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赵永刚 著

图书标签:

• Linux
• 性能优化
• 系统调优
• 内核
• CPU
• 内存
• IO
• 网络
• 故障排除
• 性能分析

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121264726

版次：1

商品编码：11734651

品牌：Broadview

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-08-01

用纸：轻型纸

页数：296

正文语种：中文

内容简介

性能调优有时被称为“黑色艺术”，因为有时有效地调整一个系统，要求具有更深层次的知识，且需要了解一个系统的硬件和软件组成以及系统之间的相互作用。性能优化是针对特定环境来定制系统的配置过程，或者是让某个特定的应用程序得到更好的响应时间或吞吐量的过程。
本书首先对 Linux 操作系统进行了深入剖析，并对最常用的企业监控工具Benchmark 及其他监控工具进行了详细的介绍，此外分析了系统中识别和分析瓶颈的过程，最后阐述如何使用性能衡量工具，以及如何对系统4 大子系统进行调整，使系统以好的状态应对不同的工作环境。
本书适合广大 Linux 用户深入学习，并适合计算机专业本科、硕士等专业的学生学习参考。

作者简介

赵永刚，2006-2008年期间主要从事思科网络研究，并在2008年获得思科CCNA 与CCNP国际认证。2009至今一直在从事Linux系统的研究，并在2009年和2010年分别获得红帽RHCE和RHCA国际认证。

