Linux文件系统性能优化

由于各种的I/O负载情形各异，Linux系统中文件系统的缺省配置一般来说都比较中庸，强调普遍适用性。然而在特定应用下，这种配置往往在I/O性能方面不能达到最优。因此，如果应用对I/O性能要求较高，除了采用性能更高的硬件（如磁盘、HBA卡、CPU、MEM等）外，我们还可以通过对文件系统进行性能调优，来获得更高的I/O性能提升。总的来说，主要可以从三个方面来做工作：

1、Disk相关参数调优

2、文件系统本身参数调优

3、文件系统挂载(mount)参数调优

当然，负载情况不同，需要结合理论分析与充分的测试和实验来得到合理的参数。下面以SAS(Serial attached SCSI)磁盘上的EXT3文件系统为例，给出Linux文件系统性能优化的一般方法。请根据自身情况作适合调整，不要生搬硬套。

1、Disk相关参数

1.1 Cache mode:启用WCE=1(Write Cache Enable), RCD=0(Read Cache Disable)模式

sdparm -s WCE=1, RCD=0 -S /dev/sdb

1.2 Linux I/O scheduler算法

经过实验，在重负载情形下，deadline调度方式对squidI/O负载具有更好的性能表现。其他三种为noop(fifo), as, cfq，noop多用于SAN/RAID存储系统，as多用于大文件顺序读写，

cfq适于桌面应用。

echo deadline > /sys/block/sdb/queue/scheduler

1.3 deadline调度参数

对于redhat linux建议 read_expire = 1/2 write_expire，对于大量频繁的小文件I/O负载，应当这两者取较小值。更合适的值，需要通过实验测试得到。

echo 500 > /sys/block/sdb/queue/iosched/read_expire

echo 1000 > /sys/block/sdb/queue/iosched/write_expire

1.4 readahead 预读扇区数

预读是提高磁盘性能的有效手段，目前对顺序读比较有效，主要利用数据的局部性特点。比如在我的系统上，通过实验设置通读256块扇区性能较优。

blockdev --setra 256 /dev/sdb

2、EXT3文件系统参数

2.1 block size = 4096 (4KB)

mkfs.ext3 -b指定，大的数据块会浪费一定空间，但会提升I/O性能。EXT3文件系统块大小可以为1KB、2KB、4KB。

2.2 inode size

这是一个逻辑概念，即一个inode所对应的文件相应占用多大物理空间。mkfs.ext3 -i指定，可用文件系统文件大小平均值来设定，可减少磁盘寻址和元数据操作时间。

2.3 reserved block

mkfs.ext3 -m指定，缺省为5%，可调小该值以增大部分可用存储空间。

2.4 disable journal

对数据安全要求不高的应用（如web cache），可以关闭日志功能，以提高I/O性能。

tune2fs -O^has_journal /dev/sdb

3、mount参数

3.1 noatime, nodirtime

访问文件目录，不修改访问文件元信息，对于频繁的小文件负载，可以有效提高性能。

3.2 async

异步I/O方式，提高写性能。

3.3 data=writeback (if journal)

日志模式下，启用写回机制，可提高写性能。数据写入顺序不再保护，可能会造成文件系统数据不一致性，重要数据应用慎用。

3.4 barrier=0 (if journal)

barrier=1，可以保证文件系统在日志数据写入磁盘之后才写commit记录，但影响性能。重要数据应用慎用，有可能造成数据损坏。

4、小结

以/dev/sdb为例，优化操作方法如下，参数请自行调整。

sdparm -s WCE=1, RCD=0 -S /dev/sdb

echo deadline > /sys/block/sdb/queue/scheduler

echo 500 > /sys/block/sdb/queue/iosched/read_expire

echo 1000 > /sys/block/sdb/queue/iosched/write_expire

blockdev --setra 256 /dev/sdb

mkfs.ext3 -b 4096 -i 16384 -m 2 /dev/sdb1

tune2fs -O^has_journal /dev/sdb1

mount /dev/sdb1 /cache1 -o defaults,noatime,nodirtime,async,data=writeback,barrier=0 (if with journal)

mount /dev/sdb1 /cache1 -o defaults,noatime,nodirtime,async (if without journal)