Linux性能优化
2024-08-27 10:06:34 0 举报AI智能生成
linux性能优化方向
作者其他创作
大纲/内容
文件系统
文件系统原理
虚拟文件系统
VFS架构与功能
VFS对象管理
VFS与具体文件系统的交互
VFS缓存机制
缓存策略
缓存一致性维护
文件系统I/O栈
I/O请求处理流程
请求生成与分发
请求执行与响应
I/O调度算法
电梯算法
Noop算法
文件系统缓存
缓存层次结构
页缓存
目录项缓存
缓存管理策略
LRU算法
时钟算法
文件系统种类
本地文件系统
EXT4
XFS
网络文件系统
NFS
SMB/CIFS
性能指标
容量
总容量与可用容量
分区规划
动态扩容
IOPS
随机读写IOPS
影响因素分析
顺序读写IOPS
优化策略
缓存命中率
缓存命中率计算
命中率公式
缓存命中率优化
调整缓存策略
性能剖析
df工具
磁盘空间使用情况
文件系统占用分析
strace工具
系统调用跟踪
I/O调用分析
vmstat工具
系统虚拟内存统计
内存与I/O性能评估
sar工具
系统活动报告
I/O性能监控
perf工具
性能分析工具
热点函数识别
proc文件系统
进程信息查看
I/O相关参数
调优方法
文件系统选型
根据应用场景选择
大数据存储需求
高性能I/O需求
利用文件系统缓存
优化缓存策略
调整缓存大小
优化缓存淘汰算法
I/O隔离
I/O队列隔离
多队列技术
I/O优先级调度
优先级分配策略
Linux内核
内核原理
内核态与用户态的交互
系统调用机制
系统调用号与函数映射
系统调用上下文切换
中断与异常处理
中断描述符表
异常处理流程
内存管理机制
物理内存与虚拟内存映射
页表与页帧
内存分配与回收策略
内存保护机制
访问权限控制
越界访问检测
进程与线程管理
进程描述符与任务队列
进程状态与调度
进程间通信机制
线程实现与同步
互斥锁与条件变量
信号量与事件
设备驱动与文件系统
字符设备与块设备驱动
设备注册与初始化
设备I/O操作
VFS虚拟文件系统
文件操作接口
文件系统挂载与卸载
性能剖析
BPF（Berkeley Packet Filter）技术
BPF程序编写与加载
BPF程序结构
BPF程序附加点
BPF性能监控与调优
网络性能监控
系统调用追踪
perf工具使用
perf事件与计数器
硬件事件
软件事件
perf报告与火焰图
性能瓶颈定位
火焰图生成与分析
proc文件系统探索
系统运行状态监控
CPU与内存使用情况
进程与线程信息
内核参数与配置
可调整内核参数
内核配置选项
内核调优
内核选项配置
启动参数调整
GRUB配置优化
内核命令行参数
内核模块管理
模块加载与卸载
模块依赖关系
性能优化策略
CPU性能优化
CPU亲和性设置
进程优先级调整
内存管理优化
内存碎片整理
内存页回收策略
安全与稳定性增强
内核补丁与更新
安全漏洞修复
性能改进补丁
系统稳定性监控
崩溃日志分析
系统稳定性测试
应用程序
应用程序分类与性能指标
常见应用程序类型
Web应用
桌面应用
移动应用
服务器应用
性能指标概述
吞吐量
响应时间
资源使用率
并发用户数
性能剖析技术
USE方法
使用率分析
饱和度监测
错误检测与定位
进程剖析
进程状态监控
资源使用率分析
I/O剖析与优化
系统调用追踪
热点函数识别
动态追踪技术
APM（应用性能管理）
实时监控与报警
性能瓶颈定位
历史数据分析
用户行为追踪
调优方法与策略
逻辑简化与重构
减少不必要的功能
优化业务逻辑流程
代码清理与重构
编程语言与框架选择
