優化 Linux 系統硬碟

　在Windows系統中，磁碟碎片是一個常見的問題，如果不注意，系統性能可能被侵蝕。Linux使用第二擴展檔系統(ext2)，它以一種完全不同的方式處理檔存儲。Linux沒有Windows系統中發現的那種問題，這使得許多人認為磁碟碎片化根本不是一個問題。但是，這是不正確的。

　　所有的檔系統隨著時間的推移都趨向於碎片化。Linux檔系統減少了碎片化，但是並沒有消除。由於它不經常出現，所以對於一個單用戶的工作站來說，可能根本不是問題。然而在繁忙的伺服器中，隨著時間的過去，檔碎片化將降低硬碟性能，硬碟性能只有從硬碟讀出或寫入資料時才能注意到。下面是優化Linux系統硬碟性能的一些具體措施。

清理磁碟

　　這種方法看上去很簡單：清理磁碟機，刪除不需要的檔，清除所有需要被保存但將不被使用的檔。如果可能的話，清除多餘的目錄，並減少子目錄的數目。這些建議似乎顯而易見，但是你會驚訝地發現，每個磁碟上確實積累了非常多的垃圾。釋放磁碟空間可以幫助系統更好地工作。

整理磁碟碎片

　　Linux系統上的磁碟碎片整理程式與Windows 98或Windows NT系統中的磁碟碎片整理程式不同。Windows 98引入FAT 32檔系統，雖然運行Windows 98不必轉換為FAT 32檔系統。Windows可以被設置為使用FAT或一個叫NTFS的增強檔系統。所有這些檔系統以本質上相同的方式處理檔存儲。

　　Linux最好的整理磁碟碎片的方法是做一個完全的備份，重新格式化分區，然後從備份恢復檔。當檔被存儲時，它們將被寫到連續的塊中，它們不會碎片化。這是一個大工作，可能對於像/usr之類不經常改變的程式分區是不必要的，但是它可以在一個多用戶系統的/home分區產生奇跡。它所花費的時間與Windows NT伺服器磁碟碎片整理花費的時間大致上相同。

　　如果硬碟性能仍不令人滿意，還有許多其他的步驟可以考慮，但是任何包含升級或購買新設備的硬體解決方案可能會是昂貴的。

從IDE升級到SCSI

　　如果你的硬碟是一個IDE驅動器，可以通過升級到SCSI驅動器獲得更好的整體性能。因為IDE控制器必須訪問CPU，CPU和磁碟密集型操作可能變得非常緩慢。SCSI控制器不用通過CPU處理讀寫。當IDE驅動器在讀或寫時，用戶可能會因為CPU週期被IDE驅動器佔用而抱怨系統的緩慢。

獲取更快的控制器和磁碟機

　　標準的SCSI控制器不能比標準的IDE控制器更快地讀寫資料，但是一些非常快的“UltraWide”SCSI控制器能夠使讀寫速度有一個真正的飛躍。

　　EIDE和UDMA控制器是非常快的IDE控制器。新的UDMA控制器能夠接近SCSI控制器的速度。UDMA控制器的頂級速度是猝發速度，但持續傳輸的速度明顯慢得多。IDE控制器包括UDMA，是嵌入在驅動器本身中的。不需要購買一個控制器，只要購買一個驅動器，它就包含了控制器，可以獲得UDMA性能。

　　磁碟機經常忽視的一個方面是磁碟本身的速度。磁碟的速度以rpm為單位給出，它代表每分鐘旋轉多少次。rpm越大，磁碟速度也越快。如果你有這方面的預算，大多數伺服器系統廠商可提供7500rpm甚至10000rpm SCSI磁碟。標準SCSI和IDE磁碟提供5400rpm速度。

使用多個控制器

　　IDE和SCSI磁碟可以被鏈結。IDE鏈最多包括兩個設備，標準SCSI鏈最多包括七個設備。如果在系統中有兩個或更多SCSI磁碟，很可能被鏈結到同一個控制器。這樣對大多數操作是足夠的，尤其是把電腦當作單用戶的工作站時。但是如果有一個伺服器，那麼就能夠通過對每個SCSI驅動器提供一個控制器改善性能。當然，好的控制器是昂貴的。

調整硬碟參數

　　使用hdparm工具可以調整IDE硬碟性能，它設計時專門考慮了使用UDMA驅動器。在缺省情況下，Linux使用是最安全的，但是設置訪問IDE驅動器是最慢的。缺省模式沒有利用UDMA可能的最快的性能。 　　使用hdparm工具，通過啟動下面的特性可以顯著地改善性能：

　　◆ 32位支援 缺省設置是16位；

　　◆ 多部分訪問 缺省設置是每次中斷單部分傳送。

　　注意：在使用hdparm之前，確保對系統已經做了完全的備份。使用hdparm改變IDE參數，如果出錯可能會引起驅動器上全部資料的丟失。

　　hdparm可以提供關於硬碟的大量資訊。打開一個終端視窗，輸入下面命令獲取系統中第一個IDE驅動器的資訊（改變設備名獲取其他IDE驅動器的資訊）：

　　hdparm -v /dev/had

　　上面命令顯示出當系統啟動時從驅動器獲得的資訊，包括驅動器操作在16位元或32位元模式（I/O Support）下，是否為多部分訪問（Multcount）。關於磁碟機的更詳細資訊的顯示可使用-i參數。 　　Hdparm也可以測試驅動器傳輸速率。輸入命令測試系統中第一個IDE驅動器：

　　hdparm -Tt /dev/hda

　　此測試可測量驅動器直接讀和高速緩衝記憶體讀的速度。結果是一個優化的“最好的事例”數位。改變驅動器設置，啟動32位傳輸，輸入下面的命令：

　　hdparm -c3 /dev/hda

　　-c3參數啟動32位支援，使用-c0可以取消它。-c1參數也可啟動32位支援並使用更少的記憶體開銷，但是在很多驅動器下它不工作。 　　大多數新IDE驅動器支援多部分傳輸，但是Linux缺省設置為單部分傳輸。注意：這個設置在一些驅動器上，啟動多部分傳輸能引起檔系統的完全崩潰。這個問題大多數發生在較老的驅動器上。輸入下面的命令啟動多部分傳輸：

　　hdparm -m16 /dev/hda

　　-m16參數啟動16部分傳輸。除了西部資料的驅動器外，大多數驅動器設置為16或32部分是最合適的。西部資料的驅動器緩衝區小，當設置大於8部分時性能將顯著下降。對西部資料驅動器來說，設置為4部分是最合適的。

