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在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU性能是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的最重要因素之一。優(yōu)化CPU性能可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度、吞吐量和可靠性。本文將介紹一些常用的Linux CPU性能優(yōu)化技巧，幫助您更大化系統(tǒng)性能。
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1. 優(yōu)化CPU利用率
CPU利用率是衡量系統(tǒng)可用性的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)CPU利用率過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)變得慢、不響應(yīng)，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。因此，優(yōu)化CPU利用率就顯得尤為重要。以下是一些優(yōu)化CPU利用率的方法：
1.1 合理分配CPU資源
Linux系統(tǒng)中通常使用的進(jìn)程調(diào)度算法是CFS（Completely Fr Scheduler）算法。這種算法通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU資源的合理分配。但是，如果系統(tǒng)中同時(shí)運(yùn)行了大量占用CPU的進(jìn)程，即使使用CFS算法也無(wú)法避免CPU利用率過(guò)高的問(wèn)題。在這種情況下，更好的解決方法是限制進(jìn)程的CPU使用率。在Linux系統(tǒng)中，可以使用cpulimit工具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程的CPU限制。
1.2 優(yōu)化程序性能
優(yōu)化程序的性能可以減少對(duì)CPU資源的需求。以下是一些優(yōu)化程序性能的方法：
（1）使用更高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
（2）盡可能避免磁盤(pán)I/O和網(wǎng)絡(luò)I/O，因?yàn)檫@會(huì)占用CPU時(shí)間。
（3）避免過(guò)度使用遞歸算法，因?yàn)檫f歸會(huì)導(dǎo)致大量的函數(shù)調(diào)用和堆棧操作，占用CPU時(shí)間。
（4）使用編譯器優(yōu)化選項(xiàng)，如gcc的-O選項(xiàng)。
2. 優(yōu)化CPU緩存
CPU緩存是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的性能優(yōu)化手段。CPU緩存是存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中的之一層，它可以緩存經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，減少對(duì)內(nèi)存帶寬的占用，提高程序性能。以下是一些優(yōu)化CPU緩存的方法：
2.1 編寫(xiě)cache-friendly的程序
cache-friendly的程序是指可以利用CPU緩存的程序。以下是一些編寫(xiě)cache-friendly程序的方法：
（1）盡可能減少內(nèi)存訪問(wèn)次數(shù)，因?yàn)閮?nèi)存訪問(wèn)是緩慢的。
（2）使用局部性原理，即利用空間局部性和時(shí)間局部性減少內(nèi)存訪問(wèn)。
（3）使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，盡可能避免跨度較大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致緩存行的浪費(fèi)。
2.2 使用緩存命中率分析工具
在Linux系統(tǒng)中，可以使用perf工具來(lái)分析程序的緩存命中率。perf會(huì)在程序運(yùn)行時(shí)記錄一系列性能事件，其中就包括緩存命中率。通過(guò)分析這些性能事件，可以找出程序的性能瓶頸，并進(jìn)行優(yōu)化。
3. 優(yōu)化CPU調(diào)度
CPU調(diào)度是指操作系統(tǒng)為進(jìn)程分配CPU資源的過(guò)程。Linux系統(tǒng)中使用CFS算法實(shí)現(xiàn)CPU調(diào)度。以下是一些優(yōu)化CPU調(diào)度的方法：
3.1 啟用實(shí)時(shí)調(diào)度
在某些場(chǎng)景下，系統(tǒng)需要對(duì)進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間有較高的要求，例如實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用程序。這時(shí)更好的解決方法是啟用實(shí)時(shí)調(diào)度，在Linux系統(tǒng)中可以使用sched_setscheduler函數(shù)啟用實(shí)時(shí)調(diào)度。
