在 Linux 系统的使用过程中，性能优化是一个至关重要的话题。良好的系统性能不仅能提高工作效率，还能降低资源成本。下面，咱们就从 CPU 调度、内存管理到 IO 调优等方面，通过 13 个核心配置案例来深入探讨 Linux 系统性能优化。

一、CPU 调度优化

案例 1：调整 CPU 调度策略

在 Linux 中，CPU 调度策略有多种，如 SCHED_NORMAL、SCHED_FIFO、SCHED_RR 等。SCHED_NORMAL 是普通进程的调度策略，SCHED_FIFO 是先来先服务的实时调度策略，SCHED_RR 是时间片轮转的实时调度策略。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 将进程 ID 为 1234 的进程调度策略改为 SCHED_FIFO
chrt -f -p 99 1234
# 注释：chrt 是 Linux 中用于修改进程调度策略和优先级的命令
# -f 表示使用 SCHED_FIFO 调度策略
# -p 表示修改指定进程 ID 的调度策略
# 99 是优先级，范围是 1 - 99，值越大优先级越高
# 1234 是进程 ID

应用场景：当有对实时性要求极高的任务时，如工业控制、音视频处理等，可以将这些任务的调度策略改为实时调度策略。 技术优缺点：优点是能提高特定任务的实时性；缺点是如果实时任务过多，可能会导致普通任务无法得到足够的 CPU 时间，影响系统整体性能。 注意事项：使用实时调度策略时要谨慎，确保系统中有足够的资源来处理实时任务，避免系统出现卡顿或崩溃。

案例 2：调整 CPU 亲和性

CPU 亲和性可以让进程绑定到特定的 CPU 核心上运行，避免进程在不同 CPU 核心之间频繁迁移，减少缓存失效带来的性能损失。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 将进程 ID 为 5678 的进程绑定到 CPU 核心 0 上
taskset -pc 0 5678
# 注释：taskset 是用于设置进程 CPU 亲和性的命令
# -p 表示修改指定进程 ID 的 CPU 亲和性
# -c 表示使用 CPU 核心编号
# 0 是 CPU 核心编号，从 0 开始
# 5678 是进程 ID

应用场景：对于一些对缓存命中率要求较高的应用，如数据库服务器、大数据处理程序等，可以将其绑定到特定的 CPU 核心上。 技术优缺点：优点是能提高缓存命中率，减少上下文切换开销；缺点是如果绑定的 CPU 核心负载过高，会影响进程性能。 注意事项：在绑定 CPU 核心时，要考虑系统的 CPU 核心负载情况，避免出现负载不均衡的问题。

二、内存管理优化

案例 3：调整 swappiness 参数

swappiness 参数表示系统将内存数据交换到磁盘交换空间（swap）的倾向程度，取值范围是 0 - 100。值越大，系统越倾向于使用交换空间；值越小，系统越倾向于保留内存数据。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 临时将 swappiness 参数设置为 10
sysctl vm.swappiness=10
# 注释：sysctl 是用于动态修改内核参数的命令
# vm.swappiness 是内核参数，表示 swappiness 值
# 10 是要设置的 swappiness 值

# 永久修改 swappiness 参数
echo "vm.swappiness = 10" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
# 注释：echo 命令将修改后的参数写入 /etc/sysctl.conf 文件
# sysctl -p 命令使修改后的参数生效

应用场景：当系统内存充足时，可以将 swappiness 参数设置得较低，减少不必要的磁盘 I/O；当系统内存紧张时，可以适当提高 swappiness 参数。 技术优缺点：优点是可以根据系统内存使用情况灵活调整内存交换策略；缺点是如果设置不当，可能会导致系统性能下降。 注意事项：在修改 swappiness 参数时，要结合系统的实际内存使用情况进行调整。

案例 4：优化内存分配策略

Linux 内核提供了多种内存分配策略，如 Buddy 系统、SLAB 分配器等。可以通过调整相关参数来优化内存分配。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 调整 SLAB 分配器的缓存压力参数
sysctl vm.slub_max_order=3
# 注释：sysctl 是用于动态修改内核参数的命令
# vm.slub_max_order 是 SLAB 分配器的缓存压力参数
# 3 是要设置的值

应用场景：对于一些对内存分配效率要求较高的应用，如高并发服务器、数据库等，可以通过调整内存分配策略来提高性能。 技术优缺点：优点是能提高内存分配效率，减少内存碎片；缺点是调整不当可能会导致内存使用不合理。 注意事项：在调整内存分配策略参数时，要对系统的内存使用情况有深入了解，避免出现内存泄漏等问题。

