Linux性能调优命令和技巧#

性能调优概述#

Linux性能调优是一个复杂的过程，涉及系统的多个方面，包括CPU、内存、磁盘I/O、网络等。通过合理的性能调优，可以提高系统的响应速度、吞吐量和稳定性，更好地满足应用程序的需求。本文将介绍Linux性能调优中常用的命令和技巧，帮助系统管理员和开发者更有效地优化Linux系统性能。

性能监控工具#

系统级监控#

top 命令#

top命令是最常用的系统监控工具，用于实时显示系统的CPU、内存、进程等信息。

1
# 启动top
2
top
3

4
# 常用快捷键
5
# P: 按CPU使用率排序
6
# M: 按内存使用率排序
7
# T: 按运行时间排序
8
# 1: 显示所有CPU核心
9
# k: 终止进程
10
# q: 退出
11

12
# 批处理模式
13
top -b -n 1
14

15
# 显示特定用户的进程
16
top -u username
17

18
# 显示特定进程
19
top -p PID

htop 命令#

htop是top的增强版，提供了更友好的界面和更多功能。

1
# 安装htop
2
sudo apt install htop  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install htop  # RHEL/CentOS
4

5
# 启动htop
6
htop
7

8
# 常用快捷键
9
# F1: 显示帮助
10
# F2: 设置
11
# F3: 搜索进程
12
# F4: 过滤进程
13
# F5: 切换树状视图
14
# F6: 排序
15
# F7: 降低优先级
16
# F8: 提高优先级
17
# F9: 终止进程
18
# F10: 退出
19

20
# 显示特定用户的进程
21
htop -u username
22

23
# 显示特定进程
24
htop -p PID

vmstat 命令#

vmstat命令用于显示虚拟内存、进程、CPU活动等系统信息。

1
# 显示系统统计信息
2
vmstat
3

4
# 每2秒显示一次，共显示5次
5
vmstat 2 5
6

7
# 显示详细信息
8
vmstat -a
9

10
# 显示磁盘统计信息
11
vmstat -d
12

13
# 显示内存统计信息
14
vmstat -m
15

16
# 显示进程统计信息
17
vmstat -p /dev/sda1

mpstat 命令#

mpstat命令用于显示每个CPU核心的使用情况。

1
# 显示所有CPU核心的使用情况
2
mpstat
3

4
# 每2秒显示一次，共显示5次
5
mpstat 2 5
6

7
# 显示特定CPU核心的使用情况
8
mpstat -P 0

iostat 命令#

iostat命令用于显示CPU和磁盘I/O统计信息。

1
# 显示CPU和磁盘I/O统计信息
2
iostat
3

4
# 每2秒显示一次，共显示5次
5
iostat 2 5
6

7
# 显示详细的磁盘统计信息
8
iostat -x
9

10
# 显示指定磁盘的统计信息
11
iostat -p sda

sar 命令#

sar命令用于收集、报告和保存系统活动信息。

1
# 显示CPU使用情况
2
sar
3

4
# 每2秒显示一次，共显示5次
5
sar 2 5
6

7
# 显示内存使用情况
8
sar -r
9

10
# 显示磁盘I/O统计
11
sar -d
12

13
# 显示网络统计
14
sar -n DEV
15

16
# 显示进程统计
17
sar -q
18

19
# 保存系统活动信息
20
sar -o datafile 1 10
21

22
# 从数据文件中读取信息
23
sar -f datafile

内存监控#

free 命令#

free命令用于显示系统的内存使用情况。

1
# 显示内存使用情况
2
free
3

4
# 以人类可读的格式显示
5
free -h
6

7
# 显示详细信息
8
free -v
9

10
# 显示内存总量
11
free -t
12

13
# 每2秒显示一次，共显示5次
14
watch -n 2 free -h

slabtop 命令#

slabtop命令用于显示内核slab分配器的使用情况。

1
# 启动slabtop
2
slabtop
3

4
# 排序选项
5
# -s: 按排序顺序
6
# a: 按活动对象数
7
# b: 按对象数
8
# c: 按缓存大小
9
# l: 按每对象大小
10
# v: 按别墅
11

