Linux NFS服务器性能优化

　　NFS是网络文件系统（Network File System）的简称，是分布式计算系统的一个组成部分，可实现在异种网络上共享和装配远程文件系统。NFS由Sun公司开发，目前已经成为文件服务的一 种标准（RFC1904，RFC1813）。其最大的功能就是可以通过网络，让不同操作系统的计算机可以共享数据，所以也可以将它看做是一个文件服务器。 NFS文件服务器是Linux最常见网络的服务之一。尽管它的规则简单，却有着丰富的内涵。NFS 服务器可以看作是一个文件服务器，它可以让你的PC通过网络将远端的NFS 服务器共享出来的文件挂载到自己的系统中，在客户端看来使用NFS的远端文件就象是在使用本地文件一样。

　　一、硬件设备的选择

　　随着计算机技术的发展，以硬盘为首的I/O设备对计算机的整体性能影响越来越大，通讯服务器（messaging/E-mail/VOD）:快速的I/O 是这类应用的关键，硬盘的I/O吞吐能力是主要瓶颈；数据仓库:大型商业数据存储、编目、索引、数据分析，高速商业计算等，需要具有良好的网络和硬盘 I/O吞吐能力；数据库（ERP/OLTP等）服务器，除了需要具有强大的CPU处理能力，同时需要有很好的磁盘I/O吞吐性能；NFS网络文件系统性能 的主要瓶颈是硬盘的I/O性能和网络带宽。SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）技术在需要高性能的网络服务器和工作站领域却得到了广泛应用，现在已经成为网络服务器的标准的接口选择。速度从 SCSI－I最初的5MBps到2005年的320MBps。内部传输率的高低是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，硬盘数据传输率分为内外部传输率。通 常称外部传输率也为突发数据传输率或接口传输率，指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率，所以只有内部传输率才可以 作为衡量硬盘性能的真正标准。SCSI硬盘技术在内部传输率要性能上有更大优势。通常在一个50个用户的NFS网络系统中使用10个基于RAID5级别 10000rpm的SCSI硬盘可以达到较好的效果。

　　在服务器磁盘I/O性能之后，网络带宽是网络文件系统下一个瓶颈。通常应当使用单独的1000兆快速以太网连接NFS服务器和客户机发送报文信息。同时确保NFS服务器和客户机工作正常，交换机、路由器等网络设备工作正常。

　　二、软件环境优化

　　如果我们没有很高硬件环境，可以考虑从软件方面优化性能。

　　1、清理NFS服务器磁盘碎片：

　　不论Linux文件系统采用什么文件格式（ext3、JFS、XFS、ReiserFS ）、何种类型的硬盘(IDE 、SCSI)，随着时间的推移文件系统都会趋向于碎片化。ext3、JFS等高级文件系统可以减少文件系统的碎片化，但是并没有消除。在繁忙的数据库服务 器中，随着时间的过去，文件碎片化将降低硬盘性能，硬盘性能从硬盘读出或写入数据时才能注意到。时间长了会发现每个磁盘上确实积累了非常多的垃圾文件，释 放磁盘空间可以帮助系统更好地工作。Linux最好的整理磁盘碎片的方法是做一个完全的备份，重新格式化分区，然后从备份恢复文件。但是对于7×24小时 工作关键任务服务器来说是比较困难的。Kleandisk是一个高效的磁盘清理工具，它能把磁盘上的文件分成不同的"组",比如把所有的"core"文件 归成一组（Group），这样要删除所有core文件时只要删除这个组就行了。core文件是当软件运行出错时产生的文件，它对于软件开发人员比较有用， 对于其他用户（比如电子邮件服务器）却没有任何意义。因此，如果没有软件开发的需要，见到core文件就可以将其删除。

　　2、开启硬盘DMA

　　现在使用的IDE硬盘基本支持DMA66/100/133（直接内存读取）但是Linux发行版本安装后一般没有打开，可以 /etc/rc.d/rc.local 最後面加上一行： /sbin/hdparm -d1 –x66 -c3 -m16 /dev/hda 这样以后每次开机，硬盘的 DMA 就会开启，不必每次手动设定。添加前后你可以使用命令：hdparm -Tt /dev/hda 来测试对比一下。

