影响性能的因素

13.2.1　影响Linux性能的因素

1.CPU

CPU是操作系统稳定运行的根本，CPU的速度与性能很大一部分决定了系统整体的性能，因此CPU数量越多、主频越高，服务器性能也相对好越好。但事实也并非完全如此。

目前大部分CPU在同一时间内只能运行一个线程，超线程的处理器可以在同一时间运行多个线程，因而，可以利用处理器的超线程特性提高系统性能。在Linux系统下，只有运行SMP内核才能支持超线程，但是安装的CPU数量越多，从超线程获得的性能上的提高就越少。另外，Linux内核会把多核的处理器当作多个单独的CPU来识别，例如两个4核的CPU，在Linux系统下会认到8个CPU。但是从性能角度来讲，两个4核的CPU和8个单核的CPU并不完全等价。根据权威部门得出的测试结论，前者的整体性能要低于后者25%～30%。

可能出现CPU瓶颈的应用有邮件服务器、动态Web服务器等，对于这类应用要把CPU的配置和性能放在主要位置。

2.内存

内存的大小也是影响Linux性能的一个重要的因素。内存太小，系统进程将被阻塞，应用也将变得缓慢，甚至失去响应；内存太大，会导致资源浪费。Linux系统采用了物理内存和虚拟内存的概念，虚拟内存虽然可以缓解物理内存的不足，但是占用过多的虚拟内存，应用程序的性能将明显下降。要保证应用程序的高性能运行，物理内存一定要足够大，但是过大的物理内存，会造成内存资源浪费，例如在一个32位处理器的Linux操作系统上，超过8GB的物理内存都将被浪费。因此，要使用更大的内存，建议安装64位的操作系统，同时开启Linux的大内存内核支持。

由于处理器寻址范围的限制，在32位Linux操作系统上，应用程序单个进程最大只能使用2GB的内存。这样，即使系统有更大的内存，一次性也无法“享”用，解决的办法就是使用64位处理器，安装64位操作系统，在64位操作系统下，可以满足所有一次性对内存的使用需求，几乎没有限制。

可能出现内存性能瓶颈的应用有打印服务器、数据库服务器和静态Web服务器等，对于这类应用要把内存大小放在主要位置。

3.磁盘I/O宽带

磁盘的I/O性能直接影响应用程序的性能。在一个有频繁读写的应用中，如果磁盘I/O性能得不到满足，就会导致应用的停滞。好在现今的磁盘都采用了很多方法来提高I/O性能，比如常见的磁盘RAID技术。

RAID的英文全称为Redundant Array of Independent Disks，翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列。RAID通过把多块独立的磁盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个磁盘组（逻辑磁盘），从而提供比单个硬盘更高的I/O性能和数据冗余。

通过RAID技术组成的磁盘组，就相当于一个大硬盘，用户可以对它进行分区格式化、建立文件系统等操作，跟单个物理硬盘一模一样，唯一不同的是RAID磁盘组的I/O性能比单个硬盘要高很多，同时对数据的安全性也有很大提升。

根据磁盘组合方式的不同，RAID可以分为RAID0，RAID1，RAID2，RAID3，RAID4，RAID5，RAID6，RAID7，RAID0＋1和RAID10等级别，常用的RAID级别有RAID0，RAID1，RAID5和RAID0＋1。这里简单介绍如下。

·RAID0：通过把多块硬盘粘合成一个容量更大的硬盘组，提高了磁盘的性能和吞吐量。这种方式成本低，要求至少两个磁盘，但是没有容错和数据修复功能，因而只能用在对数据安全性要求不高的环境中。

·RAID1：也就是磁盘镜像，通过把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，最大限度地保证磁盘数据的可靠性和可修复性，具有很高的数据冗余能力，但磁盘利用率只有50%，因而，成本最高，多用在保存重要数据的场合。

·RAID5：采用了磁盘分段加奇偶校验技术，从而提高了系统可靠性。RAID5读出效率很高，写入效率一般，至少需要3块盘。它允许一块磁盘故障，而不会影响数据的可用性。

·RAID0＋1：把RAID0和RAID1技术结合起来就成了RAID0＋1，至少需要4个硬盘。此种方式的数据除分布在多个盘上外，每个盘都有其镜像盘，提供全冗余能力，同时允许一个磁盘故障，而不会影响数据可用性，并具有快速读/写能力。

通过对各个RAID级别的介绍，我们就可以根据应用的不同特性，选择适合自身的RAID级别，从而保证应用程序在磁盘方面达到最优的性能。

4.网络I/O宽带

Linux下的各种应用，一般都是基于网络的，因此网络宽带也是影响性能的一个重要因素，低速的、不稳定的网络将导致网络应用程序的访问阻塞，而稳定、高速的带宽，可以保证应用程序在网络上畅通无阻地运行。幸运的是，现在的网络一般都是千兆带宽，或者光纤网络，带宽问题对应用程序性能造成的影响也在逐步降低。

通过对以上四个方面的讲述，不难看出，各个方面之间都是相互依赖的，不能孤立地从某个方面来排查问题。当一个方面出现性能问题时，往往会引发其他方面出现问题。例如大量的磁盘读写势必消耗CPU和I/O资源，而内存的不足会导致频繁地进行内存页写入磁盘、磁盘写到内存的操作，造成磁盘I/O瓶颈，同时，大量的网络流量也会造成CPU过载。所以，在处理性能问题时，要纵观全局，从各个方面进行综合考虑。