12
# 示例
13
slabtop -s c

磁盘I/O监控#

iotop 命令#

iotop命令用于显示进程的I/O使用情况。

1
# 安装iotop
2
sudo apt install iotop  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install iotop  # RHEL/CentOS
4

5
# 启动iotop
6
iotop
7

8
# 常用选项
9
# -o: 只显示有I/O活动的进程
10
# -b: 批处理模式
11
# -n: 显示次数
12
# -d: 刷新间隔
13

14
# 示例
15

16
iotop -o -b -n 5 -d 1

hdparm 命令#

hdparm命令用于测试磁盘性能。

1
# 测试磁盘读取速度
2
sudo hdparm -t /dev/sda
3

4
# 测试磁盘缓存读取速度
5
sudo hdparm -T /dev/sda
6

7
# 测试磁盘I/O性能
8
sudo hdparm -tT /dev/sda

fio 命令#

fio命令是一个强大的I/O性能测试工具。

1
# 安装fio
2
sudo apt install fio  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install fio  # RHEL/CentOS
4

5
# 测试随机写入性能
6
fio --name=random-write --ioengine=posixaio --rw=randwrite --bs=4k --size=1G --numjobs=4 --iodepth=16 --runtime=60 --time_based --end_fsync=1
7

8
# 测试顺序读取性能
9
fio --name=sequential-read --ioengine=posixaio --rw=read --bs=1m --size=1G --numjobs=4 --iodepth=16 --runtime=60 --time_based --end_fsync=1
10

11
# 测试混合读写性能
12
fio --name=random-mix --ioengine=posixaio --rw=randrw --rwmixread=70 --bs=4k --size=1G --numjobs=4 --iodepth=16 --runtime=60 --time_based --end_fsync=1

网络监控#

iftop 命令#

iftop命令用于显示网络接口的带宽使用情况。

1
# 安装iftop
2
sudo apt install iftop  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install iftop  # RHEL/CentOS
4

5
# 启动iftop
6
iftop
7

8
# 常用选项
9
# -i: 指定网络接口
10
# -B: 以字节为单位显示
11
# -n: 不解析主机名
12
# -N: 不解析端口号
13

14
# 示例
15
iftop -i eth0 -n

nethogs 命令#

nethogs命令用于显示进程的网络带宽使用情况。

1
# 安装nethogs
2
sudo apt install nethogs  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install nethogs  # RHEL/CentOS
4

5
# 启动nethogs
6
nethogs
7

8
# 常用选项
9
# -d: 刷新间隔
10
# -v: 显示模式
11
# -p: 混合模式
12

13
# 示例
14
nethogs -d 2

ss 命令#

ss命令用于显示网络连接、套接字等信息，是netstat的替代品。

1
# 显示所有网络连接
2
ss -a
3

4
# 显示TCP连接
5
ss -t
6

7
# 显示UDP连接
8
ss -u
9

10
# 显示监听状态的端口
11
ss -l
12

13
# 显示网络连接和进程
14
ss -tp
15

16
# 显示网络连接的详细信息
17
ss -s

CPU性能调优#

CPU调度#

进程优先级#

1
# 查看进程优先级
2
ps -eo pid,comm,nice,cls | grep process_name
3

4
# 修改进程优先级（nice值）
5
nice -n 10 command
6

7
# 修改运行中进程的优先级
8
renice 10 PID
9

10
# 实时调整进程优先级（使用top或htop）
11
# top -> k -> PID -> 输入优先级值

CPU亲和性#

1
# 查看进程的CPU亲和性
2
taskset -p PID
3

4
# 设置进程的CPU亲和性（只在CPU 0上运行）
5
taskset -c 0 -p PID
6

7
# 启动进程时设置CPU亲和性
8
taskset -c 0,1 command

内核参数调优#

1
# 查看内核参数
2
sysctl -a | grep cpu
3

4
# 临时修改内核参数
5
sysctl kernel.sched_autogroup_enabled=0
6

7
# 永久修改内核参数
8
echo "kernel.sched_autogroup_enabled=0" >> /etc/sysctl.conf
9
sysctl -p

