優(yōu)化Linux系統(tǒng)硬盤

2024-07-21 02:37:16

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供稿：網(wǎng)友

　　作者：戈月　　
　　
　　在Windows系統(tǒng)中，磁盤碎片是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，假如不注重，系統(tǒng)性能可能被侵蝕。linux使用第二擴(kuò)展文件系統(tǒng)(ext2)，它以一種完全不同的方式處理文件存儲(chǔ)。 Linux沒(méi)有Windows系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那種問(wèn)題，這使得許多人認(rèn)為磁盤碎片化根本不是一個(gè)問(wèn)題。但是，這是不正確的。
　　
　　所有的文件系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移都趨向于碎片化。Linux文件系統(tǒng)減少了碎片化，但是并沒(méi)有消除。由于它不經(jīng)常出現(xiàn)，所以對(duì)于一個(gè)單用戶的工作站來(lái)說(shuō)，可能根本不是問(wèn)題。然而在繁忙的服務(wù)器中，隨著時(shí)間的過(guò)去，文件碎片化將降低硬盤性能，硬盤性能只有從硬盤讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)時(shí)才能注重到。下面是優(yōu)化Linux系統(tǒng)硬盤性能的一些具體措施。
　　
　　清理磁盤
　　
　　這種方法看上去很簡(jiǎn)單：清理磁盤驅(qū)動(dòng)器，刪除不需要的文件，清除所有需要被保存但將不被使用的文件。假如可能的話，清除多余的目錄，并減少子目錄的數(shù)目。這些建議似乎顯而易見(jiàn)，但是你會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，每個(gè)磁盤上確實(shí)積累了非常多的垃圾。釋放磁盤空間可以幫助系統(tǒng)更好地工作。
　　
　　整理磁盤碎片
　　
　　Linux系統(tǒng)上的磁盤碎片整理程序與Windows 98或Windows NT系統(tǒng)中的磁盤碎片整理程序不同。Windows 98引入FAT 32文件系統(tǒng)，雖然運(yùn)行Windows 98不必轉(zhuǎn)換為FAT 32文件系統(tǒng)。Windows可以被設(shè)置為使用FAT或一個(gè)叫NTFS的增強(qiáng)文件系統(tǒng)。所有這些文件系統(tǒng)以本質(zhì)上相同的方式處理文件存儲(chǔ)。
　　
　　Linux最好的整理磁盤碎片的方法是做一個(gè)完全的備份，重新格式化分區(qū)，然后從備份恢復(fù)文件。當(dāng)文件被存儲(chǔ)時(shí)，它們將被寫(xiě)到連續(xù)的塊中，它們不會(huì)碎片化。這是一個(gè)大工作，可能對(duì)于像/usr之類不經(jīng)常改變的程序分區(qū)是不必要的，但是它可以在一個(gè)多用戶系統(tǒng)的/home分區(qū)產(chǎn)生奇跡。它所花費(fèi)的時(shí)間與Windows NT服務(wù)器磁盤碎片整理花費(fèi)的時(shí)間大致上相同。
　　
　　假如硬盤性能仍不令人滿足，還有許多其它的步驟可以考慮，但是任何包含升級(jí)或購(gòu)買新設(shè)備的硬件解決方案可能會(huì)是昂貴的。
　　
　　從IDE升級(jí)到SCSI
　　
　　假如你的硬盤是一個(gè)IDE驅(qū)動(dòng)器，可以通過(guò)升級(jí)到SCSI驅(qū)動(dòng)器獲得更好的整體性能。因?yàn)镮DE控制器必須訪問(wèn)CPU，CPU和磁盤密集型操作可能變得非常緩慢。SCSI控制器不用通過(guò)CPU處理讀寫(xiě)。當(dāng)IDE驅(qū)動(dòng)器在讀或?qū)憰r(shí)，用戶可能會(huì)因?yàn)镃PU周期被IDE驅(qū)動(dòng)器占用而抱怨系統(tǒng)的緩慢。
　　
　　獲取更快的控制器和磁盤驅(qū)動(dòng)器
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)的SCSI控制器不能比標(biāo)準(zhǔn)的IDE控制器更快地讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，但是一些非常快的“UltraWide”SCSI控制器能夠使讀寫(xiě)速度有一個(gè)真正的飛躍。
　　
　　EIDE和UDMA控制器是非常快的IDE控制器。新的UDMA控制器能夠接近SCSI控制器的速度。UDMA控制器的頂級(jí)速度是猝發(fā)速度，但持續(xù)傳輸?shù)乃俣让黠@慢得多。IDE控制器包括UDMA，是嵌入在驅(qū)動(dòng)器本身中的。不需要購(gòu)買一個(gè)控制器，只要購(gòu)買一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，它就包含了控制器，可以獲得UDMA性能。
　　
　　磁盤驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常忽視的一個(gè)方面是磁盤本身的速度。磁盤的速度以rpm為單位給出，它代表每分鐘旋轉(zhuǎn)多少次。rpm越大，磁盤速度也越快。假如你有這方面的預(yù)算，大多數(shù)服務(wù)器系統(tǒng)廠商可提供7500rpm甚至10000rpm SCSI磁盤。標(biāo)準(zhǔn)SCSI和IDE磁盤提供5400rpm速度。
　　
　　使用多個(gè)控制器
　　
　　IDE和SCSI磁盤可以被鏈接。IDE鏈最多包括兩個(gè)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)SCSI鏈最多包括七個(gè)設(shè)備。假如在系統(tǒng)中有兩個(gè)或更多SCSI磁盤，很可能被鏈接到同一個(gè)控制器。這樣對(duì)大多數(shù)操作是足夠的，尤其是把計(jì)算機(jī)當(dāng)作單用戶的工作站時(shí)。但是假如有一個(gè)服務(wù)器，那么就能夠通過(guò)對(duì)每個(gè)SCSI驅(qū)動(dòng)器提供一個(gè)控制器改善性能。當(dāng)然，好的控制器是昂貴的。