　　3、调整缓冲区刷新参数

　　Linux内核中，包含了一些对于系统运行态的可设置参数。缓冲刷新的参数可以通过调整 /proc/sys/vm/bdflush文件来完成，这个文件的格式是这样的：

　　# cat /proc/sys/vm/bdflush
　　30????? 64????? 64????? 256???? 500???? 3000??? 60????? 0?????? 0

　　每一栏是一个参数，其中最重要的是前面几个参数。第一个数字是在"dirty"缓冲区达到多少的时候强制唤醒bdflush进程刷新硬盘，第二个数字是 每次让bdflush进程刷新多少个dirty块。所谓dirty块是必须写到磁盘中的缓存块。接下来的参数是每次允许bd flush将多少个内存块排入空闲的缓冲块列表。 以上值为RHEL 4.0中的缺省值。可以使用两种方法修改：

　　（1） 使用命令

　　# echo "100 128 128 512 5000 3000 60 0 0">/proc/sys/vm/bdflush

　　并将这条命令加到/etc/rc.d/rc.local文件中去。

　　（2）在/etc/sysctl.conf 文件中加入如下行:

　　vm.bdflush = 100 128 128 512 5000 3000 60 0 0

　　以上的设置加大了缓冲区大小，降低了bdflush被启动的频度，VFS的缓冲刷新机制是Linux文件系统高效的原因之一。

　　4、NFS版本的选择

　　NFS协议从诞生到现在为止，已经有多个版本，如NFS?V2（rfc1094）,NFS?V3（rfc1813）（最新的版本是V4 （rfc3010）。最早，Sun公司曾将NFS v2设计成为只使用UDP协议，主要原因是当时机器的内存、网络速度和CPU的影响，不得不选择对机器负担较轻的方式。而到了NFS v3，Sun公司选择了TCP协议作为缺省的传输方式。
　　V3相对V2的主要区别：?

　　1、文件尺寸?
　　V2版本最大只支持32BIT的文件大小(4G),而NFS?V3版本新增加了支持64BIT文件大小的技术。?

　　2、文件传输尺寸?
　　V3版本没有限定传输尺寸，V2版本最多只能设定为8k，可以使用-rsize?and?-wsize?选项来进行设定。?

　　3、完整的信息返回?
　　V3版本增加和完善了许多错误和成功信息的返回，对于服务器的设置和管理能带来很大好处。?

　　4、增加了对TCP传输协议的支持
　 　V2版本只提供了对UDP协议的支持，在一些高要求的网络环境中有很大限制，V3增加了对TCP协议的支持。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。

　　5、异步写入特性。

　　6、改进了服务器的mount性能。
　　在Linux上， UDP协议是缺省使用的协议。作为服务器而言，别无选择。但作为客户端，可以使用TCP协议和其它使用TCP的NFS服务器互连。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，RHEL 4.0默认使用V2版本。但是?Linux也可以通过mount?option的nfsvers=n进行选择。

　　5、优化输入输出
　　I/O程序对Linux系统性能也是相当重要的，网络硬件I/O对服务器尤其重要。现在大多数Linux服务器使用10/100 Mb以太网。如果有较重的网络负载，则可以考虑千兆以太网卡。如果没有能力购买千兆网卡的话：可以使用多块网卡虚拟成为一块网卡，具有相同的

　　IP地址。这项技术，在Linux中，这种技术称为Bonding。Bonding在Linux2.4以上内核中已经包含了，只需要在编译的时候把网络设 备选项中的Bonding driver support选中相应选项。当然利用Bonding技术配置双网卡绑定的前提条件是两块网卡芯片组型号相同，并且都具备独立的BIOS芯片。

??然后，重新编译核心，重新起动计算机，执行如下命令：

　　   #ifconfig eth0 down
　　 #ifconfig bond0 ipaddress
　　#ifenslave bond0 eth0
　　#ifenslave bond0 eth1