常见CPU性能问题#

CPU使用率过高#

症状：top命令显示CPU使用率接近100%。

解决方案：

找出占用CPU的进程：top或ps aux --sort=-%cpu | head -n 10
分析进程的行为：strace -p PID
优化应用程序：检查代码、调整配置
增加CPU资源：升级硬件或使用负载均衡

CPU等待I/O#

症状：top命令显示wa%（I/O等待）较高。

解决方案：

检查磁盘I/O：iostat -x
优化磁盘I/O：使用SSD、调整I/O调度器
优化应用程序：减少I/O操作、使用缓存

内存性能调优#

内存管理#

查看内存使用情况#

1
# 查看内存使用情况
2
free -h
3

4
# 查看进程内存使用情况
5
ps aux --sort=-%mem | head -n 10
6

7
# 查看内核内存使用情况
8
cat /proc/meminfo

内存缓存#

1
# 清除页面缓存
2
sync && echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches
3

4
# 清除目录项和inode缓存
5
sync && echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches
6

7
# 清除所有缓存
8
sync && echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

内核参数调优#

1
# 查看内存相关内核参数
2
sysctl -a | grep vm
3

4
# 临时修改内核参数
5
sysctl vm.swappiness=10
6

7
# 永久修改内核参数
8
echo "vm.swappiness=10" >> /etc/sysctl.conf
9
sysctl -p

常见内存性能问题#

内存不足#

症状：free -h显示可用内存很少，系统使用交换空间。

解决方案：

找出占用内存的进程：ps aux --sort=-%mem | head -n 10
优化应用程序：减少内存使用、使用内存缓存
增加内存：升级硬件
调整交换空间：增加交换分区或交换文件

内存泄漏#

症状：进程内存使用持续增长，不会释放。

解决方案：

检测内存泄漏：使用valgrind、pmap等工具
修复应用程序：检查代码、使用内存分析工具
重启进程：临时解决问题

磁盘I/O性能调优#

磁盘调度器#

1
# 查看当前磁盘调度器
2
cat /sys/block/sda/queue/scheduler
3

4
# 修改磁盘调度器（临时）
5
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler
6

7
# 修改磁盘调度器（永久）
8
echo "echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler" >> /etc/rc.local
9

10
# 常用调度器
11
# noop: 简单的FIFO队列，适合SSD
12
# deadline: 确保请求在一定时间内完成，适合数据库
13
# cfq: 完全公平队列，默认值，适合通用场景

文件系统优化#

ext4 文件系统#

1
# 挂载选项优化
2
# 编辑/etc/fstab
3
# UUID=... / ext4 defaults,noatime,nodiratime,barrier=0,data=writeback 0 1
4

5
# 调整ext4参数
6
sudo tune2fs -o journal_data_writeback /dev/sda1
7
sudo tune2fs -m 1 /dev/sda1  # 设置保留块百分比为1%

XFS 文件系统#

1
# 挂载选项优化
2
# 编辑/etc/fstab
3
# UUID=... / xfs defaults,noatime,nodiratime,discard 0 1
4

5
# 调整XFS参数
6
sudo xfs_admin -L 128m /dev/sda1  # 设置日志大小
7

8
# 碎片整理
9
sudo xfs_fsr /dev/sda1

磁盘阵列#

1
# 查看RAID状态
2
sudo mdadm --detail /dev/md0
3

4
# 优化RAID参数
5
sudo mdadm --grow /dev/md0 --chunk=64
6

7
# 常用RAID级别
8
# RAID 0: 条带化，提高性能，无冗余
9
# RAID 1: 镜像，提高可靠性，性能一般
10
# RAID 5: 分布式奇偶校验，平衡性能和可靠性
11
# RAID 10: 镜像+条带化，性能和可靠性都高

常见磁盘I/O性能问题#

磁盘I/O等待高#

症状：iostat -x显示%iowait较高，iotop显示进程I/O使用率高。

解决方案：

优化应用程序：减少I/O操作、使用缓存
使用更快的存储：SSD、NVMe
调整I/O调度器：根据工作负载选择合适的调度器
使用RAID：提高I/O性能和可靠性
优化文件系统：调整挂载选项、使用适合的文件系统

