我要对Linux服务器进行调优,求一个磁盘和文件系统 I/O 性能分析的思路?

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我要对Linux服务器进行调优,求一个磁盘和文件系统 I/O 性能分析的思路?

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关于Linux云服务器磁盘和文件系统的 I/O 性能分析方法。当你使用 iostat ,发现磁盘 I/O 存在性能瓶颈(比如 I/O 使用率过高、响应时间过长或者等待队列长度突然增大等)后,可以再通过 pidstat、 vmstat 等,确认 I/O的来源。接着,再根据来源的不同,进一步分析文件系统和磁盘的使用率、缓存以及进程的 I/O等,从而揪出 I/O 问题的真凶。

磁盘和文件系统 I/O 性能分析

同 CPU 和内存性能类似,很多磁盘和文件系统的性能指标,也来源于 /proc 和 /sys 文件系统(比如 /proc/diskstats、/sys/block/sda/stat 等)。自然,它们也应该通过监控系统监控起 来。这样,当你收到 I/O 性能告警时,就可以从监控系统中,直接得到上图中的各项性能指标,从而加快性能定位的过程。

比如说,当你发现某块磁盘的 I/O 使用率为 100% 时,首先可以从监控系统中。找出 I/O 最多的进程。然后,再登录到进程所在的 Linux 服务器中,借助 strace、lsof、perf 等工具,分析该进程的 I/O 行为。最后,再结合应用程序的原理,找出大量 I/O 的原因。

 

 

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我要对Linux服务器进行调优,求一个网络性能分析的思路?

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Linux服务器网络性能,其实包含两类资源,即网络接口和内核资源。在网络性能优化的几个思路中,我也曾提到过,网络性能的分析,要从 Linux 网络协议栈的原理来切入。下图,就是Linux 网络协议栈的基本原理,包括应用层、套机字接口、传输层、网络层以及链路层等。

网络性能分析

而要分析网络的性能,自然也是要从这几个协议层入手,通过使用率、饱和度以及错误数这几类性能指标,观察是否存在性能问题。比如 :

在链路层,可以从网络接口的吞吐量、丢包、错误以及软中断和网络功能卸载等角度分析;
在网络层,可以从路由、分片、叠加网络等角度进行分析;
在传输层,可以从 TCP、UDP 的协议原理出发,从连接数、吞吐量、延迟、重传等角度进行分析;
在应用层,可以从应用层协议(如 HTTP 和 DNS)、请求数(QPS)、套接字缓存等角度进行分析。

同前面几种资源类似,网络的性能指标也都来源于内核,包括 /proc 文件系统(如/proc/net)、网络接口以及 conntrack 等内核模块。这些指标同样需要被监控系统监控。这 样,当你收到网络告警时,就可以从监控系统中,查询这些协议层的各项性能指标,从而更快定位出性能问题。

比如,当你收到网络不通的告警时,就可以从监控系统中,查找各个协议层的丢包指标,确认丢包所在的协议层。然后,从监控系统的数据中,确认网络带宽、缓冲区、连接跟踪数等软硬件, 是否存在性能瓶颈。最后,再登录到发生问题的 Linux 服务器中,借助 netstat、tcpdump、bcc 等工具,分析网络的收发数据,并且结合内核中的网络选项以及 TCP 等网络协议的原理,找出问题的来源。

 

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Linux常用内核参数

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Linux常用内核参数

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Linux常用内核参数表如下:

