx / xfs defaults,noatime,nodiratime,discard 0 0

# 对于HDD
UUID=xxxx / ext4 defaults,noatime,nodiratime,data=writeback,barrier=0 0 0

常用参数： - noatime/nodiratime: 减少访问时间更新 - discard: SSD TRIM支持 - data=writeback: 更激进的写入策略 - barrier=0: 禁用写入屏障(有风险)

3. I/O调度器优化

3.1 查看当前调度器

cat /sys/block/sdX/queue/scheduler

3.2 选择调度器

• CFQ (Completely Fair Queuing): 适合HDD，默认调度器
• Deadline: 适合数据库和延迟敏感应用
• NOOP: 适合SSD或虚拟化环境
• Kyber: 新调度器，适合现代SSD

3.3 修改调度器

临时修改：

echo deadline > /sys/block/sdX/queue/scheduler

永久修改(GRUB配置)：

# 在/etc/default/grub中添加
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="... elevator=deadline"

4. 块设备层优化

4.1 调整队列深度

# 查看当前队列深度
cat /sys/block/sdX/queue/nr_requests

# 设置队列深度(通常128-256)
echo 256 > /sys/block/sdX/queue/nr_requests

4.2 调整read_ahead值

# 查看当前预读值
blockdev --getra /dev/sdX

# 设置预读值(SSD可设为8或16)
blockdev --setra 16 /dev/sdX

5. 内核参数调优

在/etc/sysctl.conf中添加：

# 增加脏页回写阈值
vm.dirty_ratio = 40
vm.dirty_background_ratio = 10

# 调整swappiness(SSD建议设为1-10)
vm.swappiness = 10

# 调整IO调度参数
vm.vfs_cache_pressure = 50

应用修改：

sysctl -p

6. 应用层优化

• 使用ionice调整进程IO优先级：

  ionice -c2 -n0 -p PID
  

• 数据库应用：

  • 使用direct IO
  • 调整wal/journal设置
  • 考虑使用raw设备

• 对大文件操作使用O_DIRECT标志

7. 硬件考虑

• 使用SSD替代HDD
• 考虑RAID配置(RAID10适合性能敏感场景)
• 使用多路径IO(MPIO)提高吞吐量
• 考虑NVMe设备

8. 高级工具

• fio: 专业的IO基准测试工具
• blktrace: 块设备层跟踪工具
• perf: 系统性能分析工具
• bcc/eBPF: 高级性能分析工具集

注意事项

1. 调优前做好基准测试
2. 修改重要参数前备份系统
3. 生产环境谨慎调整激进参数
4. 监控调优后的效果
5. 不同工作负载需要不同的优化策略

通过以上方法，可以显著提高Linux系统的磁盘IO性能，但需要根据具体应用场景和工作负载进行针对性调整。