选择高效语言
利用框架优势
避免语言特性陷阱
算法调优
优化算法复杂度
使用高效数据结构
算法并行化
非阻塞I/O与异步处理
非阻塞I/O模型
异步编程模式
并发控制策略
利用缓存与缓冲区
缓存策略设计
缓冲区管理
缓存一致性维护
异步处理与并发控制
并发模型选择
线程池与任务队列
锁机制与无锁编程
垃圾回收与内存管理
垃圾回收机制优化
内存泄漏检测与修复
内存分配与释放策略
架构设计
空间换时间
缓存机制
缓存策略设计
LRU缓存替换策略
FIFO缓存替换策略
缓存一致性管理
写回策略
写直通策略
缓存失效处理
时间失效
空间失效
缓冲区技术
输入缓冲区设计
环形缓冲区
动态缓冲区调整
输出缓冲区设计
批量处理输出
优先级输出队列
缓冲区溢出处理
阻塞等待
数据丢弃
冗余数据存储
数据备份策略
全量备份
增量备份
数据冗余校验
CRC校验
MD5校验
冗余数据恢复
自动恢复机制
手动恢复流程
时间换空间
数据压缩编码
无损压缩算法
Huffman编码
LZ77算法
有损压缩算法
JPEG图像压缩
MP3音频压缩
页面交换技术
虚拟内存管理
页面置换算法
页面分配策略
页面文件优化
碎片整理
压缩页面文件
并行处理
多线程编程
线程同步机制
互斥锁
条件变量
线程池管理
动态线程池
静态线程池
线程安全设计
无状态设计
锁粒度控制
多进程架构
进程间通信
管道通信
消息队列
进程调度优化
优先级调度
轮转调度
进程资源隔离
命名空间隔离
文件系统隔离
分布式系统
分布式缓存
Redis集群
Memcached集群
分布式数据库
MySQL集群
NoSQL数据库
分布式任务调度
Apache Mesos
Kubernetes
异步处理
异步I/O操作
非阻塞I/O
事件驱动模型
回调机制
异步文件读写
AIO接口
libaio库
消息队列通信
消息队列选型
RabbitMQ
Kafka
消息队列管理
消息确认机制
消息持久化
消息队列监控
性能监控
故障预警
时间通知机制
定时任务调度
Cron作业
Quartz框架
延时任务处理
延迟队列
时间轮算法
周期性任务触发
周期性检查
定时任务优化
性能监控
时间序列分析
历史趋势分析
日趋势分析
周趋势分析
月趋势分析
年趋势分析
性能模型构建
性能基线设定
性能瓶颈识别
性能优化策略
性能模型验证
未来趋势预测
季节性趋势预测
周期性趋势预测
趋势外推预测
基于机器学习的预测
服务调用追踪
服务调用流程跟踪
请求发起跟踪
服务处理跟踪
响应返回跟踪
异常处理跟踪
服务调用性能分析
响应时间分析
吞吐量分析
并发处理能力分析
资源利用率分析
服务调用链拓扑展示
服务调用关系图
服务依赖分析
调用链异常检测
调用链性能瓶颈定位
数据可视化
趋势图
折线图
面积图
柱状图
堆叠图
散点图
二维散点图
三维散点图
气泡图
密度图
热图
区域热图
网格热图
层次热图
聚类热图
饼图
基本饼图
环形图
多层饼图
百分比堆叠饼图
告警通知
阀值选择
静态阀值
动态阀值
智能阀值
自定义阀值
报警测量
实时报警
周期性报警
累积性报警
组合条件报警
通知渠道
邮件通知
短信通知
即时通讯通知
语音电话通知
性能测试
明确需求
系统资源需求
CPU与内存需求
不同业务场景下的资源占用
资源峰值预测
磁盘与网络带宽需求
数据传输速率要求
存储空间规划
应用程序需求
功能性能测试指标
响应时间要求
吞吐量目标
稳定性与可靠性要求
无故障运行时间
异常处理机制
环境假设
合理的假设
网络条件假设
带宽限制
延迟模拟
系统配置假设
硬件规格
操作系统版本