三、IO 调优

案例 5：调整磁盘 I/O 调度算法

Linux 支持多种磁盘 I/O 调度算法，如 CFQ（完全公平队列）、NOOP（无操作）、Deadline（截止时间）等。不同的调度算法适用于不同的应用场景。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 将 sda 磁盘的 I/O 调度算法改为 Deadline
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler
# 注释：echo 命令将 Deadline 调度算法写入 sda 磁盘的调度算法文件
# /sys/block/sda/queue/scheduler 是 sda 磁盘的调度算法文件路径

应用场景：对于数据库服务器等对 I/O 响应时间要求较高的应用，Deadline 调度算法可能更合适；对于顺序读写较多的应用，NOOP 调度算法可能更合适。 技术优缺点：不同的调度算法有不同的优缺点，如 CFQ 算法能保证公平性，但可能会增加 I/O 延迟；Deadline 算法能减少 I/O 延迟，但可能会影响公平性。 注意事项：在选择磁盘 I/O 调度算法时，要根据应用的实际 I/O 特点进行选择。

案例 6：启用磁盘预读功能

磁盘预读功能可以提前将磁盘数据读入内存，减少 I/O 等待时间。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 将 sda 磁盘的预读扇区数设置为 2048
blockdev --setra 2048 /dev/sda
# 注释：blockdev 是用于管理块设备的命令
# --setra 表示设置预读扇区数
# 2048 是要设置的预读扇区数
# /dev/sda 是磁盘设备路径

应用场景：对于顺序读写较多的应用，如文件服务器、大数据处理等，启用磁盘预读功能可以提高 I/O 性能。 技术优缺点：优点是能减少 I/O 等待时间，提高顺序读写性能；缺点是如果预读的数据没有被使用，会浪费内存资源。 注意事项：在设置预读扇区数时，要根据应用的实际 I/O 模式进行调整，避免过度预读。

四、网络优化

案例 7：调整 TCP 窗口大小

TCP 窗口大小决定了发送方在未收到确认之前可以发送的数据量，调整 TCP 窗口大小可以提高网络传输性能。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 临时调整 TCP 窗口大小参数
sysctl net.ipv4.tcp_window_scaling=1
sysctl net.ipv4.tcp_rmem="4096 87380 16777216"
sysctl net.ipv4.tcp_wmem="4096 65536 16777216"
# 注释：sysctl 是用于动态修改内核参数的命令
# net.ipv4.tcp_window_scaling 表示启用 TCP 窗口缩放功能
# net.ipv4.tcp_rmem 是接收窗口大小参数，分别表示最小值、默认值、最大值
# net.ipv4.tcp_wmem 是发送窗口大小参数，分别表示最小值、默认值、最大值

# 永久修改 TCP 窗口大小参数
echo "net.ipv4.tcp_window_scaling = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 16777216" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
# 注释：echo 命令将修改后的参数写入 /etc/sysctl.conf 文件
# sysctl -p 命令使修改后的参数生效

应用场景：对于高带宽、高延迟的网络环境，如广域网、云计算环境等，调整 TCP 窗口大小可以提高网络传输效率。 技术优缺点：优点是能提高网络传输性能；缺点是如果设置不当，可能会导致网络拥塞。 注意事项：在调整 TCP 窗口大小参数时，要考虑网络的带宽和延迟情况，避免出现网络拥塞。

案例 8：优化网络接口参数

可以通过调整网络接口的一些参数，如 MTU（最大传输单元）、RX/TX 队列长度等，来提高网络性能。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 将 eth0 网络接口的 MTU 设置为 9000
ifconfig eth0 mtu 9000
# 注释：ifconfig 是用于配置网络接口的命令
# eth0 是网络接口名称
# mtu 表示设置最大传输单元
# 9000 是要设置的 MTU 值

应用场景：对于需要传输大文件、大数据量的网络环境，如数据中心内部网络，可以增大 MTU 值来提高网络传输效率。 技术优缺点：优点是能提高网络传输效率；缺点是如果网络中存在不支持大 MTU 的设备，可能会导致数据包分片和重组，增加网络开销。 注意事项：在调整网络接口参数时，要确保网络中的所有设备都支持新的参数设置。

五、其他优化

案例 9：调整系统文件描述符限制

在 Linux 系统中，每个进程可以打开的文件描述符数量是有限制的。可以通过调整系统文件描述符限制来满足高并发应用的需求。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 临时调整系统文件描述符限制
ulimit -n 65535
# 注释：ulimit 是用于设置用户资源限制的命令
# -n 表示设置文件描述符数量限制
# 65535 是要设置的文件描述符数量

# 永久修改系统文件描述符限制
echo "* hard nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
echo "* soft nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
# 注释：echo 命令将修改后的参数写入 /etc/security/limits.conf 文件
# * 表示对所有用户生效
# hard 和 soft 分别表示硬限制和软限制
# nofile 表示文件描述符数量限制
# 65535 是要设置的文件描述符数量

