NFS 优化

1. NFS I/O性能测试工具

1.1 dd

dd 只能测试连续读写性能

 

dd 测试写性能的命令(连续写16384个16KB的块到nfs目录下的testfile文件)

# time dd if=/dev/zero of=/nfsfolder/testfile bs=16k count=16384

 

dd 测试读性能的命令

# time dd if=/nfsfolder/testfile of=/dev/null bs=16k

1.2 nfsstat

 

在NFS客户端运行

nfsstat -4 --all     (对于NFSv4)

Client packet stats:
packets    udp        tcp        tcpconn
0          0          0          0      

Client rpc stats:
calls      retrans    authrefrsh
24932703   9          0      

Client nfs v4:
null         read         write        commit       open         open_conf   
0         0% 19359418 77% 513478    2% 513295    2% 1880475   7% 9         0%
open_noat    open_dgrd    close        setattr      fsinfo       renew       
0         0% 0         0% 1209733   4% 0         0% 4         0% 0         0%
setclntid    confirm      lock         lockt        locku        access      
7         0% 7         0% 0         0% 0         0% 0         0% 305360    1%
getattr      lookup       lookup_root  remove       rename       link        
881574    3% 267948    1% 2         0% 0         0% 0         0% 0         0%
symlink      create       pathconf     statfs       readlink     readdir     
0         0% 0         0% 2         0% 2659      0% 0         0% 404       0%
server_caps  delegreturn  getacl       setacl       fs_locations exchange_id 
6         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
create_ses   destroy_ses  sequence     get_lease_t  layoutget    layoutcommit
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
layoutreturn getdevlist   getdevinfo   ds_write     ds_commit   
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%

 

在NFS服务器端运行

# nfsstat --all
Server packet stats:
packets    udp        tcp        tcpconn
171175445   0          171147948   13     

Server rpc stats:
calls      badcalls   badauth    badclnt    xdrcall
170930602   0          0          0          0      

Server reply cache:
hits       misses     nocache
0          0          170718860

Server file handle cache:
lookup     anon       ncachedir  ncachedir  stale
0          0          0          0          0      

Server nfs v4:
null         compound    
4         0% 170935498 99%

Server nfs v4 operations:
op0-unused   op1-unused   op2-future   access       close        commit      
0         0% 0         0% 0         0% 730000    0% 13960911  2% 51863971  9%
create       delegpurge   delegreturn  getattr      getfh        link        
2         0% 0         0% 0         0% 152090452 28% 14469063  2% 0         0%
lock         lockt        locku        lookup       lookup_root  nverify     
0         0% 0         0% 0         0% 509243    0% 0         0% 0         0%
open         openattr     open_conf    open_dgrd    putfh        putpubfh    
14887499  2% 0         0% 340567    0% 0         0% 170109922 31% 0         0%
putrootfh    read         readdir      readlink     remove       rename      
24        0% 30077993  5% 676       0% 0         0% 0         0% 0         0%
renew        restorefh    savefh       secinfo      setattr      setcltid    
4         0% 13960755  2% 14885721  2% 0         0% 1         0% 20        0%
setcltidconf verify       write        rellockowner bc_ctl       bind_conn   
20        0% 0         0% 56911268 10% 0         0% 0         0% 0         0%
exchange_id  create_ses   destroy_ses  free_stateid getdirdeleg  getdevinfo  
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
getdevlist   layoutcommit layoutget    layoutreturn secinfononam sequence    
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
set_ssv      test_stateid want_deleg   destroy_clid reclaim_comp
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%

 

1.3 查看 nfs 的mount参数

cat /proc/mounts
fe80::63%vlan6:/ /nfsfolder nfs4 rw,relatime,vers=4,rsize=1048576,wsize=1048576,namlen=255,hard,proto=tcp,timeo=600,retrans=2,sec=sys,clientaddr=fe80::82c1:6eff:fe76:6921,minorversion=0,local_lock=none,addr=fe80:0:0:0:0:0:0:63 0 0

 

2. NFS 调优

mount -v -t nfs4 -o rsize=1048576,wsize=1048576 [fe80::63%vlan6]:/ /nfsfolder/ 

• nfsv4 或nfsv3 比nfsv2具有更好的性能
• 如果系统支持，尽量使用更大的rsize和wsize。根据测试wsize为1MB时的连续写性能可以比wsize为1kB时提高2倍
• 提高nfsd的线程数(SUSE linux /etc/sysconfig/nfs文件中的USE_KERNEL_NFSD_NUMBER，一个CPU内核至少设置一个线程，根据经验一个CPU内核设置4～8个线程更好)
• 提高输入队列的内存限制，注意多个nfsd线程共享这些内存。NSF Client有很高的读负载，NFS Server有很高的写负载时，提高内存限制有重要的作用。

      # echo 262144 > /proc/sys/net/core/rmem_default
      # echo 262144 > /proc/sys/net/core/rmem_max

    