磁盘空间不足#

症状：df -h显示磁盘使用率接近100%。

解决方案：

删除不需要的文件：find / -type f -size +100M | xargs rm -f
清理日志文件：journalctl --vacuum-time=7d
扩展磁盘空间：添加新磁盘、使用LVM

网络性能调优#

网络接口配置#

1
# 查看网络接口配置
2
ip addr
3
ifconfig
4

5
# 查看网络接口统计
6
ip -s link
7
ifconfig eth0
8

9
# 调整网络接口MTU
10
ip link set eth0 mtu 9000
11

12
# 启用网络接口GRO/GSO
13
ethtool -K eth0 gro on gso on
14

15
# 调整网络接口缓冲区
16
ethtool -G eth0 rx 4096 tx 4096

内核参数调优#

1
# 查看网络相关内核参数
2
sysctl -a | grep net
3

4
# 临时修改内核参数
5
sysctl net.core.somaxconn=65535
6
sysctl net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535
7
sysctl net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
8
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_time=300
9
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5
10
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=15
11

12
# 永久修改内核参数
13
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
14
net.core.somaxconn=65535
15
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535
16
net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
17
net.ipv4.tcp_keepalive_time=300
18
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5
19
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=15
20
EOF
21
sysctl -p

常见网络性能问题#

网络延迟高#

症状：ping命令显示延迟较高，网络应用响应慢。

解决方案：

检查网络连接：traceroute、mtr
优化网络路由：调整路由表
减少网络拥塞：使用QoS
升级网络设备：使用更高带宽的网络

网络吞吐量低#

症状：iperf测试显示吞吐量低于预期。

解决方案：

检查网络接口：ethtool
调整网络参数：修改内核参数
使用更快的网络：千兆网卡、万兆网卡
优化应用程序：使用更高效的协议、减少网络请求

应用程序性能调优#

Web服务器调优#

Nginx#

1
# 查看Nginx配置
2
cat /etc/nginx/nginx.conf
3

4
# 优化Nginx配置
5
# 编辑/etc/nginx/nginx.conf
6

7
# 常用优化参数
8
# worker_processes auto;  # 自动设置工作进程数
9
# worker_connections 1024;  # 每个工作进程的最大连接数
10
# multi_accept on;  # 同时接受多个连接
11
# use epoll;  # 使用epoll事件模型
12
# keepalive_timeout 65;  # 保持连接超时时间
13
# gzip on;  # 启用gzip压缩
14

15
# 重启Nginx
16
sudo systemctl restart nginx

Apache#

1
# 查看Apache配置
2
cat /etc/apache2/apache2.conf  # Debian/Ubuntu
3
cat /etc/httpd/conf/httpd.conf  # RHEL/CentOS
4

5
# 优化Apache配置
6
# 编辑配置文件
7

8
# 常用优化参数
9
# StartServers 5  # 启动服务器数量
10
# MinSpareServers 5  # 最小空闲服务器数量
11
# MaxSpareServers 10  # 最大空闲服务器数量
12
# MaxRequestWorkers 150  # 最大请求工作进程数
13
# MaxConnectionsPerChild 0  # 每个子进程的最大连接数
14

15
# 重启Apache
16
sudo systemctl restart apache2  # Debian/Ubuntu
17
sudo systemctl restart httpd  # RHEL/CentOS

数据库服务器调优#

MySQL/MariaDB#

1
# 查看MySQL配置
2
cat /etc/my.cnf  # RHEL/CentOS
3
cat /etc/mysql/my.cnf  # Debian/Ubuntu
4

5
# 优化MySQL配置
6
# 编辑配置文件
7

8
# 常用优化参数
9
# [mysqld]
10
# innodb_buffer_pool_size = 1G  # InnoDB缓冲池大小
11
# innodb_log_file_size = 256M  # InnoDB日志文件大小
12
# innodb_flush_log_at_trx_commit = 2  # 日志刷新策略
13
# max_connections = 100  # 最大连接数
14
# query_cache_size = 0  # 查询缓存大小（推荐禁用）
15
# tmp_table_size = 64M  # 临时表大小
16
# max_heap_table_size = 64M  # 最大堆表大小
17