生产环境模拟
物理环境模拟
温度与湿度控制
防尘与防静电措施
软件环境模拟
中间件配置
依赖服务部署
生产负载模拟
用户行为模拟
并发用户数
用户操作频率
数据流量模拟
数据生成策略
数据传输模式
性能测试
基准测试
单用户性能测试
功能验证
基础性能数据收集
多用户基准测试
并发能力评估
系统稳定性验证
负载测试
递增负载测试
性能瓶颈识别
负载承受能力评估
长时间负载测试
系统稳定性验证
资源消耗趋势分析
压力测试
极限负载测试
系统崩溃点探索
资源耗尽情况分析
恢复测试
系统恢复时间评估
数据恢复能力验证
结果分析
应用程序瓶颈
代码优化建议
算法改进
数据结构优化
架构调整建议
微服务化
负载均衡策略
数据库瓶颈
SQL优化
查询语句优化
索引优化
数据库配置调整
连接池配置
缓存策略
系统资源瓶颈
资源扩容建议
硬件升级
资源分配调整
资源监控与预警
监控工具部署
预警机制建立
CPU性能优化
进程与CPU原理
进程与线程的区别与联系
CPU调度机制
时间片轮转调度
优先级调度
中断系统
中断处理流程
中断优先级管理
CPU缓存机制
缓存层次结构
缓存一致性协议
NUMA架构优化
NUMA节点分配策略
NUMA内存访问优化
性能指标
平均负载分析
CPU使用率详解
用户CPU与系统CPU
IOWAIT、软中断、硬中断
窃取CPU与客户CPU
上下文切换监控
自愿上下文切换
非自愿上下文切换
CPU缓存命中率评估
性能剖析工具
top/ps命令使用
vmstat/mpstat/sar工具
pidstat/strace/perf工具
execsnoop/proc文件系统
调优方法
进程CPU资源限制策略
进程优先级调整实践
中断负载均衡实现
CPU缓存优化技巧
NUMA架构下的性能调优
内存优化
内存原理
地址空间管理
用户空间与内核空间
物理地址与虚拟地址映射
虚拟内存
页面置换算法
内存页面状态管理
内存分配与回收
伙伴系统
Slab分配器
内存碎片整理
缓存与缓冲区
页缓存
缓冲区缓存
SWAP
SWAP空间配置
SWAP使用策略
性能指标
系统内存使用量
总内存与可用内存
内存使用率
进程内存使用量
RSS与VSZ
内存泄漏检测
缓存与缓冲区命中率
页缓存命中率
缓冲区缓存命中率
SWAP使用量
SWAP使用情况监控
SWAP性能影响
性能剖析
工具使用
free命令
内存总量与使用情况
SWAP使用情况
top命令
进程内存占用
CPU与内存负载
sar命令
系统性能历史数据
内存使用情况趋势
vmstat命令
虚拟内存统计
系统负载与内存活动
cachestat命令
缓存命中率统计
cachetop命令
实时缓存使用情况
memleak工具
内存泄漏检测与分析
proc文件系统
内存相关信息获取
进程内存映射
调优方法
利用缓存与缓冲区
优化缓存策略
调整缓存大小
优化缓存替换算法
提升缓冲区效率
调整缓冲区大小
减少缓冲区等待时间
减少swap使用
SWAP配置优化
合理设置SWAP大小
禁用SWAP
减少SWAP触发条件
优化内存分配策略
减少动态内存分配
静态内存分配
预分配内存池
减少内存碎片
内存池管理
内存池大小调整
内存池回收策略
优化NUMA
NUMA架构理解
NUMA节点与内存分布
NUMA访问延迟
NUMA优化策略
进程与数据亲和性设置
内存分配策略优化
限制进程内存资源
ulimit设置
限制进程最大内存使用量
限制核心文件大小
cgroup内存限制
cgroup配置与使用
精细控制进程内存资源
使用HugePage
