服务器优化的方法有哪些,服务器配置选择

我们开发的软件服务需要在服务器上运行,所以服务器性能代表了软件的性能上限,因此服务器性能调优是个十分重要的环节,然而大部分同学对服务器性能调优关注的较少,今天从3个部分对服务器性能调优进行介绍,分别是:服务器配置选择,服务器负载分析,服务器内核参数调优。

服务器配置选择

服务器一般是由CPU、内存、磁盘和网卡组成,因此选择服务器配置就是选择CPU核数、内存大小、磁盘大小及类型、网络带宽。但是,服务器配置的选择是很难标准化的,也就是说很难推断出“一台需要达到1000TPS的后端服务器”的配置应该是什么样的。因为软件的最终运行性能与软件的实现方式是紧密相关的,即使是同一个后端应用程序中的两个接口,由于具体功能的差别,性能也会有所差别。

因此,服务器配置的选择应该基于具体的测试结果。一开始可以选用配置较低的服务器做调优和测试,并以该服务器的测试结果作为选择服务器的依据。

以一个订单业务为例,经过测试后,一台配置为4核 CPU 、16GB内存、10Mbps带宽、50GB机械磁盘的服务器的测试结果为:支持50并发量和300TPS吞吐量(增大并发量后会出现超时报错)。而在压力测试过程中, CPU 的使用率接近75%,内存使用率在 50%以下,带宽使用率在50%以下,除去日志以外无磁盘操作。

因此可以认为,一台配置为4核 CPU ( CPU 使用率需要在75%以下)、8GB内存(内存使用率可以接近100%)、 5Mbps 带宽(带宽使用率可以接近100%)的服务器,可以满足订单接口支持50并发量、300TPS吞吐量的压力。

如果需要达到200并发数、2400TPS吞吐量的目标的话,则需要8台配置为4核 CPU 、8GB内存、5Mbps带宽的服务器,或者1台配置为32核 CPU 、64GB内存、40Mbps带宽的服务器。当然,最终的服务器配置还是需要通过测试来验证。

注意:在以上订单接口的例子中,后端服务器和数据库等服务器需要一起调试,避免后端服务器性能过剩,而数据库等服务器性能不足的情况发生。另外,以上选择服务器配置的方法不一定适用于所有场景,请斟酌参考。

服务器负载分析

在性能调优时,需要先对服务器负载进行分析,通常而言,我们主要分析CPU使用率、内存使用率、磁盘I/O,服务器负载和带宽使用情况。

CPU使用率

CPU使用率反应的是CPU的忙碌情况。当CPU达到100%时,部分进程会进入等待状态,CPU暂时不会对其进行处理。在实际情况下,为了应对一下突发性的请求压力,服务器CPU使用率一般需要在75%以下。如果一台服务器的CPU使用率多次高于75%,这时候就考虑增加新的服务器。

监控CPU使用率我推荐大家使用htop工具,可以非常直观看到CPU使用率、内存使用率、及负载等信息。

使用htop查看CPU负载

首先我们需要安装htop,以centos为例,安装命令如下:

yum install htop -y

安装完成后我们就可以通过htop命令观察CPU负载了

htop

输入htop命令后我们可以很直观的看到CPU负载情况,该命令的CPU使用率会以多个核作为单位进行显示。操作系统机会自动分配多个核的负载,当所有核的CPU使用率都超过75%时才能认为服务器的CPU使用率已经超过75%。

服务器优化的方法有哪些,服务器配置选择

如上图所示,这是一个4核CPU服务器,在截图的时候其中3核CPU使用率都超过了75%,再观察一会发现所有CPU的使用率都在85%左右徘徊,说明CPU负载很高了,需要考虑增加新的服务器。

内存使用率

内存使用率反应的是内存的使用情况。内存用于存放程序的代码及数据,一般分为物理内存和虚拟内存,其中物理内存指的是服务器的内存,而虚拟内存指的是硬盘的一块空间。当物理内存使用率达到100%时将会使用虚拟内存。需要注意的是,虚拟内存的读写速度远远低于物理内存,如果程序被放在了虚拟内存执行,那么程序的执行效率会变得很低。