      # echo 262144 > /proc/sys/net/core/wmem_default
      # echo 262144 > /proc/sys/net/core/wmem_max

 

NFS中的rsize、wsize

rsize、wsize对于NFS的效能有很大的影响.wsize和rsize设定了SERVER和CLIENT之间往来数据块的大小,这两个参数 的合理设定与很多方面有关,不仅是软件方面也有硬件方面的因素会影响这两个参数的设定（例如LINUX KERNEL、网卡,交换机等等）.
下面这个命令可以简单测试NFS的执行效能,读和写的效能可以分别测试,分别找到合适的参数.对于要测试分散的大量的数据的读写可以通过编写脚本来进行测试.在每次测试的时候最好能重复的执行一次MOUNT和unmount.
time dd if=/dev/zero of=/mnt/home/testfile bs=16k count=16384
用于测试的wsize,rsize最好是1024的倍数,大多的时候,默认是4K(4096),对于NFS V2来说8192是rsize和wsize的最大数值,如果使用的是NFS V3则可以尝试的最大数值是32768.
我测试过,在内网比较合理的每个客户机应该用 rsize=32768,wsize=32768,intr,noatime 挂装远程文件系统,从而确保速度：

    * 使用大的读/写块（数字指定最大块大小,在这个示例中是 32KB）.
    * 在挂起时 NFS 操作可以被中断.
    * 不持续更新 atime.

可以将这些设置放在 /etc/fstab 中.

注意,在测试rsize和wsize比mtu值大时,server的包发送到client要进行重组,会要浪费二者的cpu.另外重组也会导致 nfs不稳定,因为丢包会让rpc重传,重传象tcp一样,会导致超时,可以通过查看/proc/sys/net/ipv4 /ipfrag_high_thresh和/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_low_thresh了解系统处理包的数量,如果包到了 ipfrag_high_thresh就会开始丢包.真到数目达到ipfrag_low_thresh.

NFS客户端的数目
在服务器端,一定要确保有足够的 NFS 内核线程来处理所有客户机.在默认情况Red Hat系统会启动8个线程.对于繁忙的 NFS 服务器,应该提高这个数字,比如32或64.可以用 nfsstat -rc 命令评估客户机,了解是否有阻塞的现象,这个命令显示客户机远程过程调用（RPC）统计数据.
例:
# nfsstat -rc
Client rpc stats:
calls      retrans    authrefrsh
95374234   3432       0

第二列retrans是3432,这表示从上一次系统启动以来出现了3432次重新传输的情况.这个数字比较大,就应该考虑增加NFS线程.
设置方法是将所需的线程数量设置到nfs,比如设置128 会启动 128 个线程.任何时候都可以进行这种设置.线程会根据需要启动或销毁.同样,这个设置应该放在启动脚本中,尤其是在系统上启用 NFS 的脚本.

如RedHat和Centos
vim /etc/init.d/nfs

找到下面这行修改
[ -z "$RPCNFSDCOUNT" ] && RPCNFSDCOUNT=32 

如上,我修改的是启动32个.随着nfsd数目的增加,平均负载会上升（可用uptime查看）,就应减少nfsd数目.平时测试和客户端的数量一样多就行.

NFS的版本
关于 NFS,需要注意一点：避免使用 NFSv2,因为 NFSv2 的性能比 v3 和 v4 差得多.当前的Linux 发行版中这应该不是问题,我们可以在nfs的服务器上检查nfsstat 的输出,了解是否有任何 NFSv2 调用.

Client nfs v3:
null         getattr      setattr      lookup       access       readlink    
0         0% 13536     0% 1         0% 14150     0% 26160     0% 0         0%
read         write        create       mkdir        symlink      mknod       
95313570 99% 70        0% 1         0% 0         0% 0         0% 0         0%
remove       rmdir        rename       link         readdir      readdirplus 
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 56        0% 6650      0%
fsstat       fsinfo       pathconf     commit      
15        0% 8         0% 0         0% 15        0%

Client nfs v4:
null         read         write        commit       open         open_conf   
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
open_noat    open_dgrd    close        setattr      fsinfo       renew       
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
setclntid    confirm      lock         lockt        locku        access      
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
getattr      lookup       lookup_root  remove       rename       link        
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
symlink      create       pathconf     statfs       readlink     readdir     
0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0% 0         0%
server_caps  delegreturn 
0         0% 0         0%

如上,都是v3和v4的.

