Linux cache参数调优

缓存机制（cache）是保证Linux环境下对硬盘/flash操作效率的有效方式。cache建立在内存中，它缓存了硬盘/flash的数据，当脏数据到达一定水限时，再异步地将数据刷入硬盘。这可以加速进程的文件系统访问操作。但是也有风险，当数据未写入硬盘前设备重启，存在数据丢失的风险。

如果缓存相关参数设置得不好，对系统的运行反而会有不良的影响。如果cache过大，当需要把cache中的巨量数据刷入硬盘时，会让系统显得卡顿，甚至无法调度线程。

Linux提供的接口，以支持修改cache容量。

参数说明

cache中脏数据相关参数

sysctl -a | grep dirty可以看到一组相关的内核参数

$ sysctl -a | grep dirty
vm.dirty_background_bytes = 0
vm.dirty_background_ratio = 5
vm.dirty_bytes = 0
vm.dirty_expire_centisecs = 600
vm.dirty_ratio = 10
vm.dirty_writeback_centisecs = 100

• vm.dirty_background_bytes：脏数据量达到此门限后，系统会开始把脏数据写入外存。此时脏数据可能仍然继续写入内存。
• vm.dirty_ratio：脏数据量达到此门限后，系统会阻塞式地将脏数据写入外存，新的数据将被阻塞，无法写入cache。
• vm.dirty_background_bytes与vm.dirty_bytes：与vm.dirty_background_bytes/vm.dirty_ratio类似，差异仅仅是门限的计数单位，不是内存总量的百分比，而是bytes。注意_ratio与_bytes，有且仅有一个组能生效，如果一组被设置了非0值，另一组就应该被置0。
• vm.dirty_writeback_centisecs：表示间隔多长时间，系统去检查一次cache中的数据量是否超过门限值，以百分之一秒为单位。
• vm.dirty_expire_centisecs：表示数据在cache中允许被缓存多长时间。以百分之一秒为单位。

drop cache相关参数与操作

使用top命令，可以查看当前系统中cache的大小。

# top
top - 16:50:19 up 4 days,  7:00, 22 users,  load average: 25.06, 24.12, 23.14
Tasks: 493 total,   7 running, 486 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s): 37.1 us, 18.9 sy,  0.0 ni, 42.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  1.7 si,  0.0 st
KiB Mem : 65622752 total, 30293032 free, 29879144 used,  5450576 buff/cache
KiB Swap:        0 total,        0 free,        0 used. 31415264 avail Mem 

使用echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches可以手动清理cache。但这并不是一个好主意。cache有它存在的必要。假设一台网页服务器，在drop_cache之后，所有用户访问的数据都将从硬盘中读出，这会显著地影响用户访问网站的体验。

如果发现cache确实过大，我们应该尽量使用系统提供的参数来调优，不采用主动drop_cache的方式。

• vm.vfs_cache_pressure：表示系统清理cache的“努力程度”。默认值为100。越大则表示内核会越频繁地回收cache。

参数建议

在一台内存为64G，硬盘读写量长期保持在500KB/s的服务器上，在未调优前，经常发生因系统回收cache导致的系统挂起。因此，我们考虑修改参数，提高flush dirty和cache回收的频率，避免脏数据与cache累积过多，一次性回收导致的系统挂起无响应。

以下参数作参考：

vm.dirty_background_bytes = 0
vm.dirty_background_ratio = 5
vm.dirty_bytes = 0
vm.dirty_expire_centisecs = 600
vm.dirty_ratio = 10
vm.dirty_writeback_centisecs = 100
vm.vfs_cache_pressure = 500