目录

第1章 深入理解Linux操作系统 1
1．1　Linux进程管理 1
1．1．1　什么是进程 2
1．1．2　进程的生命周期 2
1．1．3　线程 3
1．1．4　进程优先级和nice等级 4
1．1．5　上下文切换 4
1．1．6　中断处理 5
1．1．7　进程状态 5
1．1．8　进程的内存段 6
1．1．9　Linux CPU调度程序 7
1．2　Linux内存体系结构 8
1．2．1　物理内存和虚拟内存 8
1．2．2　虚拟内存管理 10
1．3　Linux文件系统 12
1．3．1　虚拟文件系统 12
1．3．2　文件系统日志 13
1．3．3　Ext2 13
1．3．4　Ext3 15
1．3．5　Ext4 15
1．3．6　XFS 18
1．3．7　Btrfs 19
1．3．8　JFS 20
1．3．9　ReiserFS 20
1．4　Linux 磁盘 I/O 子系统 20
1．4．1　I/O子系统的体系结构 20
1．4．2　Cache 20
1．4．3　块层 23
1．4．4　I/O 设备驱动程序 25
1．4．5　RAID与文件系统 26
1．5　Linux 网络子系统 26
1．5．1　网络化的实现 26
1．5．2　TCP/IP 30
1．5．3　Offload 32
1．5．4　Bonding模块 32
1．6　了解Linux性能度量标准 32
1．6．1　处理器度量标准 32
1．6．2　内存度量标准 33
1．6．3　块设备度量标准 34
1．6．4　网络接口度量标准 34
第2章　监控工具 35
2．1　介绍 35
2．2　工具功能概述 35
2．3　监控工具 36
2．3．1　top 36
2．3．2　uptime 38
2．3．3　ps、pstree 38
2．3．4　free 43
2．3．5　mpstat 44
2．3．6　vmstat 46
2．3．7　iostat 50
2．3．8　netstat、ss 53
2．3．9　sar 58
2．3．10　numastat 70
2．3．11　pmap 72
2．3．12　iptraf 73
2．3．13　tcpdump和wireshark 76
2．3．14　strace和ltrace 92
2．3．15　gnuplot 97
2．3．16　Gnome System Monitor 106
2．3．17　KDE System Guard 114
第3章　Benchmark工具 123
3．1　CPU2006 124
3．1．1　安装与运行 126
3．1．2 runspec命令 130
3．1．3 配置文件 139
3．2 STREAM 167
3．2．1 什么是STREAM 167
3．3 Bonnie++ 172
3．4 Netperf 177
3．4．1 Netperf介绍 177
3．4．2 Netperf设计 178
3．4．3 CPU使用率 179
3．4．4 全局命令行选项 181
3．4．5 使用Netperf测量“批量数据”传输 186
3．4．6 使用Netperf测量“请求/响应” 192
3．4．7 使用netperf来测试总体性能 196
3．4．8 使用netperf测量双向传输 201
3．4．9 omni测试 203
3．4．10 其他的nerperf测试 206
第4章 分析性能瓶颈 208
4．1 识别系统瓶颈 208
4．1．1 收集信息 208
4．1．2 分析服务器性能 210
4．2 CPU瓶颈 210
4．2．1 查找CPU瓶颈 211
4．2．2 SMP 211
4．2．3 性能调整选项 211
4．3 内存瓶颈 212
4．3．1 查找内存瓶颈 212
4．3．2 性能调整选项 213
4．4 磁盘瓶颈 214
4．4．1 查找磁盘瓶颈 214
4．4．2 性能调整选项 216