HugePage原理
大页内存管理
减少TLB miss
HugePage配置与使用
内核参数设置
应用程序适配
网络
网络原理
网络配置
网络设备选择与部署
交换机配置
路由器配置
防火墙配置
网络拓扑设计
星型拓扑
环型拓扑
网状拓扑
总线型拓扑
TCP/IP协议
IP协议详解
IPv4地址分配
IPv6地址结构
TCP协议机制
三次握手
四次挥手
流量控制
拥塞控制
网络收发流程
数据包封装与解封装
数据链路层封装
网络层封装
传输层封装
数据帧传输过程
物理层传输
数据链路层传输
网络层转发
传输层交付
高级路由
静态路由配置
默认路由
特定路由
动态路由协议
RIP协议
OSPF协议
BGP协议
路由表管理
路由表更新
路由表优化
网络QoS
QoS基本概念
服务类型
流量分类
QoS实施策略
队列管理
拥塞避免
流量整形
网络防火墙
防火墙类型
包过滤防火墙
状态检测防火墙
应用层网关防火墙
防火墙配置与管理
规则设置
日志审计
性能监控
C10K与C100K问题
C10K问题背景
并发连接挑战
传统解决方案限制
C10K解决方案
事件驱动模型
多线程/多进程模型
C100K扩展
硬件加速
软件优化
性能指标
吞吐量
BPS（比特每秒）
理论最大值计算
实际测量方法
QPS（每秒查询数）
Web服务器性能评估
数据库查询性能
PPS（每秒包数）
网络设备性能
网络带宽利用率
延迟
网络延迟
传输延迟
传播延迟
处理延迟
队列延迟
应用延迟
数据库查询响应时间
Web页面加载时间
丢包
丢包原因分析
网络拥塞
设备故障
配置错误
丢包率监测
工具使用
日志分析
TCP重传
TCP重传机制
超时重传
快速重传
TCP重传优化
调整超时时间
增加缓冲区大小
性能剖析
ethtools
网卡状态监测
速度与双工模式
错误统计
sar
系统活动报告
CPU使用情况
内存使用情况
ping
网络连通性测试
延迟测量
丢包率检测
netstat
网络连接统计
TCP连接状态
UDP使用情况
ss
socket统计信息
比netstat更快
更多细节展示
ifstat
网络接口统计
实时流量监测
历史数据记录
ifconfig
网络接口配置
IP地址配置
子网掩码设置
tcpdump
网络抓包工具
过滤条件设置
数据包分析
wireshark
图形化网络协议分析器
协议层次结构展示
数据包解码
iptables
Linux防火墙规则配置
规则链管理
匹配条件与动作
traceroute
路由追踪工具
路径选择分析
网络延迟测量
ipcontrack
IP连接跟踪
连接状态监控
安全审计
perf
Linux性能分析工具
CPU性能分析
内存访问分析
调优方法
网卡调优
MTU调整
优化数据包大小
减少分片
队列长度设置
减少延迟
避免丢包
链路聚合
提高带宽
增强可靠性
协议调优
HTTP协议优化
HTTP/2与HTTP/3
头部压缩
TCP协议调优
TCP参数调整
TCP缓冲区设置
Overlay网络优化
封装效率提升
跨域通信优化
资源控制
QoS策略实施
流量分类与标记
优先级队列管理
内核调优
NAT调优
优化NAT表项管理
动态调整NAT表项生命周期
基于流量模式的表项老化策略
基于资源利用率的表项扩容机制
优化NAT查找效率
多级哈希表加速查找
缓存命中优化策略
负载均衡与流量分散
基于源地址的哈希分配
源地址模运算均衡
源地址范围划分
基于目标地址的智能选择
根据服务器负载动态调整
考虑网络延迟与带宽
功能卸载
网络协议栈卸载
TCP/IP协议栈卸载到硬件
