在網絡這行混，我們常常會聊到各種“優化”方法，比如網絡架構優化，性能優化，系統優化等。
就拿系統的性能優化來說吧，你看，網絡運維工程師得查看系統的整體狀況，然后從系統硬件、網絡設備、操作系統配置、應用程序架構和程序代碼五個方面進行綜合判斷。
可以看到，在做性能優化過程中，網絡運維工程師其實承擔著很重要的任務。
你得了解和掌握操作系統的當前運行狀態，什么系統負載、內存狀態、進程狀態、CPU負荷等信息，這些信息是檢測和判斷系統性能的基礎和依據。
你還得了解系統的硬件信息，例如磁盤I/O、CPU型號、內存大小、網卡帶寬等參數信息，然后根據這些信息綜合評估系統資源的使用情況。
性能優化本身就是一個復雜和繁瑣的過程，你需要有理論基礎、有實戰經驗，還得有一個清晰的、解決問題的思路，這樣才能事半功倍。
今天的文章，就給你梳理一遍針對網絡系統的性能優化所必備的思路。不是老運維，你很難總結的出來。
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01 高級工程師的優化思路，長啥樣？
系統性能優化是個涉及面廣、繁瑣、長久的工作，尋找出現性能問題的根源往往是最難的部分，一旦找到出現問題的原因，性能問題也就迎刃而解。因此，解決問題的思路變得非常重要。
例如，linux系統下的一個網站系統，用戶反映，網站訪問速度很慢，有時無法訪問。
針對這個問題，第一步要做的是檢測網絡，可以通過ping命令檢查網站的域名解析是否正常。
同時，ping服務器地址的延時是否過大等等，通過這種方式，首先排除網絡可能出現的問題。
如果網絡沒有問題，接著進入第二步，對linux系統的內存使用狀況進行檢查。
因為網站響應速度慢，一般跟內存關聯比較大，通過free、vmstat等命令判斷內存資源是否緊缺。
如果內存資源不存在問題，進入第三步，檢查系統CPU的負載狀況，可以通過sar、vmstat、top等命令的輸出綜合判斷CPU是否存在過載問題。
如果CPU沒有問題，繼續進入第四步，檢查系統的磁盤I/O是否存在瓶頸，可以通過IOStat、vmstat等命令檢查磁盤的讀寫性能。
如果磁盤讀寫也沒有問題，linux系統自身的性能問題基本排除，最后要做的是檢查程序本身是否存在問題。
通過這樣的思路，層層檢測，步步排查，性能問題就“無處藏身”，查找出現性能問題的環節也就變得非常簡單。
02 作為網絡運維，你需要知道的基礎
搞運維的，難免經常會遇到系統不穩定、響應速度慢等問題。
比如說，我有一個粉絲就是老運維了，他就常和我抱怨，在linux上搭建了一個web服務，經常出現網頁無法打開、打開速度慢……
遇到這類問題，多數人都會把鍋推給系統，但其實這些都是表面現象。
操作系統完成一個任務時，與系統自身設置、網絡拓樸結構、路由設備、路由策略、接入設備、物理線路等多個方面都密切相關，任何一個環節出現問題，都會影響整個系統的性能。
Linux操作系統是一個開源產品，也是一個開源軟件的實踐和應用平臺，在這個平臺下有無數的開源軟件支撐，我們常見的Apache、Tomcat、MySQL、php等。
開源軟件的最大理念是自由、開放，而linux作為一個開源平臺，最終要實現的是通過這些開源軟件的支持，以最低廉的成本，達到應用最優的性能。
因此，談到性能問題，主要實現的是linux操作系統和應用程序的最佳結合。
我會從三個角度，即影響Linux性能的因素、系統性能優化工具、系統性能評價標準三個方面介紹優化的一般思路和方法。
01 影響Linux性能的因素
1. 系統硬件資源
（1）CPU
CPU是操作系統穩定運行的根本，CPU的速度與性能在很大程度上決定了系統整體的性能，因此，CPU數量越多、主頻越高，服務器性能也就相對越好。但事實并非完全如此。
目前大部分CPU在同一時間內只能運行一個線程，超線程的處理器可以在同一時間運行多個線程，因此，可以利用處理器的超線程特性提高系統性能。
在Linux系統下，只有運行SMP內核才能支持超線程，但是，安裝的CPU數量越多，從超線程獲得的性能方面的提高就越少。
另外，Linux內核會把多核的處理器當作多個單獨的CPU來識別，例如兩個4核的CPU，在Lnux系統下會被當作8個單核CPU。
但是從性能角度來講，兩個4核的CPU和8個單核的CPU并不完全等價，根據權威部門得出的測試結論，前者的整體性能要比后者低25％~30％。
可能出現CPU瓶頸的應用有db服務器、動態Web服務器等，對于這類應用，要把CPU的配置和性能放在主要位置。
（2）內存
內存的大小也是影響Linux性能的一個重要的因素，內存太小，系統進程將被阻塞，應用也將變得緩慢，甚至失去響應；內存太大，導致資源浪費。
Linux系統采用了物理內存和虛擬內存兩種方式，虛擬內存雖然可以緩解物理內存的不足，但是占用過多的虛擬內存，應用程序的性能將明顯下降，要保證應用程序的高性能運行，物理內存一定要足夠大。
但是過大的物理內存，會造成內存資源浪費，例如，在一個32位處理器的Linux操作系統上，超過8GB的物理內存都將被浪費。