　　
　　調(diào)整硬盤參數(shù)
　　
　　使用hdparm工具可以調(diào)整IDE硬盤性能，它設(shè)計(jì)時(shí)專門考慮了使用UDMA驅(qū)動(dòng)器。在缺省情況下，Linux使用是最安全的，但是設(shè)置訪問(wèn)IDE驅(qū)動(dòng)器是最慢的。缺省模式?jīng)]有利用UDMA可能的最快的性能。
　　
　　使用hdparm工具，通過(guò)激活下面的特性可以顯著地改善性能：
　　
　　◆ 32位支持缺省設(shè)置是16位；
　　
　　◆ 多部分訪問(wèn) 缺省設(shè)置是每次中斷單部分傳送。
　　
　　注重：在使用hdparm之前，確保對(duì)系統(tǒng)已經(jīng)做了完全的備份。使用hdparm改變IDE參數(shù)，假如出錯(cuò)可能會(huì)引起驅(qū)動(dòng)器上全部數(shù)據(jù)的丟失。
　　
　　hdparm可以提供關(guān)于硬盤的大量信息。打開(kāi)一個(gè)終端窗口，輸入下面命令獲取系統(tǒng)中第一個(gè)IDE驅(qū)動(dòng)器的信息（改變?cè)O(shè)備名獲取其它IDE驅(qū)動(dòng)器的信息）：
　　
　　hdparm -v /dev/had
　　
　　上面命令顯示出當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從驅(qū)動(dòng)器獲得的信息，包括驅(qū)動(dòng)器操作在16位或32位模式（I/O Support）下，是否為多部分訪問(wèn)（Multcount）。
關(guān)于磁盤驅(qū)動(dòng)器的更具體信息的顯示可使用-i參數(shù)。
　　
　　Hdparm也可以測(cè)試驅(qū)動(dòng)器傳輸速率。輸入命令測(cè)試系統(tǒng)中第一個(gè)IDE驅(qū)動(dòng)器：
　　
　　hdparm -Tt /dev/hda
　　
　　此測(cè)試可測(cè)量驅(qū)動(dòng)器直接讀和高速緩沖存儲(chǔ)器讀的速度。結(jié)果是一個(gè)優(yōu)化的“最好的事例”數(shù)字。改變驅(qū)動(dòng)器設(shè)置，激活32位傳輸，輸入下面的命令：
　　
　　hdparm -c3 /dev/hda
　　
　　-c3參數(shù)激活32位支持，使用-c0可以取消它。-c1參數(shù)也可激活32位支持并使用更少的內(nèi)存開(kāi)銷，但是在很多驅(qū)動(dòng)器下它不工作。
　　
　　大多數(shù)新IDE驅(qū)動(dòng)器支持多部分傳輸，但是Linux缺省設(shè)置為單部分傳輸。注重：這個(gè)設(shè)置在一些驅(qū)動(dòng)器上，激活多部分傳輸能引起文件系統(tǒng)的完全崩潰。這個(gè)問(wèn)題大多數(shù)發(fā)生在較老的驅(qū)動(dòng)器上。輸入下面的命令激活多部分傳輸：
　　
　　hdparm -m16 /dev/hda
　　
　　-m16參數(shù)激活16部分傳輸。除了西部數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器外，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為16或32部分是最合適的。西部數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器緩沖區(qū)小，當(dāng)設(shè)置大于8部分時(shí)性能將顯著下降。對(duì)西部數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，設(shè)置為4部分是最合適的。
　　
　　激活多部分訪問(wèn)能夠減少CPU負(fù)載30%～50%，同時(shí)可以增加數(shù)據(jù)傳輸速率到50%。使用-m0參數(shù)可以取消多部分傳輸。
　　
　　hdparm還有許多選項(xiàng)可設(shè)置硬盤驅(qū)動(dòng)器，在此不詳述。
　　
　　使用軟件RAID
　　
　　RAID廉價(jià)驅(qū)動(dòng)器的冗余陣列，也可以改善磁盤驅(qū)動(dòng)器性能和容量。Linux支持軟件RAID和硬件RAID。軟件RAID嵌入在Linux內(nèi)核中，比硬件RAID花費(fèi)要少得多。軟件RAID的惟一花費(fèi)就是購(gòu)買系統(tǒng)中的磁盤，但是軟件RAID不能使硬件RAID的性能增強(qiáng)。硬件RAID使用非凡設(shè)計(jì)的硬件，控制系統(tǒng)的多個(gè)磁盤。硬件RAID可能是昂貴的，但是得到的性能改善與之相匹配。RAID的基本思想是組合多個(gè)小的、廉價(jià)的磁盤驅(qū)動(dòng)器成為一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器陣列，提供與大型計(jì)算機(jī)中單個(gè)大驅(qū)動(dòng)器相同的性能級(jí)別。RAID驅(qū)動(dòng)器陣列對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)像單獨(dú)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，它也可以使用并行處理。磁盤讀寫(xiě)在RAID磁盤陣列的并行數(shù)據(jù)通路上同時(shí)進(jìn)行。
　　
　　IBM公司在加利福尼亞大學(xué)發(fā)起一項(xiàng)研究，得到RAID級(jí)別的一個(gè)最初定義。現(xiàn)在有六個(gè)已定義的RAID級(jí)別，如表1所示。
　　
　　表1 不同的RAID級(jí)別
　　優(yōu)化Linux系統(tǒng)硬盤