参数 描述
net.core.rmem_default 默认的TCP数据接收窗口大小(字节)。
net.core.rmem_max 最大的TCP数据接收窗口(字节)。
net.core.wmem_default 默认的TCP数据发送窗口大小(字节)。
net.core.wmem_max 最大的TCP数据发送窗口(字节)。
net.core.netdev_max_backlog 当内核处理速度比网卡接收速度慢时,这部分多出来的包就会被保存在网卡的接收队列上,而该参数说明了这个队列的数量上限。在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时,允许送到队列的数据包的最大数目。
net.core.somaxconn 该参数定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度,是个全局参数。该参数和net.ipv4.tcp_max_syn_backlog有关联,后者指的是还在三次握手的半连接的上限,该参数指的是处于ESTABLISHED的数量上限。若您的ECS实例业务负载很高,则有必要调高该参数。listen(2)函数中的参数backlog 同样是指明监听的端口处于ESTABLISHED的数量上限,当backlog大于net.core.somaxconn时,以net.core.somaxconn参数为准。
net.core.optmem_max 表示每个套接字所允许的最大缓冲区的大小。
net.ipv4.tcp_mem 确定TCP栈应该如何反映内存使用,每个值的单位都是内存页(通常是4KB)。
第一个值是内存使用的下限。
第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限。
第三个值是内存使用的上限。在这个层次上可以将报文丢弃,从而减少对内存的使用。对于较大的BDP可以增大这些值(其单位是内存页而不是字节)。
net.ipv4.tcp_rmem 为自动调优定义Socket使用的内存。
第一个值是为Socket接收缓冲区分配的最少字节数。
第二个值是默认值(该值会被rmem_default覆盖),缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值。
第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数(该值会被rmem_max覆盖)。
net.ipv4.tcp_wmem 为自动调优定义Socket使用的内存。
第一个值是为Socket发送缓冲区分配的最少字节数。
第二个值是默认值(该值会被wmem_default覆盖),缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值。
第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数(该值会被wmem_max覆盖)。
net.ipv4.tcp_keepalive_time TCP发送keepalive探测消息的间隔时间(秒),用于确认TCP连接是否有效。
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl 探测消息未获得响应时,重发该消息的间隔时间(秒)。
net.ipv4.tcp_keepalive_probes 在认定TCP连接失效之前,最多发送多少个keepalive探测消息。
net.ipv4.tcp_sack 启用有选择的应答(1表示启用),通过有选择地应答乱序接收到的报文来提高性能,让发送者只发送丢失的报文段,(对于广域网通信来说)这个选项应该启用,但是会增加对CPU的占用。
net.ipv4.tcp_fack 启用转发应答,可以进行有选择应答(SACK)从而减少拥塞情况的发生,这个选项也应该启用。
net.ipv4.tcp_timestamps TCP时间戳(会在TCP包头增加12B),以一种比重发超时更精确的方法(参考RFC 1323)来启用对RTT的计算,为实现更好的性能应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_window_scaling 启用RFC 1323定义的window scaling,要支持超过64KB的TCP窗口,必须启用该值(1表示启用),TCP窗口最大至1GB,TCP连接双方都启用时才生效。
net.ipv4.tcp_syncookies 该参数表示是否打开TCP同步标签(SYN_COOKIES),内核必须开启并编译CONFIG_SYN_COOKIES,SYN_COOKIES可以防止一个套接字在有过多试图连接到达时,引起过载。默认值0表示关闭。
当该参数被设置为1,且SYN_RECV队列满了之后,内核会对SYN包的回复做一定的修改,即在响应的SYN+ACK包中,初始的序列号是由源IP+Port、目的IP+Port及时间这五个参数共同计算出一个值组成精心组装的TCP包。由于ACK包中确认的序列号并不是之前计算出的值,恶意攻击者无法响应或误判,而请求者会根据收到的SYN+ACK包做正确的响应。启用net.ipv4.tcp_syncookies后,会忽略net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
net.ipv4.tcp_tw_reuse 表示是否允许将处于TIME-WAIT状态的Socket(TIME-WAIT的端口)用于新的TCP连接。
net.ipv4.tcp_tw_recycle 能够更快地回收TIME-WAIT套接字。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 对于本端断开的Socket连接,TCP保持在FIN-WAIT-2状态的时间(秒)。对方可能会断开连接或一直不结束连接或不可预料的进程死亡。
net.ipv4.ip_local_port_range 表示TCP/UDP协议允许使用的本地端口号。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 该参数决定了系统中处于SYN_RECV状态的TCP连接数量。SYN_RECV状态指的是当系统收到SYN后,作为SYN+ACK响应后等待对方回复三次握手阶段中的最后一个ACK的阶段。对于还未获得对方确认的连接请求,可保存在队列中的最大数目。如果服务器经常出现过载,可以尝试增加这个数字。默认为1024。
net.ipv4.tcp_low_latency 允许TCP/IP栈适应在高吞吐量情况下低延时的情况,这个选项应该禁用。
net.ipv4.tcp_westwood 启用发送者端的拥塞控制算法,它可以维护对吞吐量的评估,并试图对带宽的整体利用情况进行优化,对于WAN通信来说应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_bic 为快速长距离网络启用Binary Increase Congestion,这样可以更好地利用以GB速度进行操作的链接,对于WAN通信应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 该参数设置系统的TIME_WAIT的数量,如果超过默认值则会被立即清除。默认为180000。
net.ipv4.tcp_synack_retries 指明了处于SYN_RECV状态时重传SYN+ACK包的次数。
net.ipv4.tcp_abort_on_overflow 设置该参数为1时,当系统在短时间内收到了大量的请求,而相关的应用程序未能处理时,就会发送Reset包直接终止这些链接。建议通过优化应用程序的效率来提高处理能力,而不是简单地Reset。默认值为0。
net.ipv4.route.max_size 内核所允许的最大路由数目。
net.ipv4.ip_forward 接口间转发报文。
net.ipv4.ip_default_ttl 报文可以经过的最大跳数。
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established 在指定之间内,已经建立的连接如果没有活动,则通过iptables进行清除。
net.netfilter.nf_conntrack_max 哈希表项最大值。

