關(guān)于優(yōu)化Linux系統(tǒng)硬盤的七個(gè)實(shí)用技巧

在Windows系統(tǒng)中，磁盤碎片是一個(gè)常見的問題，如果不注意，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沒有Windows系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那種問題，這使得許多人認(rèn)為磁盤碎片化根本不是一個(gè)問題。但是，這是不正確的……在Windows系統(tǒng)中，磁盤碎片是一個(gè)常見的問題，如果不注意，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沒有Windows系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那種問題，這使得許多人認(rèn)為磁盤碎片化根本不是一個(gè)問題。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，但是并沒有消除。由于它不經(jīng)常出現(xiàn)，所以對于一個(gè)單用戶的工作站來說，可能根本不是問題。然而在繁忙的服務(wù)器中，隨著時(shí)間的過去，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)才能注意到。下面是優(yōu)化 Linux系統(tǒng)硬盤性能的一些具體措施。

一、清理磁盤

這種方法看上去很簡單：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。如果可能的話，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，但是你會(huì)驚訝地發(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。

二、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。

如果硬盤性能仍不令人滿意，還有許多其它的步驟可以考慮，但是任何包含升級或購買新設(shè)備的硬件解決方案可能會(huì)是昂貴的。

三、從IDE升級到SCSI

如果你的硬盤是一個(gè)IDE驅(qū)動(dòng)器，可以通過升級到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CPU處理讀寫。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控制器更快地讀寫數(shù)據(jù)，但是一些非常快的“UltraWide”SCSI控制器能夠使讀寫速度有一個(gè)真正的飛躍。

EIDE和UDMA控制器是非?？斓腎DE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。不需要購買一個(gè)控制器，只要購買一個(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。如果你有這方面的預(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。

四、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。如果在系統(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)。但是如果有一個(gè)服務(wù)器，那么就能夠通過對每個(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。

五、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 缺省設(shè)置是每次中斷單部分傳送。

注意：在使用hdparm之前，確保對系統(tǒng)已經(jīng)做了完全的備份。使用hdparm改變IDE參數(shù)，如果出錯(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(改變設(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(Multcount)。關(guān)于磁盤驅(qū)動(dòng)器的更詳細(xì)信息的顯示可使用-i參數(shù)。

Hdparm也可以測試驅(qū)動(dòng)器傳輸速率。輸入命令測試系統(tǒng)中第一個(gè)IDE驅(qū)動(dòng)器：

hdparm -Tt /dev/hda

此測試可測量驅(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。注意：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。對西部數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器來說，設(shè)置為4部分是最合適的。

激活多部分訪問能夠減少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。

六、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使用特殊設(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)器相同的性能級別。RAID驅(qū)動(dòng)器陣列對于計(jì)算機(jī)來說像單獨(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級別的一個(gè)最初定義。現(xiàn)在有六個(gè)已定義的RAID級別，如下所示。

RAID 0：級別0只是數(shù)據(jù)帶。在級別0中，數(shù)據(jù)被拆分到多于一個(gè)的驅(qū)動(dòng)器，結(jié)果是更高的數(shù)據(jù)吞吐量。這是RAID的最快和最有效形式。但是，在這個(gè)級別沒有數(shù)據(jù)鏡像，所以在陣列中任何磁盤的失敗將引起所有數(shù)據(jù)的丟失。

RAID 1：級別1是完全磁盤鏡像。在獨(dú)立的磁盤上創(chuàng)建和支持?jǐn)?shù)據(jù)兩份拷貝。級別1陣列與一個(gè)驅(qū)動(dòng)器相比讀速度快、寫速度慢，但是如果任一個(gè)驅(qū)動(dòng)器錯(cuò)誤，不會(huì)有數(shù)據(jù)丟失。這是最昂貴的RAID級別，因?yàn)槊總€(gè)磁盤需要第二個(gè)磁盤做它的鏡像。這個(gè)級別提供最好的數(shù)據(jù)安全。

RAID 2：級別2設(shè)想用于沒有內(nèi)嵌錯(cuò)誤檢測的驅(qū)動(dòng)器。因?yàn)樗械腟CSI驅(qū)動(dòng)器支持內(nèi)嵌錯(cuò)誤檢測，這個(gè)級別已過時(shí)，基本上沒用了。Linux不使用這個(gè)級別。

RAID 3：級別3是一個(gè)有奇偶校驗(yàn)磁盤的磁盤帶。存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)信息到一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器上，允許恢復(fù)任何單個(gè)驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤。Linux不支持這個(gè)級別。

RAID 4：級別4是擁有一個(gè)奇偶校驗(yàn)磁盤的大塊帶。奇偶校驗(yàn)信息意味著任何一個(gè)磁盤失敗數(shù)據(jù)可以被恢復(fù)。級別4陣列的讀性能非常好，寫速度比較慢，因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)數(shù)據(jù)必須每次更新。

RAID 5：級別5與級別4相似，但是它將奇偶校驗(yàn)信息分布到多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中。這樣提高了磁盤寫速度。它每兆字節(jié)的花費(fèi)與級別4相同，提高了高水平數(shù)據(jù)保護(hù)下的高速隨機(jī)性能，是使用最廣泛的RAID系統(tǒng)。

軟件RAID是級別0，它使多個(gè)硬盤看起來像一個(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。軟件RAID可以用IDE或SCSI控制器，也可以使用任何磁盤組合。

七、配置內(nèi)核參數(shù)

通過調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)改善性能有時(shí)是很明顯的。如果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。

注意：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)沒有人使用的系統(tǒng)上進(jìn)行測試。設(shè)置一個(gè)測試機(jī)器，對系統(tǒng)進(jìn)行測試，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。如果遇到內(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4千字節(jié)分配。調(diào)整“空白頁”設(shè)置，可以在性能上有顯著的改善。打開終端窗口，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、空白頁低和空白頁高設(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數(shù)。

如果空白頁數(shù)目低于空白頁高設(shè)置，則交換(使用磁盤空間分配到交換文件)開始。當(dāng)達(dá)到空白頁低設(shè)置時(shí)，密集型交換開始。

增加空白頁高設(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)命令增加空白頁高設(shè)置到1MB：

echo “128 256 1024” > /proc/sys/vm/freepages

注意：當(dāng)系統(tǒng)還沒有被使用時(shí)測試這個(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)置對系統(tǒng)是最好的。