4．5 网络瓶颈 216
4．5．1 查找网络瓶颈 216
4．5．2 性能调整选项 217
第5章 调整操作系统 218
5．1 调整原则 218
5．1．1 变更管理 219
5．2 安装注意事项 219
5．2．1 安装 219
5．2．2 检查当前的配置 220
5．2．3 最小化资源使用 227
5．2．4 SELinux 231
5．2．5 编译内核 232
5．3 更改内核参数 233
5．3．1 proc文件系统 233
5．3．2 存储参数的位置 235
5．3．3 使用sysctl命令 235
5．4 调整处理器子系统 235
5．4．1 调整进程优先级 236
5．4．2 CPU亲和力 237
5．4．3　平衡中断 240
5．4．4 NUMA系统 240
5．5 调整内存子系统 243
5．5．1 内存回收（设置内核交换和刷新脏数据行为） 243
5．5．2 调整swap 245
5．5．3 HugeTLBfs 247
5．5．4 内存同页合并 250
5．6 调整磁盘子系统 252
5．6．1 安装Linux前的硬件注意事项 252
5．6．2 I/O调度的调整和选择 254
5．6．3 文件系统的选择和调整 258
5．6．4 虚拟化存储 261
5．7 调整网络子系统 263
5．7．1 网卡绑定 263
5．7．2 巨帧 265
5．7．3 速度与双工模式 266
5．7．4 增加网络缓冲区 268
5．7．5 增加数据包队列 270
5．7．6 增加传输队列长度 270
5．7．7 配置offload 271
5．7．8 Netfilter 对性能的影响 272
5．7．9 流量特性的注意事项 275
5．7．10 额外的TCP/IP调整 276
5．8 限制资源使用 278

精彩书摘

　　这可能是最直接的指标。它描述了每个处理器的整体使用率。如果在一段持续时间内CPU的使用率超过80％，则处理器可能有瓶颈。用户进程消耗CPU的时间。描述了CPU花费在用户进程的百分比，包括nice time。较高值的user time通常是有利的，因为，在这种情况下，系统在执行实际的工作。内核操作消耗CPU的时间。其描述了CPU花费在内核操作的百分比，包括IRQ和softirq时间。较高和持续的systemtime值可以指出在网络和驱动程序堆栈中你的瓶颈。一个系统通常应保持花在内核操作上的时间尽可能的少。等待。CPU花费在等待（由于一个I／O操作发生等待）上的时间总量，像是阻塞值。一个系统不应该花费太多时间等待（因为I／O操作）；否则应该检查各自的I／O子系统性能。 　　CPU空闲时间。其描述了系统空闲等待任务的CPU百分比。 　　Nice消耗CPU时间。描述了CPU花费在re.nicing进程（更改进程的执行顺序和优先级）上的时间百分比。 　　平均负载。load average不是一个百分比，而是以下总和的滚动平均值：队列中等待处理的进程数。 　　等待不可中断任务被完成的进程数。 　　可运行的进程。这个值描述了已经准备好执行的进程数。在一段持续的时间内，这个值不应该超过物理处理器数量的10倍。否则处理器可能是瓶颈。 　　阻塞的进程。不被执行的进程数，因为它们要等待I／O操作结束。阻塞的进程数能反映出是否有I／O瓶颈。 　　上下文切换。在系统上发生线程之间切换的数量。大量上下文切换如果与大量中断相关，则可能是驱动程序或应用程序出现问题的信号。上下文切换通常是不利的，因为每一次上下文切换都会导致CPU缓存被刷新，但是有些上下文切换是必要的。参考1.1.5节的内容。 　　中断。中断包含硬中断与软中断。硬中断对系统性能有更加不利的影响。较高的中断值表明可能有软件瓶颈，可能是在内核中，也可能是一个驱动程序出现瓶颈。记住，中断还包括CPU时钟引起的中断。参考1.1.6节的内容。　　……

