CentOS从零开始如何优化性能

CentOS从零开始优化性能的全流程指南

一、前期准备：基准测试与工具安装

在开始优化前，建立性能基准是关键，用于后续对比优化效果。使用以下工具进行初始检测：

• 综合性能检测：sysstat（包含iostat、vmstat、sar）、dstat（实时监控CPU、内存、磁盘、网络）；
• 压力测试：stress（模拟CPU、内存负载）、iperf3（测试网络吞吐量）、fio（测试磁盘I/O性能）；
• 监控可视化：Grafana+Prometheus（搭建长期性能监控面板）。
  安装命令示例：

yum install sysstat dstat stress iperf3 fio -y
systemctl enable sysstat && systemctl start sysstat

记录初始指标（如CPU空闲率、内存使用率、磁盘I/O等待时间、网络延迟），作为优化效果的参照。

二、内核参数优化：调整系统底层行为

内核参数是性能优化的核心，需修改/etc/sysctl.conf文件（永久生效）并通过sysctl -p应用更改。以下是关键参数及说明：

• 内存管理：
  vm.swappiness=10：降低Swap使用优先级（默认60），避免物理内存充足时误用Swap导致性能抖动；
  vm.dirty_ratio=20：系统内存脏页（未写入磁盘的修改）占比阈值（默认20%），超过则触发后台刷盘；
  vm.dirty_background_ratio=10：后台刷脏页的触发阈值（默认10%），减少磁盘I/O峰值。
• 网络优化：
  net.core.somaxconn=65535：增加TCP连接队列长度（默认128），解决高并发下“连接数耗尽”问题；
  net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535：扩大SYN队列长度（默认512），应对SYN Flood攻击或高并发连接请求；
  net.ipv4.tcp_fin_timeout=30：缩短FIN_WAIT_2状态的超时时间（默认60s），释放僵尸连接；
  net.ipv4.tcp_tw_reuse=1：允许复用TIME_WAIT状态的套接字（默认0），提升端口利用率；
  net.ipv4.tcp_fastopen=3：启用TCP Fast Open（TFO），减少握手延迟（需内核4.9+）。
• 文件系统：
  fs.file-max=1000000：增加系统最大文件句柄数（默认约10万），适用于Nginx、MySQL等需要处理大量文件的场景；
  fs.inotify.max_user_watches=65536：扩大inotify监控文件数上限（默认约8000），避免监控大量文件时出现“Watch limit reached”错误。

三、资源限制调整：避免进程过度消耗

默认情况下，Linux对用户/进程的资源限制较严格，需修改/etc/security/limits.conf文件（永久生效），提升关键服务的资源上限：

* soft nofile 65535    # 单进程最大打开文件数（软限制）
* hard nofile 100000   # 单进程最大打开文件数（硬限制）
* soft nproc 65535     # 单用户最大进程数（软限制）
* hard nproc 100000    # 单用户最大进程数（硬限制）

生效方式：重启系统或执行ulimit -n 65535临时生效（仅当前会话有效）。

四、磁盘I/O优化：提升存储性能

1. 选择合适的文件系统：

   • 推荐使用XFS（高性能、支持大文件、日志功能完善）或ext4（兼容性好）；
   • 格式化时添加挂载选项：noatime（禁止记录文件访问时间）、nodiratime（禁止记录目录访问时间），减少磁盘写操作。
     示例（/etc/fstab配置）：

   /dev/sda1 / xfs defaults,noatime,nodiratime 0 0
   

   挂载后执行mount -a生效。

2. 调整I/O调度器：
   根据磁盘类型选择调度器（通过cat /sys/block/sda/queue/scheduler查看当前调度器）：

   • SSD：使用noop（无队列逻辑，直接提交请求，避免额外调度开销）；
   • HDD：使用deadline（避免IO饥饿，适合机械硬盘的顺序/随机读写）；
   • 虚拟机：使用noop（宿主物理机已处理调度）。
     永久生效：修改/etc/default/grub文件，在GRUB_CMDLINE_LINUX中添加elevator=noop，然后执行grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg更新GRUB配置。

3. 关闭透明大页（THP）：
   THP（Transparent Huge Pages）会合并小内存页为大页，增加内存管理开销（尤其是数据库场景），需关闭：

   echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
   echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
   

