怎样优化centos的磁盘I/O性能

一、调整I/O调度器
I/O调度器负责管理磁盘请求的排序与合并，不同磁盘类型需选择不同调度器：

• 查看当前调度器：cat /sys/block/sda/queue/scheduler（显示可用调度器，如noop、deadline、cfq）。
• 临时修改（以deadline为例，适用于机械硬盘）：echo 'deadline' > /sys/block/sda/queue/scheduler。
• 永久修改（CentOS 7+）：通过grubby工具更新内核参数：grubby --update-kernel=ALL --args="elevator=deadline"，重启生效。
• SSD优化：使用noop调度器（无寻道时间，简化逻辑），命令同上。

二、优化文件系统

1. 选择合适文件系统：
   • 通用场景选ext4（兼容性好）；大文件、高性能需求选XFS（支持高吞吐量）；需快照/克隆功能选btrfs（但兼容性稍差）。
2. 挂载选项优化：
   • 添加noatime（不更新文件访问时间）、nodiratime（不更新目录访问时间），减少不必要的磁盘写操作。例如，在/etc/fstab中修改挂载项：/dev/sda1 / ext4 defaults,noatime,nodiratime 0 0。

三、调整内核参数
修改/etc/sysctl.conf文件，优化以下参数以提升I/O效率：

• vm.swappiness=10：降低交换分区使用（减少磁盘写操作），值越低越优先使用内存。
• vm.dirty_ratio=10：当脏页（未写入磁盘的内存页）占内存10%时，触发强制写回。
• vm.dirty_background_ratio=5：后台写回脏页的阈值（5%），减少前台I/O阻塞。
• vm.vfs_cache_pressure=50：控制内核回收用于目录和inode缓存的内存的倾向（值越高，回收越积极）。
  应用更改：sysctl -p。

四、使用缓存技术

1. 页面缓存：Linux内核会自动将空闲内存用作文件缓存（page cache），无需手动配置，可通过free -h查看缓存使用情况。
2. 应用层缓存：
   • 数据库缓存：如MySQL的innodb_buffer_pool_size（设置为物理内存的50%-70%），缓存数据和索引，减少磁盘I/O。
   • 分布式缓存：使用Redis、Memcached缓存频繁访问的数据（如热点商品信息），降低数据库访问频率。
3. 块设备缓存：
   • LVM Cache：将SSD作为缓存设备，加速HDD访问。步骤：创建缓存卷（lvcreate -L 10G -n lv_cache vg_data）、原始卷（lvcreate -L 100G -n lv_data vg_data），然后配置缓存（lvconvert --type cache --cachevol vg_data/lv_cache vg_data/lv_data）。
   • Bcache：内核级缓存工具，将SSD挂载为HDD的缓存。命令：make-bcache -B /dev/sdb（HDD） -C /dev/sdc（SSD），格式化并挂载bcache0设备。

五、硬件升级

1. 更换SSD：SSD无机械寻道时间，IOPS（每秒输入/输出操作数）远高于HDD（如SATA SSD约50k-100k IOPS，NVMe SSD可达数百万），适合高I/O场景（如数据库、虚拟机）。
2. 增加内存：更多内存可缓存更多数据和文件，减少磁盘读取次数（如数据库缓存、文件系统缓存）。
3. RAID配置：
   • RAID 0：条带化提升读写速度（无冗余，风险高）。
   • RAID 10：镜像+条带化（兼顾性能与冗余，适合数据库等关键应用）。
   • RAID 5/6：适合大容量存储（有冗余，但写性能受校验影响）。

六、监控与诊断
使用工具定期监控磁盘I/O性能，定位瓶颈：

• iostat：查看磁盘读写速率、I/O等待时间、利用率。安装：yum install sysstat -y，命令：iostat -x 1（-x显示详细指标，1表示每秒刷新）。
• iotop：按I/O使用量排序进程，找出高I/O进程（如iotop -o显示正在执行I/O的进程）。
• fio：基准测试工具，模拟不同I/O场景（如随机读、顺序写），评估磁盘极限性能。安装：yum install fio -y，示例（测试随机读）：fio -name=randread -direct=1 -iodepth=64 -rw=randread -ioengine=libaio -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=/dev/sdb。

七、应用层优化

1. 数据库优化：
   • 增加innodb_buffer_pool_size（缓存数据和索引）。
   • 为常用查询字段添加索引（减少全表扫描）。
   • 使用连接池（减少数据库连接开销）。
2. 异步I/O：应用程序使用异步I/O库（如libaio），避免等待I/O操作完成，提升并发性能（如数据库、Web服务器）。