前言/序言

释放系统潜能：深度剖析Linux性能调优的艺术与实践 在当今数字化浪潮席卷一切的时代，计算机系统的性能已成为衡量其价值和效率的关键指标。无论是支撑海量用户访问的互联网服务，还是处理复杂科学计算的科研平台，亦或是保障企业稳定运营的生产环境，对高性能的需求都从未如此迫切。而Linux，作为开源操作系统的中流砥柱，以其强大的灵活性、稳定性和可控性，成为了构建高性能系统的首选平台。然而，要真正榨取出Linux系统的极致性能，绝非仅仅依赖硬件的堆砌，更需要对系统底层机制的深刻理解和精湛的调优技艺。 本书并非一本简单的“上手指南”或“工具手册”，它更像是一场深入Linux内核的探险，一次对性能瓶颈的狩猎，一次对系统潜能的深度挖掘。我们旨在带领读者穿越纷繁复杂的系统调用、中断处理、内存管理、I/O调度等底层机制的迷宫，揭示那些影响系统性能的关键环节，并提供一套系统、科学、可行的性能调优方法论。 内容概述： 第一部分：构建坚实的理论基石 在正式踏上性能调优的征程之前，建立清晰的理论框架至关重要。本部分将从宏观到微观，层层递进地剖析Linux系统的核心组件及其工作原理，为后续的性能分析和调优打下坚实的理论基础。 Linux系统架构概览： 从硬件抽象层到用户空间，深入理解Linux系统的整体架构，包括内核空间与用户空间的划分、进程与线程的模型、系统调用接口的本质，以及模块化设计带来的优势。我们将重点关注那些与性能密切相关的子系统，例如调度器、内存管理器、文件系统以及网络协议栈。 进程与线程的生命周期与调度： 深入理解Linux进程与线程的状态转换、创建与销毁过程。重点剖析Linux调度器（如CFS）的演进历程、工作机制、调度策略，以及如何通过调整调度器参数来优化CPU资源的分配。我们将探讨进程间通信（IPC）对性能的影响，并分析不同IPC机制的性能特点。 内存管理的奥秘： 内存是系统性能的命脉。本部分将深入解析Linux内存管理的核心概念，包括虚拟内存、物理内存、页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）、缺页中断、页面置换算法（如LRU）、内存分配器（如Buddy System、Slab Allocator）等。我们将重点关注内存泄漏的检测与诊断，以及如何通过优化内存分配策略和配置来减少内存开销，提升内存访问效率。 I/O子系统详解： 磁盘I/O是常见的性能瓶颈。我们将全面解析Linux的I/O子系统，包括块设备驱动模型、I/O调度器（如CFQ、Deadline、noop）的工作原理及其选择策略，以及文件系统（如ext4、XFS、Btrfs）的内部结构和缓存机制（如Page Cache、Buffer Cache）。读者将学会如何识别I/O瓶颈，并针对性地选择和配置I/O调度器、优化文件系统参数，以及采用异步I/O等技术来提升I/O吞吐量和响应速度。 网络协议栈的性能考量： 在分布式和网络化环境中，网络性能至关重要。本部分将深入剖析TCP/IP协议栈的Linux实现，包括Socket的生命周期、TCP连接的建立与关闭、拥塞控制算法、滑动窗口机制，以及各种网络参数（如buffer大小、重传超时）的含义和调优方法。我们将探讨网络硬件（如网卡、交换机）对性能的影响，以及如何通过ethtool、sysctl等工具进行网络性能优化。 第二部分：实战为王：性能分析与诊断的利器 理论的根基必须通过实践来检验和巩固。本部分将聚焦于一套强大的性能分析与诊断工具集，教会读者如何运用这些工具来定位系统瓶颈，理解性能问题产生的根源。 系统性能监控概览： 介绍Linux下常用的系统性能监控工具，如`top`、`htop`、`vmstat`、`iostat`、`mpstat`、`sar`等，并深入解析其输出数据的含义，帮助读者建立起对系统整体性能状况的直观感知。 CPU性能分析： 掌握使用`perf`、`oprofile`等工具进行CPU性能剖析的方法，包括函数调用图的生成、热点函数的定位、CPU缓存命中率的分析，以及中断和软中断对CPU利用率的影响。 内存性能诊断： 学习使用`free`、`vmstat`、`/proc/meminfo`等工具来分析内存使用情况，识别内存压力和缓存效率。介绍`valgrind`等内存调试工具，用于检测内存泄漏和内存访问错误。 I/O性能故障排除： 深入研究`iotop`、`iostat`、`blktrace`等工具，用于实时监控和分析磁盘I/O活动，识别慢速I/O设备、高I/O等待的进程。