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Linux性能优化:CPU篇

本文主要帮助理解 CPU相关的性能指标、常见的 CPU性能问题以及解决方案梳理。

系统平均负载：表示处于可运行或不可中断状态的平均进程数。

可运行进程：使用 CPU或等待使用 CPU的进程

不可中断状态进程：正在等待某些 IO访问，一般是和硬件交互，不可被打断

查看系统平均负载：首先使用 top命令查看进程运行状态，查看系统平均负载：这里的 load average表示系统最近 1分钟、5分钟、15分钟的系统瓶颈负载。

查看 CPU核信息：通过 lscpu查看 CPU信息，通过 cat/proc/cpuinfo查看每个 CPU核的信息。

系统平均负载升高的原因：系统平均负载升高意味着 CPU使用率上升，但不一定有必然联系。CPU密集型计算任务较多一般系统平均负载会上升，但如果 IO密集型任务较多也会导致系统平均负载升高。

案例问题排查：使用 stress工具压测试 CPU，以便定位和排查 CPU问题。

CPU问题排查：使用 stress-c 1模拟 CPU高负载情况，使用 uptime和 mpstat查看负载变化情况。

IO问题排查：使用 stress-i 1模拟 IO瓶颈问题，使用 uptime和 mpstat查看 IO消耗。

进程数过多问题排查：使用 stress-c 24模拟执行 24个进程，使用 uptime和 mpstat查看系统处理状态。

总结工具：使用 mpstat、pidstat、top和 uptime进行问题排查。

CPU上下文切换：CPU上下文切换分为进程上下文切换、线程上下文切换以及中断上下文切换。进程上下文切换涉及特权模式切换，线程上下文切换包括 2种情况，中断上下文切换不会与进程上下文切换同时发生。

查看系统上下文切换：使用 vmstat工具查看系统的内存、CPU上下文切换以及中断次数。

案例问题排查：使用 sysbench工具模拟上下文切换问题。

分析上下文切换问题：使用 pidstat查看当前 CPU信息和具体的进程上下文切换信息。

分析中断问题：查看系统的软中断和硬中断（内核中断），重点关注重调度中断。

总结 CPU使用率：除了系统负载、上下文切换信息，CPU使用率信息是最直观的 CPU问题指标，可以使用 top、ps、pidstat等工具查询 CPU使用率高的进程。

CPU使用率问题排查：平均负载、上下文切换、CPU缓存命中率是主要方面。可以使用性能指标工具进行排查，例如 uptime、top、vmstat、mpstat、sar、/proc/stat等。

系统上下文切换问题排查：使用 vmstat、sysbench、pidstat等工具进行排查。

总结优化方向：性能优化需要从程序优化、系统优化等多方面进行。可以参考极客时间、腾讯技术等资源进行学习。

Linux系统性能优化:七个实战经验

Linux系统性能优化实战：7个实用经验

在Linux系统管理中，性能优化是关键任务。遇到系统不稳定、响应缓慢等问题时，我们常常需要从深层次分析，而非简单归咎于操作系统本身。性能优化涉及多个层面，包括但不限于系统设置、网络配置、硬件资源和应用层面的排查。

影响Linux性能的因素众多，如CPU、内存、磁盘I/O和网络，这些环节相互影响，任何一点问题都可能导致性能下降。例如，CPU使用率过高可能源于系统资源分配、应用程序的性能瓶颈，或内存泄漏。排查时，可以使用top、vmstat、perf等工具进行性能分析，快速定位问题所在。

对于内存、磁盘I/O和网络性能的优化，可以通过监控工具如free、iostat、netstat等，结合内存泄漏检测、进程跟踪和协议分析来找出问题。例如，内存不足时，应关注内存分配和使用历史，磁盘I/O瓶颈则需观察文件系统和进程的I/O行为。

在系统负载过高时，关键在于综合分析CPU、内存和I/O的使用情况，以确定瓶颈。同时，利用ps和iotop等命令可以找出占用资源最多的进程，从而针对性地优化。

对于内存计算不准确的问题，需要理解free和/proc/meminfo的统计差异，结合实时监控工具获取更准确的数据。此外，合理配置交换分区以应对内存不足，但要避免过度依赖。

在TCP优化方面，需要根据不同场景调整内核参数，如减少TIME_WAIT状态的连接，优化SYN FLOOD攻击防御，以及调整Keepalive参数以保持连接的稳定性。

Linux性能优化并非易事，需要系统地理解硬件和网络原理，掌握相关工具的使用。本文提供的7个实战经验，旨在帮助运维人员提升Linux系统的性能和可靠性，是每个运维人员必备的技能。

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Linux内核优化提高系统稳定性与性能linux内核优化

应用领域的一致性和应用程序的及时稳定，以及计算机或网络系统运算效能是Linux系统服务重要属性。Linux系统性能受了硬件环境与内核参数设置的影响，需要通过调整内核参数来提高服务的系统稳定性与性能。

优化Linux内核的实践是在确定性能瓶颈的情况下，根据实际负载情况以及系统性能要求来调节内核性能参数，使其达到最佳的运行状态。Linux内核提供了许多可以调节的参数，利用这些参数，可以实现Linux系统的优化。

Linux内核优化有很多方式可以使用。最常用的一种方式是使用grub，grub是一种引导Linux系统的实用程序，可以在系统启动过程中设置系统参数，比如：内存设置、throttling、IO调整及改变处理器架构等，可以明显提高系统性能。

另外一种改进Linux内核性能的方法是使用Linux内核模块，一些专业的性能调节模块可以提供系统的优化，模块可以改变内核参数来释放系统的资源，同时不会影响系统的稳定性。例如：Kernel-based Virtual Machine(KVM)，KVM是一种专业的Linux内核模块，可以调节内核的虚拟机参数来提升系统运行效率，同时保证系统的安全性与稳定性。

最后需要提醒的是，Linux内核优化是一项关键技术，修改参数要慎重，以免损害系统稳定性与安全性。因此，在进行Linux内核优化之前，最好先使用官方发布的Linux内核，熟悉Linux内核实现原理，以及各个组件的功能，有效的指导后续优化操作，以达到最佳的性能优化效果。