　 　现在两块网卡已经象一块一样工作了。这样可以提高集群节点间的数据传输.bonding对于服务器来是个比较好的选择,在没有千兆网卡时,用两块100 兆网卡作bonding,可大大提高服务器到交换机之间的带宽.但是需要在交换机上设置连接bonding网卡的两个子口映射为同一个虚拟接口。编辑 /etc/modules.conf文件，加入如下内容，以使系统在启动时加载Bonding模块。

　　alias bond0 bonding
　　options bond0 mode=0

　 　“mode”的值表示工作模式，共有0、1、2和3四种模式，这里设定为0。Bonding工作在负载均衡（Load Balancing (round-robin)）方式下，即两块网卡同时工作，这时理论上Bonding能提供两倍的带宽。Bonding运行在网卡的混杂 （Promisc）模式下，而且它将两块网卡的MAC地址修改为一样的。混杂模式就是网卡不再只接收目的硬件地址是自身MAC地址的数据帧，而是可以接收 网络上所有的帧。

　　6、关闭NFS服务器不用的服务

　　Linux在启动时需要启动很多系统服务，它们向本地和网络用户提供了Linux的系统功能接口，直接面向应用程序和用户。但是，开启不必要服务则会给操作系统带来安全和性能上的影响。以root身份运行：

　　#ntsysv

　　把不需要的服务和进程前面的*去掉（用空格键），然后重新启动系统服务，这样就可以使不需要的服务和进程不再启动。不但安全，而且还能提高系统的性能，一举两得。

　　7、设定客户机合适的最大传输单元MTU

　　每个网络都存在最大传输单元MTU（maximum transfer unit），要求每个数据报必须适合MTU。如果一个数据报进入了一个MTU小于该数据报长度的网络，那么处于网络边界上的路由器会把该数据报分解为多个 小的数据报。这样会影响NFS网络系统的性能。tracepath它是一个工具：它用來跟踪MTU的路徑：首先使用超级用户权限登陆客户机，使用命令：

　　Resume: pmtu 1500 hops 1 back 1

　　其中192.168.1.4是NFS服务器IP地址，2049是NFS服务器开启的UDP协议的端口号。

　　可以使用命令查看：rpcinfo －p 192.168.1.4。最后tracepath命令会给出一个MTU值。

　　然后使用ifconfig命令查看客户机上用于连接NFS服务器的网卡接口的MTU值。如果两者相差很多，可以使用Ifconfig命令修改。

　　proc3 22 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

　　在第五行“th”后的 8表示8个线程。其他数字代表每秒钟线程使用的最大百分比。如果后边三个数字比较大表示可能现在挂载客户机数目比较多，需要增加线程数目。

　　（1）首先停止nfs服务
　　打开自动挂载NFS文件系统的窗口，在autofs和apmd服务选项加上*（用空格键），然后重新启动系统，这样可以自动挂载NFS文件系统。

　　13. 使用stand-alone模式运行NFS

　　NFS服务器可以以stand-alone、xinetd两种模式运行。stand－alone方式是Unix传统的C/S模式的访问模式。服务器监听 （Listen）在一个特点的端口上等待客户端的联机。如果客户端产生一个连接请求，守护进程就创建（Fork）一个子服务器响应这个连接，而主服务器继 续监听。以保持多个子服务器池等待下一个客户端请求。

　　工作在stand－alone模式下的网络服务有route、gated。另外是大 家最熟悉是Web服务器：Apache和邮件服务器Sendmail、NFS。因为在NFS这种负载很大服务器上，预先创子服务器，可以通过客户的服务速 度。在Linux系统中通过stand－alone工作模式启动的服务由/etc/rc.d/下面对应的运行级别当中的符号链接启动。和stand－ alone工作模式相比，xinetd模式不想要每一个网络服务进程都监听其服务端口。运行单个xinetd就可以同时监听所有服务端口，这样就降低了系 统开销，保护系统资源。但是对于访问量大、经常出现并发访问时，xinetd想要频繁启动对应的网络服务进程，反而会导致系统性能下降。察看系统为 Linux服务提供那种模式方法在Linux命令行可以使用pstree命令可以看到两种不同方式启动的网络服务。一般来说系统一些负载高的服务： NFS、sendmail、Apache服务是单独启动的。