　　軟件RAID是級(jí)別0，它使多個(gè)硬盤看起來(lái)像一個(gè)磁盤，但是速度比任何單個(gè)磁盤快得多，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器被并行訪問(wèn)。軟件RAID可以用IDE或SCSI控制器，也可以使用任何磁盤組合。
　　
　　配置內(nèi)核參數(shù)
　　
　　通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)改善性能有時(shí)是很明顯的。假如你決定要這樣做一定要小心，因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)核的改變可能優(yōu)化系統(tǒng)，也可能引起系統(tǒng)崩潰。
　　
　　注重：不要在一個(gè)正在使用的系統(tǒng)上改變內(nèi)核參數(shù)，因?yàn)橛邢到y(tǒng)崩潰的危險(xiǎn)。因此，必須在一個(gè)沒(méi)有人使用的系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試。設(shè)置一個(gè)測(cè)試機(jī)器，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，確保所有工作正常。
　　
　　Tweak內(nèi)存性能
　　
　　在Linux中，可以Tweak系統(tǒng)內(nèi)存。假如碰到內(nèi)存不足錯(cuò)誤或者系統(tǒng)是用于網(wǎng)絡(luò)的，可以調(diào)整內(nèi)存分配設(shè)置。
　　
　　內(nèi)存一般以每頁(yè)4千字節(jié)分配。調(diào)整“空白頁(yè)”設(shè)置，可以在性能上有顯著的改善。打開(kāi)終端窗口，輸入下面的命令查看系統(tǒng)的當(dāng)前設(shè)置：
　　
　　cat /PRoc/sys/vm/freepages
　　
　　這樣將獲得三個(gè)數(shù)字，就像下面這樣：
　　
　　128 256 384
　　
　　這些是最小空白頁(yè)、空白頁(yè)低和空白頁(yè)高設(shè)置。這些值在啟動(dòng)時(shí)決定。最小設(shè)置是系統(tǒng)中內(nèi)存數(shù)量的兩倍；低設(shè)置是內(nèi)存數(shù)量的4倍；高設(shè)置是系統(tǒng)內(nèi)存的6倍；自由內(nèi)存不能小于最小空白頁(yè)數(shù)。
　　
　　假如空白頁(yè)數(shù)目低于空白頁(yè)高設(shè)置，則交換（使用磁盤空間分配到交換文件）開(kāi)始。當(dāng)達(dá)到空白頁(yè)低設(shè)置時(shí)，密集型交換開(kāi)始。
　　
　　增加空白頁(yè)高設(shè)置有時(shí)可以改善整體性能，比如試試增加高設(shè)置到1MB，用echo命令可以調(diào)整這個(gè)設(shè)置。使用樣本設(shè)置，輸入這個(gè)命令增加空白頁(yè)高設(shè)置到1MB：
　　
　　echo "128 256 1024" > /proc/sys/vm/freepages
　　
　　注重：當(dāng)系統(tǒng)還沒(méi)有被使用時(shí)測(cè)試這個(gè)設(shè)置，以確保在做任何調(diào)整時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)性能。這樣可以確定哪個(gè)設(shè)置對(duì)系統(tǒng)是最好的。

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