3.2 配置CFS參數(shù)
在Linux系統(tǒng)中，可以通過(guò)/proc/sys/kernel/sched_*文件配置CFS算法的參數(shù)。以下是一些CFS參數(shù)的解釋：
（1）sched_latency：CFS調(diào)度程序優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片長(zhǎng)度。默認(rèn)值為6毫秒。
（2）sched_min_granularity：CFS調(diào)度程序優(yōu)先級(jí)的最小時(shí)間片長(zhǎng)度。默認(rèn)值為1毫秒。
（3）sched_wakeup_granularity：從睡眠狀態(tài)喚醒進(jìn)程的時(shí)間。默認(rèn)值為2毫秒。
4. 優(yōu)化CPU能耗
如今，節(jié)能已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)。優(yōu)化CPU能耗既可以降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本，也可以減少對(duì)環(huán)境的污染。以下是一些優(yōu)化CPU能耗的方法：
4.1 啟用CPU電源管理
現(xiàn)代CPU都內(nèi)置有電源管理功能，可以通過(guò)啟用CPU電源管理降低系統(tǒng)的能耗。在Linux系統(tǒng)中，可以使用cpufreq工具或acpid守護(hù)進(jìn)程控制CPU電源管理。
4.2 合理配置CPU頻率
CPU頻率是影響系統(tǒng)能耗的一個(gè)重要因素。在工作負(fù)載較輕的情況下，CPU頻率可以調(diào)低以節(jié)省能源。在Linux系統(tǒng)中，可以使用cpufreq工具配置CPU頻率。
本文介紹了一些常用的Linux CPU性能優(yōu)化技巧，包括優(yōu)化CPU利用率、優(yōu)化CPU緩存、優(yōu)化CPU調(diào)度以及優(yōu)化CPU能耗。這些技巧可以幫助您更大化系統(tǒng)性能、降低系統(tǒng)成本和減少對(duì)環(huán)境的污染。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- deepin linux 做了哪些優(yōu)化?ubuntu12.04開(kāi)機(jī)后內(nèi)存占用與CPU占用均不低,deepin linux 就很小.這是為什么?
- 您好，我的論壇linux nginx服務(wù)器 速度有些慢，請(qǐng)問(wèn)有優(yōu)化方法嗎
deepin linux 做了哪些優(yōu)化?ubuntu12.04開(kāi)機(jī)后內(nèi)存占用與CPU占用均不低,deepin linux 就很小.這是為什么?
內(nèi)存占用的原因很多。比如啟動(dòng)了什么程序耐老，還有緩存大小。
內(nèi)臘汪存占用不是問(wèn)題，只要不用上 SWAP，你就沒(méi)有性能損失，而且反而對(duì)性能有提升。
至于 CPU 占用，也要看什么情況。比如文件系統(tǒng)的 CPU 占用你是不能直接看到的，ubuntu 的 unity 是 3D 的，這昌局升個(gè)效果也需要 CPU 占用的。
沒(méi)必要去追求 CPU 和內(nèi)存的低占用，Linux 的資源分配和任務(wù)調(diào)度程序都是針對(duì)高負(fù)載有優(yōu)化的，不會(huì)對(duì)你的日常使用有太大的性能影響。
其實(shí) Windows 也一樣，沒(méi)必要追求低占用，只是 Windows 下面的很多程序開(kāi)發(fā)人員能力不足，而且很多惡意程序太多，所以才需要關(guān)注資源占用，目的是防止這種程序影響操作系統(tǒng)的穩(wěn)定。Linux 下面這種惡意程序也有，但是你用官方軟件倉(cāng)庫(kù)里面的軟件，是不用擔(dān)心這個(gè)問(wèn)題的。
這說(shuō)明deepin 默認(rèn)啟動(dòng)的后臺(tái)進(jìn)程少，你可以比較一下兩個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)。也可能是deepin使用了一些比較新版本的軟件，這些軟件對(duì)資蠢弊源使用進(jìn)行了優(yōu)化。linux是沒(méi)必要考帶慎族慮內(nèi)存使用率的，因?yàn)榉峙洳呗允潜M量多使用內(nèi)孝冊(cè)存，如果不足才會(huì)釋放一部分內(nèi)存，或者使用swap分區(qū)。
┏╮/╱ ╰滲段 ╮ ╱/╰薯沒(méi)┛◆有些東叢手譽(yù)西可以有◆ ◆有些東西不能有◆豬頭專屬 ~
您好，我的論壇linux nginx服務(wù)器 速度有些慢，請(qǐng)問(wèn)有優(yōu)化方法嗎
一、編譯安裝過(guò)程優(yōu)化
1.減小Nginx編譯后的文件大小
在編譯Nginx時(shí)，默認(rèn)以debug模式進(jìn)行，而在debug模式下會(huì)插入很多跟蹤和ASSERT之類的信息，編譯完成后，一個(gè)Nginx要有好幾兆字
節(jié)。在編譯前取消Nginx的debug模式，編譯完成后Nginx只有幾百千字節(jié)，因此可以在編譯之前，修改相關(guān)源碼，取消debug模式，具體方法悔猛如
下：
在Nginx源碼文件被解壓后，找到源碼目錄下的auto/cc/gcc文件，在其中找到如下幾行：
