运维基础（9）Linux性能调优三大系统

这个系统好慢、网站又打不开了，太卡了，又没响应了！”相信大家都遇到过这种抱怨，这是应用系统出现了性能问题，需要性能调优。

性能调优，要求对计算机硬件、操作系统和应用有相当深入的了解。

调节三者之间的关系，实现整个系统（硬件、操作系统、应用）的性能最优化，不断满足现有的业务需求。

获得更好的系统性能
满足不断增加的业务需求

通过性能调优，可以用更少的硬件资源，支撑更大量的业务发展，从而达到节省硬件投资的目的。

同时，可以在资源有限，不能扩容的情况下，提升系统的响应能力，从而为用户带来更好的使用体验。

我们重点说一下在进行性能优化时，硬件、操作系统、应用程序这三大系统，需要关注的一些细节和具体的优化思路：

硬件优化。主要是对硬件选型，例如 CPU、内存、磁盘、网卡等。
操作系统优化。主要包含了操作系统的系统参数、内核参数、进程参数、文件系统、磁盘 IO 等。
应用程序优化。主要包含对应用软件优化，例如：Apache、Nginx、Redis、MySQL、Keepalived、Kafka 等。

下面展开介绍这三大系统优化。

硬件优化

在上线一个业务系统之前，首先需要进行硬件采购。硬件采购的标准是业务系统的运行特点和对资源的占用情况。

举例一：如果要上线一套 Redis 集群

Redis 是内存数据库，特点是占用内存会非常大。采购的时候要重点考虑的硬件资源就是内存，第一内存要大，第二内存资源要可扩展。

Redis 对磁盘读、写并不会很频繁，同时，占用的磁盘空间也不会太大。对磁盘的采购，可以不需要太大的磁盘空间，普通的 SAS 磁盘即可。

举例二：如果要上线的是一套数据库系统

数据库系统的特点是比较耗费 CPU，也比较耗费内存，对数据安全性要求很高。

无论你使用的是 MySQL、SQL Server 还是 Oralce，都需要配置足够快的 CPU，足够大的内存，足够稳定可靠的硬盘，同时硬盘需要做 RAID，RAID10 最好。

操作系统优化

操作系统介于硬件和应用之间，起到一个承上启下的作用。

相关的系统参数设置关系到内存、IO 的调用机制、文件系统的使用效率、进程调度的优先级。

基于 Linux 操作系统的性能优化，具体的优化包含如下几个方面：

操作系统安装优化
进程管理调优
内存资源调优
IO 调度调优
文件系统调优
网络传输调优

下图展示了 Linux 的内部结构以及与硬件的协助机制，非常重要。

最底层，是硬件设备(Hardware)；往上是固化到硬件中的程序(Firmware)；接着是设备驱动程序(Driver)，是一种特定形式的软件程序，实现与硬件设备的交互。

操作系统层面的组成部分，首先是系统内核(Kernel)，在内核基础之上是系统库、共享库等系统运行必须的库文件(Libraries)。

最上层是系统中运行的应用程序(Applications)，就是我们在系统中安装的各种应用软件，例如 MySQL、Samba、FTP 等。

由此可知，操作系统优化是一个从底层硬件到上层软件应用，逐级优化的过程。

应用程序优化

最直观的表现是从日志中发现异常，然后根据日志中的异样进行综合判断得出优化结论。

最容易忽略的是代码优化，有些性能问题完全是代码不合理。比如，for 循环次数过多、作了很多无谓的条件判断、相同逻辑重复多次等。

在排除代码层面的问题后，就需要考虑架构层面、参数配置层面等方面的问题。

架构层面的调优包括读写分离、多从库负载均衡、水平和垂直分库分表，还需要的调优手段有连接池调优、数据库参数调优等。

最后，通过一个对 MySQL 数据库进行调优，简单总结一下需要关注的方面有哪些：

MySQL 安装编译优化
MySQL 配置文件优化
MySQL 存储引擎优化
优化表类型（MyISAM 或 InnoDB）
查询缓存优化
SQL 语句优化
锁机制优化
MySQL 服务器优化（操作系统参数、存储盘换 SSD 等）

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