18
# 重启MySQL
19
sudo systemctl restart mysql  # Debian/Ubuntu
20
sudo systemctl restart mariadb  # RHEL/CentOS

PostgreSQL#

1
# 查看PostgreSQL配置
2
cat /etc/postgresql/12/main/postgresql.conf  # Debian/Ubuntu
3
cat /var/lib/pgsql/12/data/postgresql.conf  # RHEL/CentOS
4

5
# 优化PostgreSQL配置
6
# 编辑配置文件
7

8
# 常用优化参数
9
# shared_buffers = 256MB  # 共享缓冲区大小
10
# work_mem = 4MB  # 工作内存大小
11
# maintenance_work_mem = 64MB  # 维护工作内存大小
12
# effective_cache_size = 1GB  # 有效缓存大小
13
# checkpoint_completion_target = 0.9  # 检查点完成目标
14
# max_connections = 100  # 最大连接数
15

16
# 重启PostgreSQL
17
sudo systemctl restart postgresql

缓存优化#

使用内存缓存#

1
# 安装Redis
2
sudo apt install redis-server  # Debian/Ubuntu
3
sudo yum install redis  # RHEL/CentOS
4

5
# 配置Redis
6
# 编辑/etc/redis/redis.conf
7

8
# 常用优化参数
9
# maxmemory 1gb  # 最大内存使用
10
# maxmemory-policy allkeys-lru  # 内存不足时的淘汰策略
11
# appendonly no  # 禁用AOF持久化
12

13
# 启动Redis
14
sudo systemctl start redis
15
sudo systemctl enable redis
16

17
# 安装Memcached
18
sudo apt install memcached  # Debian/Ubuntu
19
sudo yum install memcached  # RHEL/CentOS
20

21
# 配置Memcached
22
# 编辑/etc/memcached.conf
23

24
# 常用优化参数
25
# -m 64  # 最大内存使用（MB）
26
# -c 1024  # 最大连接数
27
# -p 11211  # 监听端口
28

29
# 启动Memcached
30
sudo systemctl start memcached
31
sudo systemctl enable memcached

系统整体调优#

内核参数调优#

1
# 查看所有内核参数
2
sysctl -a
3

4
# 常用内核参数调优
5
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
6
# 网络优化
7
net.core.somaxconn=65535
8
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=65535
9
net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
10
net.ipv4.tcp_keepalive_time=300
11
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5
12
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=15
13
net.ipv4.tcp_tw_reuse=1
14
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
15
net.ipv4.ip_local_port_range=1024 65535
16

17
# 内存优化
18
vm.swappiness=10
19
vm.overcommit_memory=1
20
vm.dirty_background_ratio=5
21
vm.dirty_ratio=10
22

23
# 文件系统优化
24
fs.file-max=65535
25
EOF
26

27
# 应用内核参数
28
sysctl -p

文件描述符限制#

1
# 查看当前文件描述符限制
2
ulimit -n
3

4
# 临时修改文件描述符限制
5
ulimit -n 65535
6

7
# 永久修改文件描述符限制
8
# 编辑/etc/security/limits.conf
9
cat >> /etc/security/limits.conf << EOF
10
* soft nofile 65535
11
* hard nofile 65535
12
root soft nofile 65535
13
root hard nofile 65535
14
EOF
15

16
# 编辑/etc/sysctl.conf
17
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
18
fs.file-max=65535
19
EOF
20

21
# 应用配置
22
sysctl -p

系统服务优化#

1
# 查看系统服务状态
2
systemctl list-unit-files --type=service | grep enabled
3

4
# 禁用不必要的服务
5
systemctl disable service_name
6
systemctl stop service_name
7

8
# 常用服务优化
9
# 禁用蓝牙
10
systemctl disable bluetooth
11
systemctl stop bluetooth
12