   永久生效：将上述命令添加到/etc/rc.local文件（需赋予执行权限chmod +x /etc/rc.local）。

五、网络优化：提升传输效率

1. 启用TCP BBR拥塞控制：
   BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）是谷歌开发的拥塞控制算法，能显著提升高带宽、高延迟网络的吞吐量（如跨机房、跨地域传输）。
   操作步骤：

   echo "net.core.default_qdisc=fq" >> /etc/sysctl.conf
   echo "net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr" >> /etc/sysctl.conf
   sysctl -p
   

   验证是否启用：ss -s（查看“retrans”重传率是否降低）。

2. 多队列网卡优化：
   若网卡支持多队列（如Intel千兆/万兆网卡），可通过ethtool启用多队列，提升网络吞吐量：

   ethtool -l eth0  # 查看当前队列数（如Combined=1）
   ethtool -L eth0 combined 8  # 设置为8个队列（需网卡和驱动支持）
   

   永久生效：将上述命令添加到/etc/rc.local文件。

六、服务与进程优化：减少不必要的资源消耗

1. 关闭不必要的服务：
   使用systemctl命令停止并禁用不需要的服务（如firewalld、NetworkManager，若无需防火墙或网络管理）：

   systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
   systemctl stop NetworkManager && systemctl disable NetworkManager
   

   列出所有运行中的服务：systemctl list-units --type=service --state=running，根据业务需求禁用无用服务。

2. 调整服务配置：
   针对常用服务（如Nginx、MySQL），优化其配置文件以提升性能：

   • Nginx：调整worker_processes（设为CPU核心数，如worker_processes 4）、worker_connections（每个worker的最大连接数，如worker_connections 65535）；
   • MySQL：调整innodb_buffer_pool_size（InnoDB缓冲池大小，设为物理内存的50%-70%，如innodb_buffer_pool_size=4G）、max_connections（最大连接数，如max_connections=200）。

七、硬件优化：提升底层性能

1. 升级硬件：

   • 增加内存：物理内存不足是性能瓶颈的主要原因之一，建议根据业务需求升级至16G及以上；
   • 更换SSD：将系统盘/数据盘更换为SSD（如NVMe SSD），提升磁盘I/O性能（比HDD快10倍以上）；
   • 升级CPU：选择多核心、高主频的CPU（如Intel Xeon、AMD EPYC），提升计算能力。

2. RAID配置：
   使用RAID技术提升磁盘性能和冗余：

   • RAID 10：兼顾性能与冗余（适合数据库、高并发场景）；
   • RAID 5：提升读取性能并提供冗余（适合文件存储、备份场景）。

八、监控与持续优化：保持性能稳定

1. 定期监控：
   使用dstat实时监控系统状态：

   dstat -tcmnd --disk-util --top-cpu  # 显示时间、CPU、内存、磁盘使用率、TOP CPU进程
   

   使用sar查看历史性能数据：

   sar -u 1 5  # 查看CPU使用率（1秒采样，共5次）
   sar -d 1 5  # 查看磁盘I/O使用率
   

2. 压力测试：
   优化后进行压力测试，验证性能提升效果：

   • CPU压力测试：stress --cpu 4 --timeout 600（模拟4个CPU核心满载运行10分钟）；
   • 内存压力测试：memtester 2G 60（测试2G内存的正确性，运行60秒）；
   • 磁盘I/O压力测试：fio --name=test --ioengine=libaio --rw=randread --bs=4k --numjobs=4 --size=1G --runtime=60 --time_based（模拟4个线程随机读取1G文件，运行60秒）；
   • 网络压力测试：iperf3 -c server_ip -t 30 -P 10（客户端向服务器发送10个并行TCP流，测试30秒）。

3. 回滚机制：
   优化前备份所有配置文件（如/etc/sysctl.conf、/etc/fstab、服务配置文件），若优化后出现性能下降或稳定性问题，可快速恢复：

   cp /etc/sysctl.conf.bak /etc/sysctl.conf
   cp /etc/fstab.bak /etc/fstab
   systemctl restart network
   

通过以上步骤，可从内核、资源、磁盘、网络、服务、硬件等多个层面优化CentOS性能，逐步提升系统吞吐量、降低延迟、增强稳定性。需注意的是，优化需循序渐进，每次只修改1-2个参数，监控72小时后再进行下一步，避免因参数冲突导致系统崩溃。