探讨`strace`和`ltrace`在I/O相关的系统调用分析中的应用。 网络性能评估： 学习使用`netstat`、`ss`、`tcpdump`、`wireshark`等工具来分析网络连接状态、流量负载、丢包率，以及诊断网络延迟和吞吐量问题。介绍`ping`、`traceroute`等基础网络诊断工具。 系统瓶颈的识别与定位： 结合前面介绍的理论知识和工具，本部分将引导读者学习如何系统性地分析系统性能问题。通过实际案例，演示如何从CPU、内存、I/O、网络等多个维度入手，逐步缩小问题范围，最终定位到导致性能下降的根本原因。 第三部分：精益求精：系统性的性能调优策略 掌握了理论基础和分析工具，本书的重点将转向如何通过一系列系统化的调优策略来显著提升Linux系统的性能。这些策略将涵盖从内核参数配置到应用程序优化的各个层面。 内核参数优化（sysctl）： 详细解读`sysctl`命令及其配置文件（`/etc/sysctl.conf`），针对CPU调度、内存管理、文件系统缓存、网络栈等关键子系统，提供具体的参数调优建议。例如，如何调整`vm.swappiness`、`kernel.sched_migration_cost_ns`、`net.core.somaxconn`等参数以适应不同的工作负载。 I/O调度器与文件系统调优： 根据不同的存储介质（HDD、SSD）和应用场景，推荐合适的I/O调度器。深入探讨文件系统挂载选项（如`noatime`、`nodiratime`、`commit`）对性能的影响，并介绍文件系统特定工具（如`tune2fs`、`xfs_admin`）的应用。 网络栈性能优化： 聚焦于TCP/IP栈的深入调优，包括调整TCP发送/接收缓冲区大小、拥塞控制算法的选择（如BBR）、最大文件描述符限制（ulimit）、SYN Flood防护等。 应用程序性能调优： 性能调优并非仅仅是系统层面。本书还将探讨如何从应用程序层面入手，例如，如何优化数据库查询、提升Web服务器吞吐量、改进缓存策略、减少不必要的系统调用。 容器与虚拟化环境下的性能调优： 随着容器化和虚拟化技术的普及，如何在这些环境中实现高效的性能调优也变得尤为重要。我们将介绍Docker、Kubernetes、KVM等技术在资源隔离、资源限制、性能监控方面的特性，并提供相应的调优建议。 自动化与持续优化： 性能优化并非一劳永逸。本书将引导读者思考如何建立持续的性能监控和告警机制，以及如何通过脚本自动化部分调优任务，从而确保系统在整个生命周期内都能保持最佳性能状态。 本书特色： 理论与实践并重： 既有对Linux底层机制的深入讲解，也有丰富的实战案例和工具使用指导，力求让读者既知其然，也知其所以然。 系统性与全面性： 覆盖Linux性能调优的各个关键方面，提供一套完整的理论框架和方法论。 面向实际场景： 紧密结合生产环境中的常见性能问题，提供切实可行的解决方案。 循序渐进的学习路径： 从基础概念到高级技巧，由浅入深，帮助不同经验水平的读者都能有所收获。 深入剖析原理： 不止于“怎么做”，更深入讲解“为什么”，帮助读者建立对系统性能更深层次的理解。 无论您是系统管理员、开发工程师、DevOps工程师，还是对Linux系统性能优化充满好奇的学习者，本书都将成为您探索Linux系统潜能、解决性能瓶颈、迈向“性能大师”之路的得力助手。让我们一起揭开Linux性能优化的神秘面纱，释放系统中蕴藏的无限能量。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我惊喜的是它对“细节”的把控。很多关于 Linux 性能的书籍，往往会避开一些晦涩难懂的技术细节，但《Linux性能优化大师》却迎难而上，并且将这些细节讲解得清晰易懂。比如，在讨论文件系统性能时，作者花了相当大的篇幅去解析不同文件系统（ext4, XFS 等）的内部结构、日志机制、缓存策略，甚至连 inode 的工作方式都做了详细的阐述。我以前对这些知识只是略知一二，但读完书后，我才真正明白为什么在某些场景下，使用 XFS 会比 ext4 表现更好，或者在特定负载下，调整 `noatime` 选项的重要性。作者还特别强调了硬件对性能的影响，从 CPU 缓存、内存带宽到存储介质（SSD vs HDD）的特性，都进行了深入的分析，并给出了相应的调优策略。他鼓励读者去了解自己服务器的硬件架构，并结合软件层的调优，才能达到最佳的整体性能。这种软硬件结合的视角，在同类书籍中是比较少见的，也让我意识到，一个真正的性能优化大师，绝不能只盯着软件看。

