如何优化您的Linux服务器以支持高性能应用程序？
在 Linux 上运行高性能应用程序不仅需要强大的硬件，还需要对 操作系统、 内核参数和软件堆栈进行仔细调整。适当的优化确保了更低的延迟、更高的吞吐量和更好的可靠性，这在托管数据库、Web 应用程序或大规模计算密集型工作负载时至关重要。
保持系统精简
高性能服务器应仅运行必要的服务。额外的守护进程会消耗 CPU 周期、内存和 I/O 带宽，从而减少可用于关键工作负载的资源。首先审计启用的系统服务：
禁用不必要的服务，例如蓝牙、打印系统或自动发现守护进程：
仅保留不可或缺的组件，例如 SSH、防火墙服务、监控代理和应用程序守护进程。这可以最小化性能开销和攻击面。
优化 CPU 调度
Linux 默认使用完全公平调度器 (CFS)，在进程之间平衡 CPU 时间。对于对延迟敏感或实时的工作负载，请考虑：
通过 renice 调整进程优先级：
使用 chrt 分配实时调度：
将进程绑定到特定的 CPU 核心，以减少缓存未命中和上下文切换：
这些方法提高了 CPU 的可预测性，并减少了数据库、VoIP 或流媒体应用程序等工作负载的延迟变化。
调整内存管理
高效的内存利用对性能至关重要：
减少交换以避免在具有足够 RAM 的服务器上出现延迟峰值：
调整文件系统缓存压力以保留数据库的元数据：
禁用透明大页 (THP)，并为 PostgreSQL、Oracle 或 JVM 等工作负载配置显式大页，以减少 TLB 未命中并确保一致性能：
控制内存超分配行为以确保稳定性：
将这些设置保留在 /etc/sysctl.conf 中，或将它们添加到 /etc/sysctl.d/ 中，以确保在重启时的一致性。
增强磁盘和 I/O 性能
磁盘 I/O 通常是高性能应用程序的主要瓶颈。
选择合适的 I/O 调度程序。对于 SSD，使用 none 或 mq-deadline：
注意：在具有 blk-mq 的系统上，调度程序配置在 /sys/block/<device>/mq/ 下。
使用性能导向的选项挂载文件系统：
使用高性能文件系统：XFS 适用于并发密集型工作负载，ext4 配置了日志选项以提高吞吐量。
考虑使用 RAID 以实现冗余和聚合带宽，但根据工作负载选择级别：数据库使用 RAID 10，临时计算工作负载使用 RAID 0。
网络栈优化
高性能和网络密集型应用程序需要 TCP/IP 栈调整：
增加文件描述符：
通过编辑 /etc/security/limits.conf 使其持久化。
增加 TCP 缓冲区大小：
启用 TCP 快速打开以减少握手延迟：
为多核 NIC 启用 IRQ 平衡以分配中断：
注意：对于超低延迟网络 (DPDK 工作负载)，通常禁用 irqbalance，并手动固定 IRQ。
调整其他内核参数，例如 net.core.netdev_max_backlog，并启用接收端缩放 (RSS) 或接收数据包转发 (RPS)，以在核心之间平衡数据包处理。
内核和系统级调整
现代应用程序受益于更深入的内核调整：
增加内存数据库的共享内存限制：
提高最大打开文件描述符：
使用 cgroups 和命名空间在容器化或多租户环境中高效分配和隔离资源。
对于极端响应性（例如实时交易、电信工作负载），考虑使用实时或低延迟内核，例如 PREEMPT_RT。
应用级优化
系统级调整必须与特定应用程序的调整相辅相成：
- 数据库（MySQL/PostgreSQL）：调整缓冲池、检查点间隔、缓存，并启用连接池。
- Web 服务器（Nginx/Apache）：增加工作进程，配置保持活动超时，启用缓存和压缩。
- Java 应用程序：分配适当的堆大小，使用 G1GC 或 ZGC 垃圾收集器，并为对延迟敏感的工作负载调整 JVM 标志。
- 虚拟化环境：调整虚拟机监控程序的 I/O 和网络设置，并仔细分配 vCPU/vRAM 资源。
监控和基准测试
优化只有在测量的情况下才有效。
- 使用 htop、iotop 和 vmstat 进行实时监控。
- 基准测试系统组件：
使用 sysbench 测试 CPU 和数据库。
使用 fio 测试磁盘。
使用 iperf3 测试网络吞吐量。
实施 Prometheus 的持续监控，并使用 Grafana 可视化指标。
定期分析性能趋势和日志数据有助于检测回归并验证改进。
结论
优化 Linux 服务器以支持高性能应用程序需要一种整体方法：剥离不必要的服务，调整 CPU 和内存，优化存储和网络，并根据性能配置应用程序。通过迭代基准测试和监控，这些改进将原始硬件转化为可预测、低延迟和可靠的性能，确保高负载工作负载能够在不妥协的情况下大规模运行。