優化Linux系統硬盤的七個實用技巧

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　　在Windows系統中，磁盤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使用第二擴展文件系統(ext2)，它以一種完全不同的方式處理文件存儲。Linux沒有Windows系統中發現的那種問題，這使得許多人認為磁盤碎片化根本不是一個問題。但是，這是不正確的。

　　所有的文件系統隨著時間的推移都趨向於碎片化。Linux文件系統減少了碎片化，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。然而在繁忙的服務器中，隨著時間的過去，文件碎片化將降低硬盤性能，硬盤性能只有從硬盤讀出或寫入數據時才能注意到。下面是優化Linux系統硬盤性能的一些具體措施。

　　一、清理磁盤

　　這種方法看上去很簡單：清理磁盤驅動器，刪除不需要的文件，清除所有需要被保存但將不被使用的文件。如果可能的話，清除多余的目錄，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，每個磁盤上確實積累了非常多的垃圾。釋放磁盤空間可以幫助系統更好地工作。

　　二、整理磁盤碎片

　　Linux系統上的磁盤碎片整理程序與Windows 98或Windows NT系統中的磁盤碎片整理程序不同。Windows 98引入FAT 32文件系統，雖然運行Windows 98不必轉換為FAT 32文件系統。Windows可以被設置為使用FAT或一個叫NTFS的增強文件系統。所有這些文件系統以本質上相同的方式處理文件存儲。

　　Linux最好的整理磁盤碎片的方法是做一個完全的備份，重新格式化分區，然後從備份恢復文件。當文件被存儲時，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序分區是不必要的，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服務器磁盤碎片整理花費的時間大致上相同。

　　如果硬盤性能仍不令人滿意，還有許多其它的步驟可以考慮，但是任何包含升級或購買新設備的硬件解決方案可能會是昂貴的。

　　三、從IDE升級到SCSI

　　如果你的硬盤是一個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和磁盤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周期被IDE驅動器占用而抱怨系統的緩慢。

　　獲取更快的控制器和磁盤驅動器

　　標准的SCSI控制器不能比標准的IDE控制器更快地讀寫數據，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。

　　磁盤驅動器經常忽視的一個方面是磁盤本身的速度。磁盤的速度以rpm為單位給出，它代表每分鐘旋轉多少次。rpm越大，磁盤速度也越快。如果你有這方面的預算，大多數服務器系統廠商可提供7500rpm甚至10000rpm SCSI磁盤。標准SCSI和IDE磁盤提供5400rpm速度。

　　四、使用多個控制器

　　IDE和SCSI磁盤可以被鏈接。IDE鏈最多包括兩個設備，標准SCSI鏈最多包括七個設備。如果在系統中有兩個或更多SCSI磁盤，很可能被鏈接到同一個控制器。這樣對大多數操作是足夠的，尤其是把計算機當作單用戶的工作站時。但是如果有一個服務器，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。

　　五、調整硬盤參數

　　使用hdparm工具可以調整IDE硬盤性能，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，通過激活下面的特性可以顯著地改善性能：

　　◆ 32位支持 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數據的丟失。

　　hdparm可以提供關於硬盤的大量信息。打開一個終端窗口，輸入下面命令獲取系統中第一個IDE驅動器的信息（改變設備名獲取其它IDE驅動器的信息）：

　　hdparm -v /dev/had

　　上面命令顯示出當系統啟動時從驅動器獲得的信息，包括驅動器操作在16位或32位模式（I/O Support）下，是否為多部分訪問（Multcount）。關於磁盤驅動器的更詳細信息的顯示可使用-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沖存儲器讀的速度。結果是一個優化的“最好的事例”數字。改變驅動器設置，激活32位傳輸，輸入下面的命令：

　　hdparm -c3 /dev/hda

　　-c3參數激活32位支持，使用-c0可以取消它。-c1參數也可激活32位支持並使用更少的內存開銷，但是在很多驅動器下它不工作。

　　大多數新IDE驅動器支持多部分傳輸，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，激活多部分傳輸能引起文件系統的完全崩潰。這個問題大多數發生在較老的驅動器上。輸入下面的命令激活多部分傳輸：

　　hdparm -m16 /dev/hda

　　-m16參數激活16部分傳輸。除了西部數據的驅動器外，大多數驅動器設置為16或32部分是最合適的。西部數據的驅動器緩沖區小，當設置大於8部分時性能將顯著下降。對西部數據驅動器來說，設置為4部分是最合適的。

　　激活多部分訪問能夠減少CPU負載30%～50%，同時可以增加數據傳輸速率到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盤驅動器，在此不詳述。

　　六、使用軟件RAID

　　RAID廉價驅動器的冗余陣列，也可以改善磁盤驅動器性能和容量。Linux支持軟件RAID和硬件RAID。軟件RAID嵌入在Linux內核中，比硬件RAID花費要少得多。軟件RAID的惟一花費就是購買系統中的磁盤，但是軟件RAID不能使硬件RAID的性能增強。硬件RAID使用特殊設計的硬件，控制系統的多個磁盤。硬件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、廉價的磁盤驅動器成為一個磁盤驅動器陣列，提供與大型計算機中單個大驅動器相同的性能級別。RAID驅動器陣列對於計算機來說像單獨一個驅動器，它也可以使用並行處理。磁盤讀寫在RAID磁盤陣列的並行數據通路上同時進行。

　　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只是數據帶。在級別0中，數據被拆分到多於一個的驅動器，結果是更高的數據吞吐量。這是RAID的最快和最有效形式。但是，在這個級別沒有數據鏡像，所以在陣列中任何磁盤的失敗將引起所有數據的丟失。

　　RAID 1：級別1是完全磁盤鏡像。在獨立的磁盤上創建和支持數據兩份拷貝。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，不會有數據丟失。這是最昂貴的RAID級別，因為每個磁盤需要第二個磁盤做它的鏡像。這個級別提供最好的數據安全。

　　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驅動器支持內嵌錯誤檢測，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盤的磁盤帶。存儲奇偶校驗信息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盤的大塊帶。奇偶校驗信息意味著任何一個磁盤失敗數據可以被恢復。級別4陣列的讀性能非常好，寫速度比較慢，因為奇偶校驗數據必須每次更新。

　　RAID 5：級別5與級別4相似，但是它將奇偶校驗信息分布到多個驅動器中。這樣提高了磁盤寫速度。它每兆字節的花費與級別4相同，提高了高水平數據保護下的高速隨機性能，是使用最廣泛的RAID系統。

　　軟件RAID是級別0，它使多個硬盤看起來像一個磁盤，但是速度比任何單個磁盤快得多，因為驅動器被並行訪問。軟件RAID可以用IDE或SCSI控制器，也可以使用任何磁盤組合。

　　七、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內存性能

　　在Linux中，可以Tweak系統內存。如果遇到內存不足錯誤或者系統是用於網絡的，可以調整內存分配設置。

　　內存一般以每頁4千字節分配。調整“空白頁”設置，可以在性能上有顯著的改善。打開終端窗口，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。最小設置是系統中內存數量的兩倍；低設置是內存數量的4倍；高設置是系統內存的6倍；自由內存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（使用磁盤空間分配到交換文件）開始。當達到空白頁低設置時，密集型交換開始。