# debug CFLAGS=”$CFLAGS -g”
注釋掉或刪掉這兩行，即可取消debug模式。
2.為特定的CPU指定CPU類型編譯優(yōu)化
在編譯Nginx時(shí)，默認(rèn)的GCC編譯參數(shù)是“-O”，要優(yōu)化GCC編譯，可以使用以下兩個(gè)參數(shù)：
–with-cc-opt=’-O3′
–with-cpu-opt=CPU #為特定的 CPU 編譯，有效的值包括：pentium, pentiumpro, pentium3, pentium4, athlon, opteron, amd64, sparc32, sparc64, ppc64
要確定CPU類型，可以通過(guò)如下命令:
#cat /碧洞橋proc/cpuinfo | grep “model name”
二、利用TCMalloc優(yōu)化顫鬧Nginx的性能
TCMalloc的全稱為T(mén)hread-Caching
Malloc，是谷歌開(kāi)發(fā)的開(kāi)源工具“google-perftools”中的一個(gè)成員。與標(biāo)準(zhǔn)的glibc庫(kù)的malloc相比，TCMalloc庫(kù)在
內(nèi)存分配效率和速度上要高很多，這在很大程度上提高了服務(wù)器在高并況下的性能，從而降低系統(tǒng)負(fù)載。下面簡(jiǎn)單介紹如何為Nginx添加TCMalloc
庫(kù)支持。
要安裝TCMalloc庫(kù)，需要安裝libunwind（32位操作系統(tǒng)不需要安裝）和google-perftools兩個(gè)軟件包，libunwind
庫(kù)為基于64位CPU和操作系統(tǒng)的程序提供了基本函數(shù)調(diào)用鏈和函數(shù)調(diào)用寄存器功能。下面介紹利用TCMalloc優(yōu)化Nginx的具體操作過(guò)程：
1.安裝libunwind庫(kù)
可以從
下載相應(yīng)的libunwind版本，這里下載的是libunwind-0.99-alpha.tar.gz，安裝過(guò)程如下：
#tar zxvf libunwind-0.99-alpha.tar.gz # cd libunwind-0.99-alpha/ #CFLAGS=-fPIC ./configure #make CFLAGS=-fPIC #make CFLAGS=-fPIC install
2.安裝google-perftools
可以從
下載相應(yīng)的google-perftools版本，這里下載的是google-perftools-1.8.tar.gz，安裝過(guò)程如下：
#tar zxvf google-perftools-1.8.tar.gz #cd google-perftools-1.8/ # ./configure #make && make install #echo “/usr/local/lib” > /etc/ld.so.conf.d/usr_local_lib.conf # ldconfig
至此，google-perftools安裝完成。
3.重新編譯Nginx
為了使Nginx支持google-perftools，需要在安裝過(guò)程中添加“–with-google_perftools_module”選項(xiàng)重新編譯Nginx，安裝代碼如下：
#./configure \ >–with-google_perftools_module –with-http_stub_status_module –prefix=/opt/nginx #make #make install
到這里Nginx安裝完成。
4.為google-perftools添加線程目錄
創(chuàng)建一個(gè)線程目錄，這里將文件放在/tmp/tcmalloc下，操作如下：
#mkdir /tmp/tcmalloc #chmod 0777 /tmp/tcmalloc
5.修改Nginx主配置文件
修改nginx.conf文件，在pid這行的下面添加如下代碼：
#pidlogs/nginx.pid; google_perftools_profiles /tmp/tcmalloc;
接著，重啟Nginx，完成google-perftools的加載。
6.驗(yàn)證運(yùn)行狀態(tài)
為了驗(yàn)證google-perftools已經(jīng)正常加載，通過(guò)如下命令查看：
# lsof -n | grep tcmalloc nginxnobody 9w REG 8,/tmp/tcmalloc.2395 nginxnobody 11w REG 8,/tmp/tcmalloc.2396 nginxnobody 13w REG 8,/tmp/tcmalloc.2397 nginxnobody 15w REG 8,9442 /tmp/tcmalloc.2398
由于在Nginx配置文件中，設(shè)置worker_processes的值為4，因此開(kāi)啟了4個(gè)Nginx線程，每個(gè)線程會(huì)有一行記錄。每個(gè)線程文件后面的數(shù)字值就是啟動(dòng)的Nginx的PID值。
至此，利用TCMalloc優(yōu)化Nginx的操作完成。
三、Nginx內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化
內(nèi)核參數(shù)的優(yōu)化，主要是在Linux系統(tǒng)中針對(duì)Nginx應(yīng)用而進(jìn)行的系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)優(yōu)化，常見(jiàn)的優(yōu)化參數(shù)值如下。