一般而言,服务器的物理内存应该保持在80%以下,虚拟内存使用率保持在0%。

服务器内存使用情况还是可以通过hop工具进行查看

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上面显示了服务器的内存使用情况:总内存16G,使用了10G左右,内存使用率62%,可以继续使用,同时关闭了Swap虚拟内存。

在下MEM%栏中显示了单个进程的内存使用率。

磁盘I/O

磁盘I/O指的是磁盘的读写,在软件系统中,日志、文件操作、数据库操作都会造成磁盘读写压力,其中又以数据库操作为甚,在高并发情况下往往数据库会首先成为系统的瓶颈。

磁盘监控我推荐大家使用iostat工具,可以很方便查看磁盘的使用情况。

使用iostat查看磁盘I/O

首先我们需要安装iostat,以centos为例,安装命令如下:

yum install sysstat -y

安装完成后我们就可以通过iostat命令磁盘使用情况了。

# 查看磁盘总体读写情况, 1代表每1秒读取一次数据 iostat -x 1

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输入iostat命令后,磁盘总体读写情况如上所示。磁盘负载主要关注2个指标:%idle,%util

%idle:表示CPU除去等待磁盘I/O以外的空闲时间百分比,这个指标应该要保证在70%以上%util:该设备用于I/O操作的时间百分比,这个指标需要保证在70%以下,当到达100%时表示已经满负载。为了降低磁盘负载,可以采用性能更高的磁盘(OSD,PCIE)或者降低磁盘的操作频率(异步写、合并写)

平均负载

平均负载指的是单位时间内平均的活跃进程数,是一个表示服务器负载的指标。一般情况下需要保证平均负载的值小于当前服务器的CPU核数。

同样的,查看服务器平均负载我们也可以使用htop命令

服务器优化的方法有哪些,服务器配置选择

在这里我们主要关注Load average指标,上图有3个数字,分别代表1分钟,5分钟,15分钟的平均负载。

一般情况下服务器的平均负载需要小于当前服务器的CPU核数,为了应对突发状况,服务器的平均负载应该在75%即3 以下,很显然,上图这台服务器平均负载超过了75%,需要考虑提升性能了。

网络使用情况

网络使用情况也是监控的重要指标。当带宽不足时会大大增加请求的响应时间。为了防止突发性并发压力,应该保证服务器的带宽使用率在80%以上。这里需要注意的是,物理网卡限制了服务器所能使用的最大宽带。

查看网络使用情况我推荐使用nload工具。

使用nload查看网络

首先需要安装nload,以centos为例

yum install nload -y

安装完成后我们直接运行nload

nload

服务器优化的方法有哪些,服务器配置选择

输入nload命令后,网络使用情况如上图所示。其中,网络使用情况分为流入网卡的数据与流出网卡的数据。流入网卡的对应下行带宽的网速,流出网卡的数据对应上行带宽的网速。 如果 “当前网速” 持续接近 “最大网速” 时,代表带宽使用率已经接近100%。

指标说明:

Curr:当前网速Avg:平均网速Min:最小网速Max:最大网速Ttl:总流量

服务器内核参数调优

光有强大的物理性能是不够的,还需要对内核参数进行调优,这样才能在高并发压力下充分体现服务器应有的性能。当然,并不是所有的服务器都需要做高并发性能调优,一般来说,只需要对要处理高并发请求的服务器进行内核参数调优即可,常见的包括:前端服务器,后端服务器,数据库服务器。

服务器常见的调优参数主要有两个:单个进程最大打开文件数 和 TCP相关设置。

单个进程最大打开文件数

修改单个文件最大打开文件数,只需要编辑/etc/security/limits.conf文件,在文件末尾加上以下四句

* soft nofile 65535 * hard nofile 65535 * soft nproc 65535 * hard nproc 65535

其中* 代表所有用户,65536代表修改的值,重启后生效。

 

 

 

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