启动了NFS之后又修改了/etc/exports,是不用重新启动nfs呢？这个时候我们就可以用exportfs命令来使改动立刻生效,该命令格式如下：
exportfs [-aruv]
-a ：全部mount或者unmount /etc/exports中的内容
-r ：重新mount /etc/exports中分享出来的目录
-u ：umount 目录
-v ：将详细的信息输出到屏幕上.

mountd 与 nfsd 共享一个访问控制数据库,除了内核内部的表之外,这个数据库的运行副本通常还保存在一个称为 /var/lib/nfs/xtab 的文件中.
因为xtab并不是供人阅读的,所以要使用另外的命令来添加和修改其中的项,就是用exportfs

# nfsstat -s //显示NFS服务器进程的统计信息
# nfsstat -c //显示与客户端操作相关的信息

NFS传送的方式UDP and TCP
可以手动进行设置,也可以自动进行选择.
mount -t nfs -o sync,tcp,noatime,rsize=1024,wsize=1024,tcp EXPORT_MACHINE:/EXPORTED_DIR /DIR
UDP 有着传输速度快,非连接传输的便捷特性,但是UDP在传输上没有TCP来的稳定,当网络不稳定或者黑客入侵的时候很容易使NFS的 Performance 大幅降低甚至使网络瘫痪.所以对于不同情况的网络要有针对的选择传输协议.nfs over tcp比较稳定,nfs over udp速度较快.在机器较少网络状况较好的情况下使用UDP协议能带来较好的性能,当机器较多,网络情况复杂时推荐使用TCP协议（V2只支持UDP协 议）.在局域网中使用UDP协议较好,因为局域网有比较稳定的网络保证,使用UDP可以带来更好的性能,在广域网中推荐使用TCP协议,TCP协议能让 NFS在复杂的网络环境中保持最好的传输稳定性.可以参考这篇文章：http: //www.hp.com.tw/ssn/unix/0212/unix021204.asp.
根据原理,有时TCP在内网不会丢失包的情况下,也可能会性能好很多,所以,最好也测试一下.
补充：
UDP套接口溢出：在带有许多UDP客户机的一台NFS服务器上,当所有nfsd线程都在使用,而此时又有请求到达的时候,就会发生UDP套接口溢出.可 使用netstat -s命令监测溢出数目,增加更多的nfsd直到UDP套接口溢出数目降为0.溢出表明服务器提供的守护进程数量不足,所以增加的nfsd要比通过这种方法 测量出来的数目多几个.

NFS的队列大小
在linux 2.2和2.4内核里,默认的8个nfsd的输入队列大小是64K,2.6内核是108K.下面将设置为较合理的值256K
# echo 262144 > /proc/sys/net/core/rmem_default
# echo 262144 > /proc/sys/net/core/rmem_max
# echo 262144 > /proc/sys/net/core/wmmen_default
# echo 262144 > /proc/sys/net/core/wmmen_max

 

网络传输包的大小

在不同的网络当中,因为tcp/ip需要给文件分成一个个的数据包,过大和过小都会影响很大,所以需要对网络包大小进行不同的package测试. 常用的方法ping -s 2048 -f hostname进行ping.来测试不同的网络传送包的大小.这样可以了解不同的包大小的包丢失情况.同时,还可以使用nfsstat -o net 测试nfs使用udp传送时的丢包率.

 

nfsstat命令显示关于NFS和到内核的远程过程调用（RPC）接口的统计信息，也可以使用该命令重新初始化该信息。如果未给定标志，默认是nfsstat -csnr命令。使用该命令显示每条信息，但不能重新初始化任何信息。

nfsstat命令的主要参数如下。

（1）-b：显示NFS V4服务器的其他统计信息。

（2）c：只显示客户机端的NFS和RPC信息，允许用户仅查看客户机数据的报告。nfsstat命令提供关于被客户机发送和拒绝的RPC和NFS调用数目的信息。

要只显示客户机NFS或者RPC信息，将该参数与-n或者-r参数结合。

（3）-d：显示与NFS V4授权相关的信息。

（4）-g：显示RPCSEC_GSS信息。

（5）-m：显示每个NFS文件系统的统计信息，该文件系统和服务器名称、地址、安装标志、当前读和写大小，以及重新传输计数

（6）-n：为客户机和服务器显示NFS信息。要只显示NFS客户机或服务器信息，将该参数与-c和-s参数结合。

（7）-r：显示RPC信息。

（8）-s：显示服务器信息。

（9）-t：显示与NFS标识映射子系统的转换请求相关的统计信息，要只显示NFS客户机或服务器信息，将-c和-s<br />选项结合。

（10）-4：当与-c、-n、-s或-z参数组合使用时，将包含NFS V4客户机或服务器的信息，以及现有的NFS V2和V3数据<br />。

（11）-z：重新初始化统计信息。该参数仅供root用户使用，并且在显示上面的标志后可以和那些标志中的任何一个组合到<br />统计信息的零特殊集合。

要显示关于客户机发送和拒绝的RPC和NFS调用数目的信息，输入：

nfsstat -c

要显示和打印与客户机NFS调用相关的信息，输入如下命令：

nfsstat -cn

要显示和打印客户机和服务器的与RPC调用相关的信息，输入如下命令：

nfsstat -r

要显示关于服务器接收和拒绝的RPC和NFS调用数目的信息，输入如下命令：

nfsstat –s