评分☆☆☆☆☆

我一直以为性能调优就是不断调整各种配置文件，或者死记硬背一堆命令。但《Linux性能优化大师》彻底颠覆了我的认知。它教给我的，是一种思维方式，一种解决问题的哲学。书中并没有直接给出“万能药”，而是引导读者去理解“为什么”和“怎么样”。举个例子，当谈到网络性能时，作者不会直接告诉你调整 `net.core.somaxconn` 参数，而是先深入剖析 TCP/IP 协议栈的工作流程，解释连接建立、数据传输、拥塞控制等各个环节可能出现的瓶颈，然后再根据这些理论，讲解如何通过分析工具（比如 `tcpdump`）来定位问题，最终给出针对性的调优建议。我特别欣赏作者处理问题的方式，他总是强调“测量先行”，即在进行任何调优操作之前，一定要先有准确的数据作为依据，避免盲目修改。书中列举了大量的性能分析工具，从 `top`、`htop` 到 `perf`、`strace`，并且详细讲解了它们的使用方法和输出解读。我曾一度对 `perf` 望而却步，觉得太复杂，但读完书中的章节后，我竟然能够大胆地尝试使用它来 profiling 我的应用程序，发现了一些我之前从未注意到的 CPU 热点。这种从原理到实践的严谨逻辑，让我觉得学到的东西是真正有用的，而不是死记硬背的技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是我近期读过的最令人振奋的技术读物之一！作为一个长期在 Linux 环境下工作的工程师，我一直深知性能调优的重要性，但总觉得摸不到门道，像是隔着一层纱。市面上相关的书籍和文章也很多，但要么过于理论化，要么零散碎片，很难形成系统性的认知。直到我翻开了《Linux性能优化大师》，那种豁然开朗的感觉简直难以言表。作者在开篇就点出了性能问题的根源往往不是单一的，而是多方面因素交织作用的结果，这让我一下子就有了更宏观的视角。他没有急于抛出各种命令和参数，而是先花了大篇幅去讲解 Linux 的核心运行机制，比如进程调度、内存管理、I/O 子系统等等。这些基础知识对于理解后续的调优技巧至关重要，作者用非常生动形象的比喻，将那些抽象的概念具象化，比如把 CPU 调度比作餐厅的服务员如何高效地为顾客点餐，把内存管理比作仓库管理员如何合理地存放和取用货物。我印象特别深刻的是关于系统调用的部分，我以前总以为它是很底层的细节，但书中解释了系统调用如何连接用户空间和内核空间，以及其潜在的性能瓶颈，让我对应用程序与操作系统交互有了全新的认识。读完这部分，我感觉自己看待 Linux 系统不再是黑盒子，而是有血有肉、有逻辑的有机体，为后面的深入探讨打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的价值在于它提供了一个完整的性能优化框架和体系。在阅读过程中，我发现作者并没有刻意去区分“初级”、“中级”还是“高级”的内容，而是将整个性能优化的知识体系流畅地贯穿在一起。从最基础的系统资源监控，到复杂的内核参数调整，再到应用程序级别的性能瓶颈分析，每一个环节都衔接得非常自然。我曾尝试过其他一些性能优化的书籍，但往往会感觉内容跳跃，或者某个点讲得很深入，但前后联系不够。而《Linux性能优化大师》在这方面做得非常出色，它就像一本百科全书，但又不像百科全书那样枯燥，而是通过大量的案例和翔实的解释，将知识点串联起来。我印象最深刻的是，在讲解系统调用时，作者还顺带提到了 Cgroup 和 namespaces 的一些概念，并解释了它们如何与资源限制和性能隔离相关联。这让我感到非常惊喜，因为这些是与容器化技术紧密相关的知识点，而作者却能巧妙地将它们融入到系统性能优化的讨论中。读完这本书，我感觉自己对 Linux 系统的理解上升到了一个全新的维度，不仅能够解决眼前的问题，更能预见潜在的风险，并采取主动的优化措施。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得自己对 Linux 的理解停留在“会用”的层面，对于“为什么这么用”以及“如何做得更好”一直缺乏深入的认识。直到我接触到《Linux性能优化大师》，才感觉自己打开了新世界的大门。这本书不仅仅是告诉我们怎么做，更重要的是教我们“怎么想”。作者在书中反复强调，性能优化是一个持续迭代的过程，需要不断地观察、分析、调整和验证。他提出的“性能分析模型”，让我能够更有条理地去面对复杂的性能问题，而不是像无头苍suggestions一样乱试一通。比如，当遇到一个应用响应缓慢的问题时，我不再是凭感觉去猜测是 CPU、内存还是 I/O 的问题，而是可以按照书中提供的流程，先进行初步的系统负载观察，然后有针对性地使用工具进行深入分析。我特别欣赏作者在书中分享的那些“踩坑”经验，他会直接点出一些常见的误区，以及为什么那些“优化”反而会导致性能下降。这些宝贵的经验，是单纯的理论书籍无法给予的。读这本书，感觉就像是在与一位经验丰富的老兵交流，他不仅告诉你怎么打仗，还告诉你战场上的各种险阻和窍门。

评分☆☆☆☆☆

我们自己都不会自己来决定了

评分☆☆☆☆☆

一般吧，书中知识有点老

评分☆☆☆☆☆

不知道怎么样，还没看呢。

评分☆☆☆☆☆

好书，看了对工作帮助很大，京东上买书很方便

评分☆☆☆☆☆

书的内容很好，是正版书哦

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内容不是很多，入门参考可以

评分☆☆☆☆☆

一直在京东买图书，一如既往的快好省，买书就到京东！

评分☆☆☆☆☆

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包装很好，书也不错，服务不错，