应用场景：对于高并发的服务器应用，如 Web 服务器、数据库服务器等，需要增加系统文件描述符限制来处理大量的并发连接。 技术优缺点：优点是能满足高并发应用的需求；缺点是如果设置过大，可能会导致系统资源耗尽。 注意事项：在调整系统文件描述符限制时，要根据系统的实际资源情况进行设置。

案例 10：优化系统日志记录

系统日志记录会占用一定的系统资源，尤其是在高并发的情况下。可以通过优化系统日志记录来减少资源消耗。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 减少 rsyslog 日志记录的级别
sed -i 's/^\*\.info/&;mail.none;authpriv.none;cron.none/' /etc/rsyslog.conf
systemctl restart rsyslog
# 注释：sed 是用于文本替换的命令
# /etc/rsyslog.conf 是 rsyslog 日志配置文件路径
# systemctl restart rsyslog 命令用于重启 rsyslog 服务

应用场景：对于对系统性能要求较高的服务器，如生产环境的 Web 服务器、数据库服务器等，可以减少不必要的日志记录。 技术优缺点：优点是能减少系统资源消耗；缺点是可能会丢失一些有用的日志信息。 注意事项：在优化系统日志记录时，要根据实际需求保留必要的日志信息。

案例 11：调整内核参数优化系统性能

Linux 内核提供了大量的参数可以调整，通过合理调整这些参数可以优化系统性能。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 调整内核参数
echo "net.core.somaxconn = 65535" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p
# 注释：echo 命令将修改后的参数写入 /etc/sysctl.conf 文件
# net.core.somaxconn 表示监听队列的最大长度
# net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 表示 TCP SYN 队列的最大长度
# sysctl -p 命令使修改后的参数生效

应用场景：对于高并发的网络应用，如 Web 服务器、数据库服务器等，调整这些内核参数可以提高系统的并发处理能力。 技术优缺点：优点是能提高系统的并发处理能力；缺点是如果设置不当，可能会导致系统性能下降。 注意事项：在调整内核参数时，要对系统的网络环境和应用特点有深入了解。

案例 12：使用 cgroups 进行资源隔离

cgroups（Control Groups）是 Linux 内核提供的一种资源管理机制，可以对进程或进程组的资源使用进行限制和隔离。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 创建一个名为 test_group 的 cgroup
cgcreate -g cpu,memory:/test_group
# 注释：cgcreate 是用于创建 cgroup 的命令
# -g 表示指定要限制的资源类型，这里是 CPU 和内存
# /test_group 是 cgroup 的名称

# 将进程 ID 为 1234 的进程加入到 test_group 中
cgclassify -g cpu,memory:/test_group 1234
# 注释：cgclassify 是用于将进程加入到 cgroup 中的命令
# -g 表示指定要限制的资源类型
# /test_group 是 cgroup 的名称
# 1234 是进程 ID

# 设置 test_group 的 CPU 使用率限制为 50%
echo 50000 > /sys/fs/cgroup/cpu/test_group/cpu.cfs_quota_us
# 注释：echo 命令将 CPU 使用率限制写入 cgroup 的 CPU 配额文件
# /sys/fs/cgroup/cpu/test_group/cpu.cfs_quota_us 是 cgroup 的 CPU 配额文件路径
# 50000 表示 CPU 使用率限制为 50%（单位是微秒）

应用场景：对于多租户环境、容器化环境等，使用 cgroups 可以实现资源的隔离和公平分配。 技术优缺点：优点是能实现资源的隔离和公平分配；缺点是配置和管理相对复杂。 注意事项：在使用 cgroups 时，要对系统的资源使用情况有清晰的了解，避免资源分配不合理。

案例 13：优化磁盘挂载选项

在挂载磁盘时，可以通过调整挂载选项来优化磁盘性能。 示例（使用 Shell 技术栈）：

# 挂载磁盘并设置挂载选项
mount -o noatime,nodiratime /dev/sdb1 /mnt/data
# 注释：mount 是用于挂载磁盘的命令
# -o 表示指定挂载选项
# noatime 表示不更新文件的访问时间
# nodiratime 表示不更新目录的访问时间
# /dev/sdb1 是磁盘设备路径
# /mnt/data 是挂载点

应用场景：对于读写频繁的磁盘，如数据库磁盘、日志磁盘等，设置 noatime 和 nodiratime 选项可以减少磁盘 I/O 操作，提高性能。 技术优缺点：优点是能减少磁盘 I/O 操作，提高性能；缺点是可能会影响一些依赖文件访问时间的应用。 注意事项：在设置挂载选项时，要考虑应用的实际需求，避免影响应用的正常运行。