CentOS如何优化文件系统I/O性能

选择合适的文件系统
根据场景选择高性能文件系统是基础：

• ext4：兼容性最强，适用于一般规模应用（如传统服务器），支持大文件（最大16TB）和大容量存储（最大1EB），可通过tune2fs调整保留空间（如tune2fs -m 0 /dev/sda1取消root保留的5%空间）。
• XFS：针对大文件、大容量存储优化（如视频、数据库），支持快速恢复和并行I/O，是高负载web服务器的首选（如CentOS搭建web服务器时推荐）。可通过xfs_growfs动态扩展容量。
• Btrfs：具备快照、数据压缩等高级功能，但稳定性仍在提升，适合需要数据保护的场景（如备份服务器）。

调整文件系统挂载选项
通过挂载选项减少不必要的磁盘操作：

• noatime/nodiratime：禁用文件访问时间（atime）和目录访问时间（diratime）更新，降低写操作频率。示例（/etc/fstab中添加）：/dev/sda1 / ext4 defaults,noatime,nodiratime 0 0。挂载后需执行mount -a生效。
• discard：针对SSD启用TRIM操作，通知硬盘哪些块不再使用，延长寿命并提升性能。示例：/dev/sda2 / ext4 defaults,discard 0 0。

优化I/O调度器
根据存储设备类型选择调度器，调整请求处理顺序：

• HDD（机械硬盘）：推荐Deadline或CFQ。Deadline通过设置I/O请求的超时时间（默认5秒），避免请求饥饿；CFQ（默认调度器）为每个进程分配时间片，保证公平性。修改方法：echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler（需root权限）。
• SSD/NVMe：推荐noop（无操作）或none（NVMe专用），因为SSD本身无机械结构，无需复杂调度，能最大化发挥其并行I/O优势。

使用缓存技术加速I/O
通过缓存层减少直接磁盘访问：

• LVM Cache：将SSD作为缓存设备，加速HDD的读写。步骤：创建缓存池（lvcreate -L 10G -n lv_cache vg_name）、关联缓存（lvconvert --type cache --cachevol vg_name/lv_cache vg_name/lv_root）。
• Bcache：将SSD作为HDD的缓存，适合需要灵活配置的场景。需安装bcache-tools，步骤：创建缓存设备（make-bcache -C /dev/sdb）、创建backing设备（make-bcache -B /dev/sdc）、挂载缓存设备。

调整文件系统参数
针对不同文件系统优化内部参数：

• ext4：调整inode大小（默认256字节，大文件场景可设为512）、目录最大大小（默认4096字节，大量小文件场景可设为8192），提升目录查找效率。
• XFS：增大日志缓冲区大小（logbsize，默认64KB，可设为256KB~1MB），减少日志写入次数。通过xfs_admin -l /dev/sda1查看当前参数，修改需重新格式化。

监控与维护
定期监控性能并清理碎片：

• 监控工具：使用iostat（查看磁盘I/O利用率、吞吐量）、vmstat（查看系统整体I/O情况）、fio（模拟负载测试I/O性能）定位瓶颈。
• 碎片整理：HDD需定期整理碎片（e4defrag /dev/sda1），SSD无需整理（本身无碎片问题）。
• TRIM操作：SSD定期执行fstrim命令（如fstrim -av /），手动触发TRIM，保持性能。

硬件升级
从根本上提升I/O性能：

• 增加内存：更多内存可缓存频繁访问的数据，减少磁盘读取次数（如数据库服务器增加内存可显著降低I/O压力）。
• 使用SSD：替换传统机械硬盘（HDD），SSD的随机读写速度（约500MB/s~3000MB/s）远高于HDD（约100MB/s~200MB/s），尤其适合高I/O场景（如数据库、web服务器）。