高级工程师的网络优化思路，和你真的完全不同

晚上好，我是老杨。

在网络这行混，我们常常会聊到各种“优化”方法，比如网络架构优化，性能优化，系统优化等。

就拿系统的性能优化来说吧，你看，网络运维工程师得查看系统的整体状况，然后从系统硬件、网络设备、操作系统配置、应用程序架构和程序代码五个方面进行综合判断。

可以看到，在做性能优化过程中，网络运维工程师其实承担着很重要的任务。

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你得了解和掌握操作系统的当前运行状态，什么系统负载、内存状态、进程状态、CPU负荷等信息，这些信息是检测和判断系统性能的基础和依据。

你还得了解系统的硬件信息，例如磁盘I/O、CPU型号、内存大小、网卡带宽等参数信息，然后根据这些信息综合评估系统资源的使用情况。

性能优化本身就是一个复杂和繁琐的过程，你需要有理论基础、有实战经验，还得有一个清晰的、解决问题的思路，这样才能事半功倍。

今天的文章，就给你梳理一遍针对网络系统的性能优化所必备的思路。不是老运维，你很难总结的出来。

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01 高级工程师的优化思路，长啥样？

系统性能优化是个涉及面广、繁琐、长久的工作，寻找出现性能问题的根源往往是最难的部分，一旦找到出现问题的原因，性能问题也就迎刃而解。因此，解决问题的思路变得非常重要。

例如，linux系统下的一个网站系统，用户反映，网站访问速度很慢，有时无法访问。

针对这个问题，第一步要做的是检测网络，可以通过ping命令检查网站的域名解析是否正常。

同时，ping服务器地址的延时是否过大等等，通过这种方式，首先排除网络可能出现的问题。

如果网络没有问题，接着进入第二步，对linux系统的内存使用状况进行检查。

因为网站响应速度慢，一般跟内存关联比较大，通过free、vmstat等命令判断内存资源是否紧缺。

如果内存资源不存在问题，进入第三步，检查系统CPU的负载状况，可以通过sar、vmstat、top等命令的输出综合判断CPU是否存在过载问题。

如果CPU没有问题，继续进入第四步，检查系统的磁盘I/O是否存在瓶颈，可以通过iostat、vmstat等命令检查磁盘的读写性能。

如果磁盘读写也没有问题，linux系统自身的性能问题基本排除，最后要做的是检查程序本身是否存在问题。

通过这样的思路，层层检测，步步排查，性能问题就“无处藏身”，查找出现性能问题的环节也就变得非常简单。

02 作为网络运维，你需要知道的基础

搞运维的，难免经常会遇到系统不稳定、响应速度慢等问题。

比如说，我有一个粉丝就是老运维了，他就常和我抱怨，在linux上搭建了一个web服务，经常出现网页无法打开、打开速度慢……

遇到这类问题，多数人都会把锅推给系统，但其实这些都是表面现象。

操作系统完成一个任务时，与系统自身设置、网络拓朴结构、路由设备、路由策略、接入设备、物理线路等多个方面都密切相关，任何一个环节出现问题，都会影响整个系统的性能。

Linux操作系统是一个开源产品，也是一个开源软件的实践和应用平台，在这个平台下有无数的开源软件支撑，我们常见的apache、tomcat、mysql、php等。

开源软件的最大理念是自由、开放，而linux作为一个开源平台，最终要实现的是通过这些开源软件的支持，以最低廉的成本，达到应用最优的性能。

因此，谈到性能问题，主要实现的是linux操作系统和应用程序的最佳结合。

我会从三个角度，即影响Linux性能的因素、系统性能优化工具、系统性能评价标准三个方面介绍优化的一般思路和方法。

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01 影响Linux性能的因素

1. 系统硬件资源

（1）CPU

CPU是操作系统稳定运行的根本，CPU的速度与性能在很大程度上决定了系统整体的性能，因此，CPU数量越多、主频越高，服务器性能也就相对越好。但事实并非完全如此。

目前大部分CPU在同一时间内只能运行一个线程，超线程的处理器可以在同一时间运行多个线程，因此，可以利用处理器的超线程特性提高系统性能。

在Linux系统下，只有运行SMP内核才能支持超线程，但是，安装的CPU数量越多，从超线程获得的性能方面的提高就越少。

另外，Linux内核会把多核的处理器当作多个单独的CPU来识别，例如两个4核的CPU，在Lnux系统下会被当作8个单核CPU。

但是从性能角度来讲，两个4核的CPU和8个单核的CPU并不完全等价，根据权威部门得出的测试结论，前者的整体性能要比后者低25％~30％。

可能出现CPU瓶颈的应用有db服务器、动态Web服务器等，对于这类应用，要把CPU的配置和性能放在主要位置。

（2）内存

内存的大小也是影响Linux性能的一个重要的因素，内存太小，系统进程将被阻塞，应用也将变得缓慢，甚至失去响应；内存太大，导致资源浪费。

Linux系统采用了物理内存和虚拟内存两种方式，虚拟内存虽然可以缓解物理内存的不足，但是占用过多的虚拟内存，应用程序的性能将明显下降，要保证应用程序的高性能运行，物理内存一定要足够大。

