一、性能优化前的关键准备

系统性能优化需建立在精准诊断的基础上。推荐使用sysstat工具包（含sar、iostat、vmstat等命令）进行全维度监控。例如通过sar -u 1 3可查看每秒CPU使用率，iostat -x 1可分析磁盘I/O等待时间。建议建立持续监控体系，记录基准性能数据后再实施优化。

二、CPU性能参数优化

1. 进程调度策略调整

Linux默认采用CFS（完全公平调度器），对交互式进程友好但对计算密集型任务可能不足。可通过echo "1" > /sys/kernel/debug/sched_features关闭部分调度特性提升吞吐量。对于实时性要求高的场景，可设置进程的nice值（范围-20到19）或使用chrt命令调整调度策略：

chrt -f 99 ./compute_intensive_task  # 设置为FIFO实时调度

2. 中断亲和性配置

多核系统中，可通过echo 1 > /proc/irq/[IRQ号]/smp_affinity将网络中断绑定到特定CPU核心，减少缓存失效。使用mpstat -P ALL 1观察各核负载，确保负载均衡。

3. 上下文切换优化

当vmstat显示cs（上下文切换）值过高（>10万次/秒）时，需检查是否过多线程竞争。可通过perf stat -e context-switches定位问题进程，考虑使用线程池或调整/proc/sys/kernel/sched_min_granularity_ns参数。

三、内存管理优化

1. 透明大页（THP）配置

THP可减少TLB缺失但可能引发延迟尖峰。生产环境建议采用always或madvise模式：

echo madvise > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

通过cat /proc/meminfo | grep AnonHugePages监控THP使用情况。

2. 交换空间策略

调整vm.swappiness（0-100）控制交换倾向，数据库服务器建议设为10。同时优化vm.dirty_ratio（默认20%）和vm.dirty_background_ratio（默认10%），平衡内存脏页回写频率。

3. 内存分配器选择

对于高并发内存分配场景，jemalloc或tcmalloc可能比glibc默认分配器更高效。可通过LD_PRELOAD=/usr/lib/libjemalloc.so动态加载测试效果。

四、磁盘I/O性能调优

1. 文件系统选择与挂载参数

XFS适合大文件存储，ext4适合通用场景。挂载时添加noatime,data=writeback等参数减少元数据操作。例如：

mount -o remount,noatime,data=writeback /dev/sda1

2. I/O调度器配置

SSD设备推荐使用deadline或noop调度器，传统磁盘用cfq。通过echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler修改，使用cat /sys/block/sda/queue/scheduler验证。

3. RAID与LVM优化

RAID5写惩罚高，数据库场景建议RAID10。LVM条带大小应与文件系统块大小匹配（通常4K），通过lvcreate --stripesize 4K设置。

五、网络性能提升

1. 内核参数调优

关键参数包括：

net.core.somaxconn = 65535       # 最大连接队列
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 32768
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1        # 快速回收TIME_WAIT连接
net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 0

使用sysctl -p生效后，通过ss -s监控连接状态。

2. 网卡中断聚合

启用RPS（接收包转向）提升多核利用率：

echo f > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus

对于万兆网卡，考虑配置XPS（发送包转向）。

3. 缓冲区大小调整

根据网络延迟调整net.ipv4.tcp_wmem和net.ipv4.tcp_rmem，例如：

net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 16777216

六、内核级深度优化

1. 预读窗口调整

对于顺序读场景，增大/sys/block/sda/queue/read_ahead_kb值（默认128KB）。使用blockdev --setra 2048 /dev/sda临时修改。

2. CGROUP资源限制

通过systemd.slice或cgroups v2限制进程组资源：

echo "memory.high=1G" > /sys/fs/cgroup/app_group/memory.high

3. 编译定制内核

针对特定场景（如低延迟交易系统），可禁用非必要功能模块，调整CONFIG_PREEMPT、CONFIG_HZ（1000Hz提升调度精度）等参数重新编译内核。

七、优化效果验证

实施优化后，需通过以下方式验证：

1. 基准测试：使用sysbench、fio等工具对比优化前后数据
2. 业务指标监控：确保QPS、延迟等关键指标改善
3. 稳定性测试：持续运行72小时以上观察异常

典型优化案例显示，合理配置后数据库查询延迟可降低40%，Web服务器吞吐量提升2-3倍。但需注意，优化应遵循”按需调整、逐步验证”原则，避免过度优化导致系统不稳定。建议建立性能调优知识库，记录每次变更及其影响，形成持续优化的闭环体系。