13
# 禁用打印机
14
systemctl disable cups
15
systemctl stop cups
16

17
# 禁用音频
18
systemctl disable alsa-state
19
systemctl stop alsa-state
20

21
# 禁用网络管理器（如果使用静态IP）
22
systemctl disable NetworkManager
23
systemctl stop NetworkManager
24
systemctl enable networking
25
systemctl start networking

性能调优最佳实践#

监控先行#

建立基准：在调优前，收集系统的基准性能数据
持续监控：使用多种工具持续监控系统性能
识别瓶颈：根据监控数据识别性能瓶颈
有针对性调优：针对识别出的瓶颈进行调优
验证效果：调优后，验证性能是否改善

循序渐进#

小步调整：每次只修改一个参数，避免同时修改多个参数
记录变更：记录每次修改的参数和值
测试验证：修改后进行充分测试，验证性能改善
回滚机制：如果调优效果不佳，能够快速回滚到之前的配置

不同工作负载的调优策略#

Web服务器#

CPU：使用多核处理器，调整进程数和线程数
内存：增加内存，使用内存缓存
磁盘I/O：使用SSD，优化文件系统，启用压缩
网络：使用千兆或万兆网卡，优化网络参数

数据库服务器#

CPU：使用多核处理器，调整查询计划
内存：增加内存，优化缓存大小
磁盘I/O：使用RAID，优化文件系统，调整I/O调度器
网络：优化网络参数，使用连接池

计算密集型应用#

CPU：使用高性能处理器，调整进程优先级和亲和性
内存：增加内存，优化内存使用
磁盘I/O：使用SSD，减少I/O操作
网络：优化网络参数，减少网络延迟

I/O密集型应用#

CPU：使用多核处理器，调整I/O调度器
内存：增加内存，使用内存缓存
磁盘I/O：使用RAID，优化文件系统，使用SSD
网络：优化网络参数，增加网络带宽

总结#

本文介绍了Linux性能调优中常用的命令和技巧，包括性能监控工具、CPU性能调优、内存性能调优、磁盘I/O性能调优、网络性能调优、应用程序性能调优以及系统整体调优等方面的内容。

性能调优是一个持续的过程，需要系统管理员和开发者根据具体的工作负载和硬件环境，采取合适的调优策略。通过合理的性能调优，可以显著提高Linux系统的性能，更好地满足应用程序的需求。

练习#

使用top和htop监控系统性能，识别占用资源最多的进程。
使用iostat和iotop监控磁盘I/O性能，识别I/O密集型进程。
使用iftop和nethogs监控网络性能，识别网络密集型进程。
调整磁盘调度器，比较不同调度器对磁盘I/O性能的影响。
调整内核参数，优化网络性能。
配置Redis缓存，提高Web应用的响应速度。
优化MySQL配置，提高数据库性能。
编写一个性能监控脚本，定期收集系统性能数据。
分析系统性能瓶颈，提出针对性的调优方案。
比较调优前后的系统性能，验证调优效果。

溪谷回声

让逻辑与诗意在此并存

Linux性能调优命令和技巧

Linux性能调优命令和技巧#

性能调优概述#

性能监控工具#

系统级监控#

top 命令#

htop 命令#

vmstat 命令#

mpstat 命令#

iostat 命令#

sar 命令#

内存监控#

free 命令#

slabtop 命令#

磁盘I/O监控#

iotop 命令#

hdparm 命令#

fio 命令#

网络监控#

iftop 命令#

nethogs 命令#

ss 命令#

CPU性能调优#

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CPU亲和性#

内核参数调优#

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CPU使用率过高#

CPU等待I/O#

内存性能调优#

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查看内存使用情况#

内存缓存#

内核参数调优#

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磁盘阵列#

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磁盘I/O等待高#

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网络延迟高#

网络吞吐量低#

应用程序性能调优#

Web服务器调优#

Nginx#

Apache#

数据库服务器调优#

MySQL/MariaDB#

PostgreSQL#

缓存优化#

使用内存缓存#

系统整体调优#

内核参数调优#

文件描述符限制#

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性能调优最佳实践#

监控先行#

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不同工作负载的调优策略#

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