但是过大的物理内存，会造成内存资源浪费，例如，在一个32位处理器的Linux操作系统上，超过8GB的物理内存都将被浪费。

因此，要使用更大的内存，建议安装64位的操作系统，同时开启Linux的大内存内核支持。

由于处理器寻址范围的限制，在32位Linux操作系统上，应用程序单个进程最大只能使用4GB的内存。

这样一来，即使系统有更大的内存，应用程序也无法“享”用，解决的办法就是使用64位处理器，安装64位操作系统。

在64位操作系统下，可以满足所有应用程序对内存的使用需求 ，几乎没有限制。

可能出现内存性能瓶颈的应用有NOSQL服务器、数据库服务器、缓存服务器等，对于这类应用要把内存大小放在主要位置。

（3）磁盘I/O性能

磁盘的I/O性能直接影响应用程序的性能，在一个有频繁读写的应用中，如果磁盘I/O性能得不到满足，就会导致应用停滞。

好在现今，磁盘都采用了很多方法来提高I/O性能，比如常见的磁盘RAID技术。

通过RAID技术组成的磁盘组，就相当于一个大硬盘，用户可以对它进行分区格式化、建立文件系统等操作，跟单个物理硬盘一模一样，唯一不同的是RAID磁盘组的I/O性能比单个硬盘要高很多，同时在数据的安全性也有很大提升。

根据磁盘组合方式的不同，RAID可以分为RAID0，RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等级别，常用的RAID级别有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1。

（4）网络宽带

Linux下的各种应用，一般都是基于网络的，因此网络带宽也是影响性能的一个重要因素，低速的、不稳定的网络将导致网络应用程序的访问阻塞，而稳定、高速的网络带宽，可以保证应用程序在网络上畅通无阻地运行。

幸运的是，现在的网络一般都是千兆带宽或光纤网络，带宽问题对应用程序性能造成的影响也在逐步降低。

02 操作系统相关资源

基于操作系统的性能优化也是多方面的，可以从系统安装、系统内核参数、网络参数、文件系统等几个方面进行衡量。

1. 系统安装优化

系统优化可以从安装操作系统开始，当安装Linux系统时，磁盘的划分，SWAP内存的分配都直接影响以后系统的运行性能。例如，磁盘分配可以遵循应用的需求。

对于对写操作频繁而对数据安全性要求不高的应用，可以把磁盘做成RAID 0；

而对于对数据安全性较高，对读写没有特别要求的应用，可以把磁盘做成RAID 1；

对于对读操作要求较高，而对写操作无特殊要求，并要保证数据安全性的应用，可以选择RAID 5；

对于对读写要求都很高，并且对数据安全性要求也很高的应用，可以选择RAID10/01。

这样通过不同的应用需求设置不同的RAID级别，在磁盘底层对系统进行优化操作。

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随着内存价格的降低和内存容量的日益增大，对虚拟内存SWAP的设定，现在已经没有了所谓虚拟内存是物理内存两倍的要求，但是SWAP的设定还是不能忽略，根据经验，如果内存较小（物理内存小于4GB），一般设置SWAP交换分区大小为内存的2倍。

如果物理内存大于8GB小于16GB，可以设置SWAP大小等于或略小于物理内存即可。

如果内存大小在16GB以上，原则上可以设置SWAP为0，但并不建议这么做，因为设置一定大小的SWAP还是有一定作用的。

2. 内核参数优化

系统安装完成后，优化工作并没有结束，接下来还可以对系统内核参数进行优化，不过内核参数的优化要和系统中部署的应用结合起来整体考虑。

例如，如果系统部署的是Oracle数据库应用，那么就需要对系统共享内存段（kernel.shmmax、kernel.shmmni、kernel.shmall）、系统信号量（kernel.sem）、文件句柄（fs.file-max）等参数进行优化设置。

如果部署的是Web应用，那么就需要根据Web应用特性进行网络参数的优化，例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.core.somaxconn等网络内核参数。

3. 文件系统优化

文件系统的优化也是系统资源优化的一个重点，在Linux下可选的文件系统有ext2、ext3、ReiserFS、ext4、xfs，根据不同的应用，选择不同的文件系统。

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Linux标准文件系统是从VFS开始的，然后是ext，接着就是ext2，应该说，ext2是Linux上标准的文件系统，ext3是在ext2基础上增加日志形成的，从VFS到ext4，其设计思想没有太大变化，都是早期UNIX家族基于超级块和inode的设计理念。

XFS文件系统是一个高级日志文件系统，XFS通过分布处理磁盘请求、定位数据、保持Cache 的一致性来提供对文件系统数据的低延迟、高带宽的访问，因此，XFS极具伸缩性，非常健壮，具有优秀的日志记录功能、可扩展性强、快速写入性能等优点。

目前服务器端ext4和xfs是主流文件系统，如何选择合适的文件系统，需要根据文件系统的特点加上业务的需求综合来定。

整理：老杨丨10年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部