Глава 4 Общая системная оптимизация

Краткий обзор

На этой стадии вы должны иметь настроенный и защищенный Linux сервер. Наш сервер содержит наиболее необходимые пакеты и программы, которые должным образом настроены, чтобы правильно работать. Прежде чем продолжить дальше и устанавливать сервисы нужные пользователям мы займемся настройкой нашего сервера. То, что мы будем делать дальше относится ко всей системе в целом. Эти настройки будут влиять и на работу сервисов, которые мы установим позже. Если в вашем компьютере не стоит x386 процессор, то Red Hat не настроен под вас оптимальным образом. Эта глава проведет вас через различные шаги настройки сервера и файловой системы под конкретный тип процессор, объем память и сеть.

Файл “/etc/profile”.

Файл “/etc/profile” включает системное окружение всех исполняемых программ. Все настройки добавленные в этот файл отражаются на переменные окружения вашей системы. Так, помещение в этот файл флагов оптимизации – это хорошая идея. Чтобы выжать максимальную эффективность из ваших программ под x86, вы можете использовать при компиляции флаг –09, обозначающий полную оптимизацию. Многие программы содержат в Makefile опцию –02, но –09 обозначает высший уровень оптимизации при которой размер файла увеличивается, но увеличивается и скорость выполнения.

Замечание. Использование опции –09 не всегда приводит к наилучшим результатам. Это верно для x686 и выше процессоров, но для более старых процессоров не всегда так.

При компиляции можно использовать опцию -fomit-frame-pointer, которая говорит, что для доступа к переменным нужно использовать стек. К сожалению, с этой опцией практически невозможна отладка. Можно использовать переключатель -mcpu=cpu_type и -march=cpu_type при помощи которых создается код, оптимизированный для определенного CPU. Полученный код будет работать только на заданном процессоре или более новом. Приведенные ниже оптимизационные флаги запишите в файл /etc/profile. Они влияют только на программы, которые вы будете компилировать в дальнейшем и не оказывают на какого действия на существующую систему.

Шаг 1.

Для CPU i686 или PentiumPro, Pentium II, Pentium III
В файл “/etc/profile” добавьте следующую строку:

Для CPU i586 или Pentium
В файл “/etc/profile” добавьте следующую строку:

For CPU i486
В файл “/etc/profile” добавьте следующую строку:

Шаг 2.

После выбора типа процессора добавьте в строку export файла “/etc/profile” переменные "CFLAGS LANG LESSCHARSET"

Шаг 3.

Выйдете из системы и вновь в нее войдете, чтобы опции определенные переменной CFLAGS вступили в силу и все программы и другие “configure” утилиты стали ее учитывать. Оптимизация под Pentium (Pro/II/III) будет работать только с компиляторами egcs и pgcc. Egcc уже установлен на вашем сервере, поэтому об этом думать не надо.

Ниже приведено описание опций, которые мы использовали:

-funroll-loops
Выполняется оптимизация развертыванием циклов. Это осуществляется для циклов число итераций которых может быть определено во время компиляции или во время выполнения.

-funroll-all-loops
Выполняется оптимизация развертыванием циклов. Развертывает все циклы и обычно программы скомпилированные с этой опцией медленнее запускаются.

-ffast-math
Эта опция позволяет GCC нарушать некоторые ANSI или IEEE правила и/или спецификации в интересах оптимизации кода по скорости выполнения. Например, это позволяет компилятору предполагать, что параметры к функции sqrt - не-отрицательные числа и что значения не с плавающей запятой являются NaNs.

-malign-double
Контролирует, выравнивает ли GCC double, long double и long long переменные на двусловной границе или однословной границе. Выравнивание double переменных на двусловной границе создает код, который выполняется на “Pentium” процессорах несколько быстрее, расходуя больше памяти.

-mcpu=cpu_type
Определяет значание типа процессора при планировании используемых инструкций. При определении конкретного типа CPU, GCC будет использовать инструкции специфичные для него. Когда эта опция не определена, никогда не будут использоваться команды не работающие на i386 процессоре. "I586" эквивалентен "Pentium", "i686" эквивалентен "Pentium Pro". "K6" - AMD.

-march=cpu_type
Создает инструкции для CPU cpu_type. Выбор типов процессоров такой же как и для mcpu. Кроме того, использование `-march=cpu_type' подразумевает и `- mcpu=cpu_type'.

