如何优化 Linux 服务器的磁盘 I/O 性能

# 优化 Linux 服务器磁盘 I/O 性能的全面指南

## 1. 识别 I/O 瓶颈

首先确定是否存在 I/O 瓶颈以及瓶颈位置：

```bash # 使用 iostat 查看磁盘 I/O 统计 iostat -x 1

# 使用 iotop 查看进程级 I/O 使用情况 iotop

# 使用 vmstat 查看系统整体 I/O 情况 vmstat 1 ```

关键指标： – `%util` (iostat)：设备利用率，接近100%表示饱和 – `await` (iostat)：平均 I/O 等待时间 – `svctm` (iostat)：平均服务时间

## 2. 文件系统优化

### 选择合适的文件系统 – **XFS**：适合大文件和高并发 – **EXT4**：通用场景，稳定性好 – **Btrfs**：需要高级特性如快照、压缩时

### 挂载选项优化 在 `/etc/fstab` 中调整挂载选项：

```bash # 对于SSD或高速存储 noatime,nodiratime,discard,data=writeback,barrier=0

# 对于HDD或需要数据安全的场景 noatime,nodiratime,data=ordered ```

常用选项说明： – `noatime/nodiratime`：减少访问时间更新 – `discard`：启用TRIM(SSD专用) – `data=writeback/ordered/journal`：控制日志行为 – `barrier`：控制写入屏障

## 3. I/O 调度器优化

### 查看当前调度器 ```bash cat /sys/block/sdX/queue/scheduler ```

### 设置调度器 ```bash # 对于SSD/NVMe echo kyber > /sys/block/sdX/queue/scheduler # 或 echo none > /sys/block/sdX/queue/scheduler

# 对于HDD echo mq-deadline > /sys/block/sdX/queue/scheduler ```

调度器选择建议： – **none/mq-deadline**：SSD/NVMe – **kyber**：中等负载SSD – **bfq**：桌面环境或需要公平调度 – **mq-deadline**：传统HDD

## 4. 内核参数优化

编辑 `/etc/sysctl.conf`：

```bash # 增加脏页回写阈值 vm.dirty_background_ratio = 5 vm.dirty_ratio = 10

# 调整虚拟内存行为 vm.swappiness = 1

# 文件系统缓存 vm.vfs_cache_pressure = 50

# 增加文件描述符限制 fs.file-max = 1000000

# 网络相关(如果应用涉及网络I/O) net.core.somaxconn = 4096 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096 ```

应用设置： ```bash sysctl -p ```

## 5. 硬件级优化

### RAID 配置 – **RAID 10**：最佳性能+冗余 – **RAID 5/6**：容量优先但写入性能较低 – 考虑使用带电池的RAID控制器

### SSD 优化 ```bash # 确保TRIM启用 fstrim -av

# 检查SSD对齐 parted /dev/sdX align-check optimal 1

# 调整调度器(见上文) ```

## 6. 应用层优化

### 数据库优化 – MySQL: 调整 `innodb_io_capacity`, `innodb_flush_method` – PostgreSQL: 调整 `shared_buffers`, `effective_cache_size`

### 使用直接I/O 对于知道自己在做什么的应用，可以使用O_DIRECT标志绕过页面缓存

### 异步I/O ```bash # 检查是否支持AIO cat /proc/sys/fs/aio-max-nr

# 增加AIO限制 echo 65536 > /proc/sys/fs/aio-max-nr ```

## 7. 高级技术

### 使用LVM缓存 ```bash # 创建缓存池 lvcreate -L 10G -n cachepool vg /dev/fast_ssd

# 将缓存附加到慢速卷 lvconvert –type cache –cachepool vg/cachepool vg/slow_volume ```

### 使用bcache (块层缓存) ```bash # 创建bcache设备 make-bcache -B /dev/slow_hdd -C /dev/fast_ssd ```

## 8. 监控与维护

```bash # 定期检查I/O性能 iostat -xmt 1

# 检查磁盘健康(SMART) smartctl -a /dev/sdX

# 清理不需要的文件 logrotate -f /etc/logrotate.conf ```

通过综合应用这些优化技术，可以显著提升Linux服务器的磁盘I/O性能。建议每次只修改一个参数并测试效果，以确定最佳配置。