ubuntu如何提高磁盘读写速度

Ubuntu 磁盘读写性能优化实操指南

一 基线测量与定位瓶颈

• 使用 fio 建立可复现的基准，区分缓存与裸盘性能：
  • 随机读：fio -name=randread -direct=1 -iodepth=64 -rw=randread -ioengine=libaio -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=/dev/sdX
  • 随机写：fio -name=randwrite -direct=1 -iodepth=64 -rw=randwrite -ioengine=libaio -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=/dev/sdX
  • 顺序读/写：将 rw=read/write 即可；关注指标 IOPS、吞吐量、延迟（lat、slat、clat）、bw。
• 用 iostat -x 2 3 观察设备负载与排队：
  • 若 await 远高于 svctm，说明队列等待长；%util 接近 100% 表示设备长期饱和，应优先扩容或更换更快介质/优化负载分布。

二 硬件与存储架构优化

• 介质升级：优先使用 SSD/NVMe 替代 HDD，可显著改善 IOPS 与延迟。
• 阵列与隔离：按负载选择 RAID（提升吞吐/冗余），并将 日志、数据库 等高 I/O 负载与业务数据做 磁盘级隔离，避免相互干扰。

三 文件系统与挂载选项

• 选型建议：通用场景选 ext4；大文件/高并发可选 XFS（支持更大分区与文件数量，但不可收缩）。
• 创建时优化示例：
  • ext4：sudo mkfs.ext4 -b 4096 -E lazy_itable_init=1 /dev/sdX1
  • XFS：sudo mkfs.xfs -b size=4k -l size=128m /dev/sdX1
• 挂载选项：优先加入 noatime（必要时 nodiratime）以减少元数据写；日志模式可用 data=writeback（权衡一致性，谨慎用于关键数据）。
• SSD 专项：
  • 启用 TRIM：先确认内核与设备支持（hdparm -I /dev/sdX | grep “TRIM supported”），在 /etc/fstab 对应挂载项加入 discard（如：/dev/sdX1 / ext4 defaults,noatime,discard 0 1）。
  • 不建议在断电风险场景关闭 ext4 日志（tune2fs -O ^has_journal），会显著增加崩溃时数据损坏概率。

四 内核与块层调优

• I/O 调度器：
  • SSD/虚拟机 常用 noop（或 mq-deadline）；数据库 常用 deadline。查看/设置：cat /sys/block/sdX/queue/scheduler；echo noop > /sys/block/sdX/queue/scheduler（按设备设置）。
• 预读与队列：
  • 顺序读较多时增大预读：echo 8192 > /sys/block/sdX/queue/read_ahead_kb；或用 blockdev --setra 8192 /dev/sdX（注意单位差异）。
  • 适度增大队列长度：echo 128–256 > /sys/block/sdX/queue/nr_requests（吞吐↑、延迟可能↑）。
• 虚拟内存与缓存：
  • 减少换出倾向：/etc/sysctl.conf 中设置 vm.swappiness=1–10（桌面/内存充足可更低；禁用请评估休眠需求）。
  • 调整目录项/索引节点回收倾向：vm.vfs_cache_pressure（默认 100，数值越大越易回收，按需微调）。
  • 脏页刷写（示例值，按负载微调）：vm.dirty_background_ratio=10；vm.dirty_ratio=20；vm.dirty_expire_centisecs=3000；vm.dirty_writeback_centisecs=500。

五 应用与运维实践

• 应用侧优化：优先 追加写 替代随机写；充分利用 页缓存；高频小文件/随机访问可用 mmap；需要同步写时尽量 合并写 而非频繁 O_SYNC/fsync；多应用争用磁盘时用 cgroups I/O 限流/分级，关键进程用 ionice 提升 I/O 优先级。
• 临时/可丢弃数据：将 /tmp、/var/tmp、/var/log 放入 tmpfs（如：tmpfs /tmp tmpfs defaults,noatime,mode=1777 0 0），降低 SSD 磨损并提升速度（注意内存占用）。
• 变更生效与回滚：/etc/fstab 修改后用 mount -o remount 验证；内核参数用 sysctl -p 生效；重要参数建议先备份并在低峰期变更，变更前后用 fio/iostat 对比效果。