　　啟動多部分訪問能夠減少CPU負載30%～50%，同時可以增加資料傳輸速率到50%。使用-m0參數可以取消多部分傳輸。

　　hdparm還有許多選項可設置硬碟驅動器，在此不詳述。

使用軟體RAID

　　RAID廉價驅動器的冗餘陣列，也可以改善磁碟機性能和容量。Linux支援軟體RAID和硬體RAID。軟體RAID嵌入在Linux內核中，比硬體RAID花費要少得多。軟體RAID的惟一花費就是購買系統中的磁碟，但是軟體RAID不能使硬體RAID的性能增強。硬體RAID使用特殊設計的硬體，控制系統的多個磁碟。硬體RAID可能是昂貴的，但是得到的性能改善與之相匹配。RAID的基本思想是組合多個小的、廉價的磁碟機成為一個磁碟機陣列，提供與大型電腦中單個大驅動器相同的性能級別。RAID驅動器陣列對於電腦來說像單獨一個驅動器，它也可以使用並行處理。磁碟讀寫在RAID磁碟陣列的並行資料通路上同時進行。

　　IBM公司在加利福尼亞大學發起一項研究，得到RAID級別的一個最初定義。現在有六個已定義的RAID級別，如下所示。

　　RAID 0：級別0只是資料帶。在級別0中，資料被拆分到多於一個的驅動器，結果是更高的資料吞吐量。這是RAID的最快和最有效形式。但是，在這個級別沒有資料鏡像，所以在陣列中任何磁碟的失敗將引起所有資料的丟失。

　　RAID 1：級別1是完全磁碟鏡像。在獨立的磁碟上創建和支援資料兩份拷貝。級別1陣列與一個驅動器相比讀速度快、寫速度慢，但是如果任一個驅動器錯誤，不會有資料丟失。這是最昂貴的RAID級別，因為每個磁碟需要第二個磁碟做它的鏡像。這個級別提供最好的資料安全。

　　RAID 2：級別2設想用於沒有內嵌錯誤檢測的驅動器。因為所有的SCSI驅動器支援內嵌錯誤檢測，這個級別已過時，基本上沒用了。Linux不使用這個級別。

　　RAID 3：級別3是一個有奇偶校驗磁碟的磁碟帶。存儲奇偶校驗資訊到一個獨立的驅動器上，允許恢復任何單個驅動器上的錯誤。Linux不支持這個級別。

　　RAID 4：級別4是擁有一個奇偶校驗磁碟的大塊帶。奇偶校驗資訊意味著任何一個磁碟失敗資料可以被恢復。級別4陣列的讀性能非常好，寫速度比較慢，因為奇偶校驗資料必須每次更新。

　　RAID 5：級別5與級別4相似，但是它將奇偶校驗資訊分佈到多個驅動器中。這樣提高了磁碟寫速度。它每百萬位元組的花費與級別4相同，提高了高水準資料保護下的高速隨機性能，是使用最廣泛的RAID系統。

　　軟體RAID是級別0，它使多個硬碟看起來像一個磁碟，但是速度比任何單個磁碟快得多，因為驅動器被並行訪問。軟體RAID可以用IDE或SCSI控制器，也可以使用任何磁碟組合。 配置內核參數通過調整系統內核參數改善性能有時是很明顯的。如果你決定要這樣做一定要小心，因為系統內核的改變可能優化系統，也可能引起系統崩潰。 　　注意：不要在一個正在使用的系統上改變內核參數，因為有系統崩潰的危險。因此，必須在一個沒有人使用的系統上進行測試。設置一個測試機器，對系統進行測試，確保所有工作正常。 Tweak記憶體性能 　　在Linux中，可以Tweak系統記憶體。如果遇到記憶體不足錯誤或者系統是用於網路的，可以調整記憶體分配設置。

　　記憶體一般以每頁4千位元組分配。調整“空白頁”設置，可以在性能上有顯著的改善。打開終端視窗，輸入下面的命令查看系統的當前設置：

　　cat /proc/sys/vm/freepages

　　這樣將獲得三個數字，就像下面這樣：

　　128 256 384

　　這些是最小空白頁、空白頁低和空白頁高設置。這些值在啟動時決定。最小設置是系統中記憶體數量的兩倍；低設置是記憶體數量的4倍；高設置是系統記憶體的6倍；自由記憶體不能小於最小空白頁數。 　　如果空白頁數目低於空白頁高設置，則交換（使用磁碟空間分配到交換檔）開始。當達到空白頁低設置時，密集型交換開始。

　　增加空白頁高設置有時可以改善整體性能，比如試試增加高設置到1MB，用echo命令可以調整這個設置。使用樣本設置，輸入這個命令增加空白頁高設置到1MB：

　　echo "128 256 1024" > /proc/sys/vm/freepages

　　注意：當系統還沒有被使用時測試這個設置，以確保在做任何調整時監視系統性能。這樣可以確定哪個設置對系統是最好的。