-fforce-mem
принуждает копировать операнды хранящиеся в памяти в регистры перед выполнением арифметических операций над ними. В результате получается более лучший код в котором все ссылки на ячейки памяти потенциально общие подвыражения. Когда они не являются общими подвыражениями, то комбинации команд должны устранить отдельную загрузку регистра.

-fforce-addr
вынуждает копировать постоянные адреса памяти в регистры перед выполением арифметических операций над ними. В результате может создаваться более хороший код, так же как и при -fforce-mem.

-fomit-frame-pointer
Не сохранять указатель на кадр (frame pointer) в регистре для функций, которые не нуждаются в этом. Это позволяет избежать инструкций на сохранение, определение и восстановление указателя на кадр (frame pointer); в то же время освобождая регистры для других функций. Это делает невозможным отладку на большинстве машин.

Замечание. Все возможности оптимизации, которые описаны в этой книге относятся к семейству процессоров Pentium II/III. Так, что вы должны при необходимости изменить флаги компиляции под ваш тип процессора.

В зависимости от типа вашего процессора и версии компилятора (gcc/egcs) опции оптимизации могут отличаться. Графики приведенные ниже помогут вам выбрать лучшие для вас флаги компиляции.

Версия компилятора установленного в Red Hat 6.1 и 6.2 - egcs 2.91.66. Но перед выбором опций оптимизации обязательно проверьте его версию, используя команду:

Все результаты тестирования могут быть получены с домашней страницы GCC, находящейся по адресу http://egcs.cygnus.com/.

Сейчас приведем пример:

Для CPU Pentium II/III (i686) и компилятора egcs-2.91.66 лучшими опциями оптимизации будут:

Для CPU pentium (i586) с компилятором egcs-2.91.66 лучшими опциями оптимизации будут:

Для CPU i486 с компилятором egcs-2.91.66 лучшими опциями оптимизации будут:

Параметр “bdflush”.

Файл bdflush вплотную связан с операциями в подсистеме виртуальной памяти ядра Linux и имеет небольшое влияние на использование диска. Этот файл (/proc/sys/vm/bdflush) контролирует операции демона ядра bdflush. Мы используем этот файл для улучшения производительности файловой системы.

Изменяя некоторые значения принятые по умолчанию, добиваемся чтобы система стала более “отзывчивой”, например, она ждет немного большее при осуществлении записи на диск и избегает таким образом некоторых конфликтов доступа.

По умолчанию bdflush в Red Hat Linux использует следующие значения:
"40 500 64 256 500 3000 500 1884 2"

Для изменения значений в bdflush введите следующие команды на вашем терминале:

Под Red Hat 6.1

Вы можете добавить эту команду в /etc/rc.d/rc.local, чтобы она выполнялась каждый раз при загрузке компьютера.

Под Red Hat 6.2

Редактируйте файл “/etc/sysctl.conf” и добавьте следующую строку:
# Improve file system performance
vm.bdflush = 100 1200 128 512 15 5000 500 1884 2

Вы должны перезагрузить ваши сетевые устройства, чтобы изменения вступили в силу.

[root@deep /]# /etc/rc.d/init.d/network restart
Setting network parameters	[ OK ]
Bringing up interface lo	[ OK ]
Bringing up interface eth0	[ OK ]
Bringing up interface eth1	[ OK ]

В вышеприведенном примере согласно файлу “/usr/src/linux/Documentation/sysctl/vm.txt” первый параметр 100% определяет максимальное число грязных буферов в кэше буферов. Грязные означают то, что содержимое буфера все еще должно быть записано на диск. Установка этому параметру высокого значения означает, что Linux в течении долгого времени может задерживать запись на диск, но в то же время это означает, что будет необходимо произвести много операций ввода-вывода одновременно, когда памяти станет мало. Низкое значение будет распределять операции I/O более равномерно.

Второй параметр (1200) (ndirty) определяет максимальное число грязных буферов которые могут быть одновременно записаны. Высокое значение означает отсроченный, пульсирующий I/O, в то время как маленькое значение может приводить к нехватке памяти, когда bdflush не просыпается достаточно часто.