下面給出一個(gè)優(yōu)化實(shí)例以供參考：
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 net.ipv4.ip_local_port_range =net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 net.core.somaxconn =net.core.netdev_max_backlog =net.ipv4.tcp_max_orphans =net.ipv4.tcp_max_syn_backlog =net.ipv4.tcp_synack_retries = 1 net.ipv4.tcp_syn_retries = 1 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1 net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30
將上面的內(nèi)核參數(shù)值加入/etc/sysctl.conf文件中，然后執(zhí)行如下命令使之生效：
#/in/sysctl -p
下面是對(duì)實(shí)例中選項(xiàng)的含義進(jìn)行介紹：
? net.ipv4.tcp_max_tw_buckets參數(shù)用來(lái)設(shè)定timewait的數(shù)量，默認(rèn)是180000，這里設(shè)為6000。
? net.ipv4.ip_local_port_range選項(xiàng)用來(lái)設(shè)定允許系統(tǒng)打開(kāi)的端口范圍。
? net.ipv4.tcp_tw_recycle選項(xiàng)用于設(shè)置啟用timewait快速回收。
? net.ipv4.tcp_tw_reuse選項(xiàng)用于設(shè)置開(kāi)啟重用，允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接。
? net.ipv4.tcp_syncookies選項(xiàng)用于設(shè)置開(kāi)啟SYN Cookies，當(dāng)出現(xiàn)SYN等待隊(duì)列溢出時(shí)，啟用cookies進(jìn)行處理。
? net.core.somaxconn選項(xiàng)默認(rèn)值是128， 這個(gè)參數(shù)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)起的tcp連接數(shù)，在高并發(fā)的請(qǐng)求中，默認(rèn)的值可能會(huì)導(dǎo)致鏈接超時(shí)或者重傳，因此，需要結(jié)合并發(fā)請(qǐng)求數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)此值。
? net.core.netdev_max_backlog選項(xiàng)表示當(dāng)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口接收數(shù)據(jù)包的速率比內(nèi)核處理這些包的速率快時(shí)，允許發(fā)送到隊(duì)列的數(shù)據(jù)包的更大數(shù)目。
? net.ipv4.tcp_max_orphans選項(xiàng)用于設(shè)定系統(tǒng)中最多有多少個(gè)TCP套接字不被關(guān)聯(lián)到任何一個(gè)用戶文件句柄上。如果超過(guò)這個(gè)數(shù)
字，孤立連接將立即被復(fù)位并打印出警告信息。這個(gè)限制只是為了防止簡(jiǎn)單的DoS攻擊。不能過(guò)分依靠這個(gè)限制甚至人為減小這個(gè)值，更多的情況是增加這個(gè)值。
? net.ipv4.tcp_max_syn_backlog選項(xiàng)用于記錄那些尚未收到客戶端確認(rèn)信息的連接請(qǐng)求的更大值。對(duì)于有128MB內(nèi)存的系統(tǒng)而言，此參數(shù)的默認(rèn)值是1024，對(duì)小內(nèi)存的系統(tǒng)則是128。
? net.ipv4.tcp_synack_retries參數(shù)的值決定了內(nèi)核放棄連接之前發(fā)送SYN+ACK包的數(shù)量。
? net.ipv4.tcp_syn_retries選項(xiàng)表示在內(nèi)核放棄建立連接之前發(fā)送SYN包的數(shù)量。
? net.ipv4.tcp_fin_timeout選項(xiàng)決定了套接字保持在FIN-WAIT-2狀態(tài)的時(shí)間。默認(rèn)值是60秒。正確設(shè)置這個(gè)值非常重要，有時(shí)候即使一個(gè)負(fù)載很小的Web服務(wù)器，也會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榇罅康乃捞捉幼侄a(chǎn)生內(nèi)存溢出的風(fēng)險(xiǎn)。
? net.ipv4.tcp_keepalive_time選項(xiàng)表示當(dāng)keepalive啟用的時(shí)候，TCP發(fā)送keepalive消息的頻度。默認(rèn)值是2（單位是小時(shí)）。
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