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LinuxNFS(网络文件系统)服务器性能优化

发布时间:2019-06-07 19:16 来源:未知 编辑:admin

  NFS是网络文件系统(NetworkFileSystem)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。

  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(SmallComputerSystemInterface,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。图-1是一个理想的NFS网络拓扑结构。

  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。

  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:

  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bdflush将多少个内存块排入空闲的缓冲块列表。以上值为RHEL4.0中的缺省值。可以使用两种方法修改:

  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。

  NFS协议从诞生到现在为止,已经有多个版本,如NFSV2(rfc1094),NFSV3(rfc1813)(最新的版本是V4(rfc3010)。最早,Sun公司曾将NFSv2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NFSv3,Sun公司选择了TCP协议作为缺省的传输方式。

  V2版本最大只支持32BIT的文件大小(4G),而NFSV3版本新增加了支持64BIT文件大小的技术。

  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-rsizeand-wsize选项来进行设定。

  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。

  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。

  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,RHEL4.0默认使用V2版本。但是Linux也可以通过mountoption的nfsvers=n进行选择。

  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10/100Mb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Bondingdriversupport选中见图2。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。

  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。

  “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(LoadBalancing(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。

  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:

  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。

  每个网络都存在最大传输单元MTU(maximumtransferunit),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::

  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。

  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)首先停止nfs服务

  打开如图3所示的窗口,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。

  使用stand-alone模式运行NFSNFS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。stand-alone模式工作原理见图4。

  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。

  (1)首先挂接NFS服务器和每个客户端。(2)然后测量当前网络、服务器和每个客户端的执行效率。(3)优化读写块大小。(4)调整服务器。重复第一到第三步直到达到你渴望的性能。

  、挂载/home/cao目录首先建立这个目录,然后再利用mount指令来挂载NFS服务器的/home/cao目录:

  、测试读写数据时间NFSV2版本的文件传输尺寸设定(-rsize,-wsize)V2最多只能设定为8k,缺省情况是4k(4098字节),实际情况可能和缺省值有差别。这时需要进行实际测试得到一个最佳值。方法是:

  首先以超级用户身份挂载NFS服务器的/home/cao目录。然后进入本地目录使用命令:

  这个命令意思使用命令dd向/dev/zero不断输入一个文件,是在NFS服务器的nfs.dat文件里写16384个16KB的块,bs是值是16K也就是一个256MB的文件,通常文件大小(256MB)设定为NFS服务器内存的2倍。同时回写到客户机中同样大小、数量的块。正常的输出结果可能是:

  总结:本文介绍了如何在现有条件下提高NFS文件服务器性能,网络管理员充分了解自己的计算机和网络,从而找到真正的瓶颈所在。在预算短缺的今天,理解如何优化系统性能比以往任何时候都重要。一味地硬件投资并不是能够让人们接受的办法,并且也不一定生效。

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