Третье значение (128) (nrefill) определяет число буферов, которые bdflush будет добавлять в список свободных при вызове функции refill_freelist(). Необходимо распределять свободные буфера заранее, так как они имеют часто размер отличный от размера страницы памяти и некоторый учет системных ресурсов нужно делать заранее. Чем выше число, тем больше памяти будет потрачено впустую и тем реже будет необходимо вызывать refill_freelist(). Когда refill_freelist() (512) натолкнется на больше чем nref_dirt грязных буферов то просыпается bdflush().

age_buffer (50*HZ) и age_super parameters (5*HZ) обозначают максимальное время, которое Linux ждет перед записью грязных буферов на диск. Значение выражено в мигах (clockticks), число мигов в секунду = 100. age_buffer это возраст блоков данных, а age_super – возраст метаданных файловой системы. Пятый (15) и последние два (1884 и 2) не используются системой, так что мы оставим значения по умолчанию.

Замечание. Читайте “/usr/src/linux/Documentation/sysctl/vm.txt” о том как улучшить параметры ядра, связанные с виртуальной памятью.

Параметр “buffermem”.

Файл buffermem также тесно связан с работой подсистемы виртуальной памяти Linux ядра. Значения в этом файле “/proc/sys/vm/buffermem” контролируют как много памяти используется под буферную память (в процентах). Следует отметить, что проценты берутся от общей системной памяти.

Значение по умолчанию параметра “buffermem” под Red Hat:
“20 10 60”.

Для изменения параметра “buffermem” введите следующие команды:

Под Red Hat 6.1

Вы можете добавить эту команду в /etc/rc.d/rc.local, чтобы она выполнялась каждый раз при загрузке компьютера.

Под Red Hat 6.2

Редактируйте файл “/etc/sysctl.conf” и добавьте следующую строку:
# Improve virtual memory performance
vm.buffermem = 80 10 60

Вы должны перезагрузить ваши сетевые устройства, чтобы изменения вступили в силу.

[root@deep /]# /etc/rc.d/init.d/network restart
Setting network parameters	[ OK ]
Bringing up interface lo	[ OK ]
Bringing up interface eth0	[ OK ]
Bringing up interface eth1	[ OK ]

В вышеприведенном примере согласно файлу “/usr/src/linux/Documentation/sysctl/vm.txt” первый параметр (80%) говорит использовать минимум 80% системной памяти под буферный кэш; минимальное число процентов памяти, которое должно быть использовано под буферную память.

Последние два параметра (10 и 60) не используются системой и мы их оставляем без изменений.

Замечание. Читайте “/usr/src/linux/Documentation/sysctl/vm.txt” о том, как улучшить параметры ядра связанные с виртуальной памятью.

Параметр “ip_local_port_range”.

ip_local_port_range содержит два целых числа, которые определяют интервал портов, которые используют TCP и UDP при выборе локального порта. Первое число – это нижнее возможное значение, а второе – верхнее. В часто используемых системах измените эти значения на 32768-61000.

По умолчанию в Red Hat ip_local_port_range равен
"1024 4999"

Чтобы изменить эти значения введите следующие команды на вашем терминале:

Под Red Hat 6.1

Вы можете добавить эту команду в /etc/rc.d/rc.local, чтобы она выполнялась каждый раз при загрузке компьютера.

Под Red Hat 6.2

Редактируйте файл “/etc/sysctl.conf” и добавьте следующую строку:

Вы должны перезагрузить ваши сетевые устройства, чтобы изменения вступили в силу.

[root@deep /]# /etc/rc.d/init.d/network restart
Setting network parameters	[ OK ]
Bringing up interface lo	[ OK ]
Bringing up interface eth0	[ OK ]
Bringing up interface eth1	[ OK ]

Файл “/etc/nsswitch.conf”.

Файл “/etc/nsswich.conf” используется для настройки того, какой сервис использовать для получения такой информации как имя хоста, файл паролей, файл с группами и т.д. Два последних пункта (файл с паролями и файл с группами) мы не используем, так как у нас на сервере нет NIS. Таким образом мы акцентируем наше внимание на строке hosts

Редактируйте файл nsswitch.conf (vi /etc/nsswitch.conf) и измените строку “hosts”, чтобы она читалась:

которая говорит программам желающим определить адреса, что вначале необходимо воспользоваться службой DNS, а затем, если DNS не отвечает, файлом “/etc/hosts”.

Также, я настоятельно рекомендую удалить все вхождения NIS из каждой строки, если вы не используете NIS. В результате файл /etc/nsswitch.conf может выглядеть следующим образом:

Параметр “file-max”.

Значение в file-max определяет максимальное число дескрипторов файлов, которые может распределит