因此，要使用更大的內存，建議安裝64位的操作系統，同時開啟Linux的大內存內核支持。
由于處理器尋址范圍的限制，在32位Linux操作系統上，應用程序單個進程最大只能使用4GB的內存。
這樣一來，即使系統有更大的內存，應用程序也無法“享”用，解決的辦法就是使用64位處理器，安裝64位操作系統。
在64位操作系統下，可以滿足所有應用程序對內存的使用需求 ，幾乎沒有限制。
可能出現內存性能瓶頸的應用有NOSQL服務器、數據庫服務器、緩存服務器等，對于這類應用要把內存大小放在主要位置。
（3）磁盤I/O性能
磁盤的I/O性能直接影響應用程序的性能，在一個有頻繁讀寫的應用中，如果磁盤I/O性能得不到滿足，就會導致應用停滯。
好在現今，磁盤都采用了很多方法來提高I/O性能，比如常見的磁盤RAID技術。
通過RAID技術組成的磁盤組，就相當于一個大硬盤，用戶可以對它進行分區格式化、建立文件系統等操作，跟單個物理硬盤一模一樣，唯一不同的是RAID磁盤組的I/O性能比單個硬盤要高很多，同時在數據的安全性也有很大提升。
根據磁盤組合方式的不同，RAID可以分為RAID0，RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID0+1、RAID10等級別，常用的RAID級別有RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1。
（4）網絡寬帶
Linux下的各種應用，一般都是基于網絡的，因此網絡帶寬也是影響性能的一個重要因素，低速的、不穩定的網絡將導致網絡應用程序的訪問阻塞，而穩定、高速的網絡帶寬，可以保證應用程序在網絡上暢通無阻地運行。
幸運的是，現在的網絡一般都是千兆帶寬或光纖網絡，帶寬問題對應用程序性能造成的影響也在逐步降低。
02 操作系統相關資源
基于操作系統的性能優化也是多方面的，可以從系統安裝、系統內核參數、網絡參數、文件系統等幾個方面進行衡量。
1. 系統安裝優化
系統優化可以從安裝操作系統開始，當安裝Linux系統時，磁盤的劃分，SWAP內存的分配都直接影響以后系統的運行性能。例如，磁盤分配可以遵循應用的需求。
對于對寫操作頻繁而對數據安全性要求不高的應用，可以把磁盤做成RAID 0；
而對于對數據安全性較高，對讀寫沒有特別要求的應用，可以把磁盤做成RAID 1；
對于對讀操作要求較高，而對寫操作無特殊要求，并要保證數據安全性的應用，可以選擇RAID 5；
對于對讀寫要求都很高，并且對數據安全性要求也很高的應用，可以選擇RAID10/01。
這樣通過不同的應用需求設置不同的RAID級別，在磁盤底層對系統進行優化操作。
隨著內存價格的降低和內存容量的日益增大，對虛擬內存SWAP的設定，現在已經沒有了所謂虛擬內存是物理內存兩倍的要求，但是SWAP的設定還是不能忽略，根據經驗，如果內存較?。ㄎ锢韮却嫘∮?GB），一般設置SWAP交換分區大小為內存的2倍。
如果物理內存大于8GB小于16GB，可以設置SWAP大小等于或略小于物理內存即可。
如果內存大小在16GB以上，原則上可以設置SWAP為0，但并不建議這么做，因為設置一定大小的SWAP還是有一定作用的。
2. 內核參數優化
系統安裝完成后，優化工作并沒有結束，接下來還可以對系統內核參數進行優化，不過內核參數的優化要和系統中部署的應用結合起來整體考慮。
例如，如果系統部署的是Oracle數據庫應用，那么就需要對系統共享內存段（kernel.shmmax、kernel.shmmni、kernel.shmall）、系統信號量（kernel.sem）、文件句柄（fs.file-max）等參數進行優化設置。
如果部署的是Web應用，那么就需要根據Web應用特性進行網絡參數的優化，例如修?.NET.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tcp_tw_reuse、net.core.somaxconn等網絡內核參數。
3. 文件系統優化
文件系統的優化也是系統資源優化的一個重點，在Linux下可選的文件系統有ext2、ext3、ReiserFS、ext4、xfs，根據不同的應用，選擇不同的文件系統。
Linux標準文件系統是從VFS開始的，然后是ext，接著就是ext2，應該說，ext2是Linux上標準的文件系統，ext3是在ext2基礎上增加日志形成的，從VFS到ext4，其設計思想沒有太大變化，都是早期UNIX家族基于超級塊和inode的設計理念。
XFS文件系統是一個高級日志文件系統，XFS通過分布處理磁盤請求、定位數據、保持Cache 的一致性來提供對文件系統數據的低延遲、高帶寬的訪問，因此，XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優秀的日志記錄功能、可擴展性強、快速寫入性能等優點。
目前服務器端ext4和xfs是主流文件系統，如何選擇合適的文件系統，需要根據文件系統的特點加上業務的需求綜合來定。