硬件加速TCP连接建立
硬件处理TCP校验和
加密解密功能卸载
硬件加密解密引擎集成
卸载策略与性能优化
中断处理优化
中断合并与去抖
根据中断类型定制合并策略
动态调整去抖时间阈值
中断线程化
中断处理线程化设计
线程资源分配与调度
负载均衡
软件负载均衡器配置
负载均衡算法选择
轮询算法
最少连接数算法
加权轮询算法
会话保持与故障转移
基于源IP的会话保持
故障节点自动剔除与恢复
硬件负载均衡器部署
硬件选型与配置
高性能负载均衡器硬件要求
负载均衡器网络拓扑设计
负载均衡策略优化
基于流量特征的智能调度
负载均衡器冗余与备份
DPDK加速
DPDK环境搭建
DPDK版本选择与安装
兼容性测试与性能评估
依赖库与驱动配置
DPDK核心组件优化
轮询模式与多线程
轮询模式设计
多线程任务分配与同步
内存管理优化
内存池设计与优化
内存访问效率提升
DPDK应用案例
高性能网络服务器
Web服务器加速
数据库连接池优化
网络功能虚拟化(NFV)
基于DPDK的VNF实现
NFV性能评估与优化
磁盘IO
磁盘原理
磁盘管理
磁盘分区与格式化
MBR与GPT分区表
文件系统选择与配置
磁盘阵列管理
RAID级别介绍
RAID配置与实现
磁盘类型
HDD硬盘
机械结构与工作原理
容量与速度特点
SSD固态硬盘
闪存技术与存储机制
耐用性与性能优势
磁盘接口
SATA接口
SATA版本与速度
SATA接口连接与配置
SAS接口
SAS技术特点
SAS与SATA对比
磁盘I/O线
并行I/O与串行I/O
数据传输效率对比
适用场景分析
I/O总线技术
PCI与PCIe总线
总线带宽与延迟
性能指标
使用率
平均磁盘使用率
高使用率影响分析
降低使用率策略
峰值磁盘使用率
监控与预警机制
优化建议
IOPS
随机IOPS与顺序IOPS
性能差异与适用场景
IOPS测试方法
工具选择与使用
IOPS提升策略
吞吐量
数据吞吐量定义
影响因素分析
提升吞吐量方法
硬件升级与配置优化
IOWAIT
IOWAIT定义与计算
高IOWAIT影响
降低IOWAIT策略
优化I/O路径与调度
性能剖析
dstat工具
dstat基本用法
实时监控选项
报告生成与解读
sar工具
系统活动报告
CPU与内存使用情况
磁盘I/O性能分析
iostat工具
I/O统计与分析
设备I/O负载
I/O请求类型与分布
pidstat工具
进程I/O监控
I/O请求量与速度
进程I/O性能评估
iotop工具
实时I/O监控
高I/O进程识别
I/O性能瓶颈定位
iolatency工具
I/O延迟测量
延迟来源分析
优化I/O延迟策略
blktrace工具
块层跟踪
I/O请求跟踪与记录
性能瓶颈诊断
fio工具
灵活I/O测试
测试场景设计
测试结果分析
perf工具
Linux性能分析
CPU与内存性能剖析
磁盘I/O性能监控
调优方法
系统调用优化
减少系统调用次数
批量处理与缓冲区使用
优化系统调用参数
I/O资源控制
I/O优先级调度
进程I/O优先级设置
I/O带宽限制
cgroup I/O限制
充分利用缓存
文件系统缓存
缓存机制与配置
缓存命中率优化
RAID技术
RAID级别选择
性能与可靠性权衡
RAID配置优化
条带化与块大小调整
I/O隔离
虚拟化I/O隔离
VMware vSphere I/O隔离
KVM I/O隔离配置
容器化I/O隔离
Docker I/O限制与隔离
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