查看和修改Linux实例内核参数

在修改内核参数前,需要注意以下几点:

  • 从实际需求出发,尽量有相关数据的支撑,不建议随意调整内核参数。
  • 了解参数的具体作用,需注意同类型或版本的环境中,内核参数可能有所不同。
  • 备份ECS实例中的重要数据。关于如何备份数据请参见创建快照。

本文提供以下两种修改Linux实例内核参数的方法。

方法一:通过/proc/sys/目录查看和修改内核参数

/proc/sys/目录是Linux内核在启动后生成的伪目录,其目录下的net文件夹中存放了当前系统中开启的所有内核参数,目录树结构与参数的完整名称相关,如net.ipv4.tcp_tw_recycle,它对应的文件是/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle文件,文件的内容就是参数值。方法一中修改的参数值仅在当前运行中生效,系统重启后会回滚到历史值,一般用于临时性验证修改的效果。若需要永久性修改,请参见方法二。

  • 查看内核参数:使用cat命令查看对应文件的内容,执行以下命令,查看net.ipv4.tcp_tw_recycle的值。
    cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle
  • 修改内核参数:使用echo命令修改内核参数对应的文件,执行以下命令,将net.ipv4.tcp_tw_recycle的值修改为0。
    echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle

方法二:通过sysctl.conf文件查看和修改内核参数

  • 查看内核参数:执行sysctl -a命令,查看当前系统中生效的所有参数,系统显示类似如下。
    net.ipv4.tcp_app_win = 31
    net.ipv4.tcp_adv_win_scale = 2
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
    net.ipv4.tcp_frto = 2
    net.ipv4.tcp_frto_response = 0
    net.ipv4.tcp_low_latency = 0
    net.ipv4.tcp_no_metrics_save = 0
    net.ipv4.tcp_moderate_rcvbuf = 1
    net.ipv4.tcp_tso_win_divisor = 3
    net.ipv4.tcp_congestion_control = cubic
    net.ipv4.tcp_abc = 0
    net.ipv4.tcp_mtu_probing = 0
    net.ipv4.tcp_base_mss = 512
    net.ipv4.tcp_workaround_signed_windows = 0
    net.ipv4.tcp_challenge_ack_limit = 1000
    net.ipv4.tcp_limit_output_bytes = 262144
    net.ipv4.tcp_dma_copybreak = 4096
    net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 1
    net.ipv4.cipso_cache_enable = 1
    net.ipv4.cipso_cache_bucket_size = 10
    net.ipv4.cipso_rbm_optfmt = 0
    net.ipv4.cipso_rbm_strictvalid = 1
  • 通过以下两种方式,修改内核参数。

    说明:调整内核参数后,内核处于不稳定状态,请务必重启实例。

    • 执行以下命令,临时修改内核参数。
      /sbin/sysctl -w kernel.parameter="[$Example]"

      说明:[$Example]为参数值,如sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle="0"命令,将参数值改为0。

    • 通过修改配置文件的方式修改内核参数。
      1. 执行以下命令,修改/etc/sysctl.conf文件中的参数。
        vi /etc/sysctl.conf
      2. 执行以下命令,使配置生效。
        /sbin/sysctl -p

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阿里云数据库MySQL如何设置不区分表名大小写?

问题场景:

阿里云数据库MySQL如何设置不区分表名大小写?

凯铧互联技术回复:本文主要介绍MySQL如何设置不区分表名大小写。
一般情况下Linux服务器默认安装MySQL的数据库表名是区分大小写的,如果阿里云服务器ECS上安装的MySQL不支持表名区分大小写,则按照如下方法操作即可。
1.使用root登录,修改/etc/my.cnf 文件,在[mysqld]节点下,加入一行lower_case_table_names=1。
注意:以实际my.cnf配置文件路径为准。
2.重启MySQL即可。

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