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  7. Linux 磁盘挂载与性能优化

Linux 磁盘挂载与性能优化

原文：Linux挂载磁盘mount参数优化

一、Linux 文件属性时间戳理解

Linux 文件有三种重要时间戳：

时间类型 描述 修改条件
Access Time (atime) 文件最后访问时间 读取文件时改变
Modify Time (mtime) 文件内容最后修改时间 修改文件内容时改变
Change Time (ctime) 文件属性最后修改时间 修改文件权限或内容时改变

示例操作

  1. 创建文件并查看时间戳：

    echo "Hello" > hello.txt
stat hello.txt
ls -l --time=atime   # 查看访问时间
ls -l --time=ctime   # 查看改变时间

  2. 修改权限：

    chmod 600 hello.txt
stat hello.txt
    • 结果：Change Time 改变，Access/Modify Time 不变

  3. 修改文件内容：

    echo "World" >> hello.txt
stat hello.txt
    • 结果：Modify 和 Change 改变，Access 不一定改变（取决于是否读取文件）

  4. 读取文件内容：

    cat hello.txt
stat hello.txt
    • 结果：Access 改变

结论：

  • 读取文件 -> 改变 Access
  • 修改权限 -> 改变 Change
  • 修改内容 -> 改变 Modify 和 Change，Access 视操作方式而定

二、文件系统与挂载参数优化

1. 文件系统选择

  • 常用日志文件系统：Ext2/Ext3/Ext4/XFS
  • XFS：性能好、稳定，CentOS 7 默认使用 XFS
  • 日志文件系统特性：先写日志，再写主文件，保证数据一致性，但会额外记录访问时间 -> 可禁用以提升性能

2. 常用挂载参数

参数 作用 建议
noatime 禁止记录文件访问时间 高频读写场景必用，提升 I/O 20%-30%
nodiratime 禁止目录访问时间记录 配合 noatime
nobarrier 禁止写屏障，依赖存储设备自保护 数据安全有保证时可用
allocsize I/O 预分配大小（延迟分配） 256m 常用优化值
logbufs 内存日志缓冲区数量 默认 8，可调整
logbsize 内存日志缓冲区大小 默认 256k
discard 文件删除触发 TRIM/Discard SSD/Flash 推荐
attr2 XFS 扩展属性优化 默认启用

3. 挂载示例

Ext4 默认优化挂载：

defaults,noatime,nodiratime,nobarrier

XFS 优化挂载：

defaults,noatime,nodiratime,nobarrier,discard,allocsize=256m,logbufs=8,attr2,logbsize=256k
  • 挂载生效无需重启：
mount -o remount /
  • 可使用 fio 测试性能：
# 顺序读
fio -filename=/var/test.file -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read -bs=16k -size=2G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting

# 随机写
fio -filename=/var/test.file -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -bs=16k -size=2G -numjobs=10 -runtime=60 -group_reporting

三、XFS 文件系统参数说明（常用）

参数 描述
allocsize 延迟分配大小
attr2 扩展属性优化
barrier 写屏障
inode64 支持大 inode 编号
logbufs 日志缓冲区数量
logbsize 日志缓冲区大小
discard 自动触发 TRIM/Discard
noatime/nodiratime 不更新访问时间
osyncisosync 提供真正的 O_SYNC 写

其他高级参数如 dmapi, quota, sunit/swidth 可根据实际需求配置

四、磁盘性能优化基础

1. 文件系统相关

  • 缓存：提高读性能

  • 缓冲：提高写性能

  • 顺序 I/O vs 随机 I/O：

    • 顺序 I/O：连续文件偏移，性能高
    • 随机 I/O：偏移随机，可能导致碎片化

2. 磁盘性能工具

工具 用途
iostat 汇总磁盘 I/O，tps、吞吐量、延迟
iotop 查看进程 I/O 实时占用
sar 历史性能统计
blktrace/perf 详细跟踪 I/O

iostat 参数说明

  • tps：每秒 I/O 次数
  • kB_read/s / kB_wrtn/s：每秒读/写 KB
  • await：平均 I/O 响应时间（ms）
  • svctm：磁盘平均服务时间
  • %util：设备繁忙程度

重点指标：await 越小越好，%util 100% 表示接近满负荷

五、磁盘与文件系统优化方法

1. 磁盘参数优化

  • Cache：
sdparm -s WCE=1,RCD=0 -S /dev/sdb
  • I/O 调度器：
echo deadline > /sys/block/sdb/queue/scheduler
echo 500 > /sys/block/sdb/queue/iosched/read_expire
echo 1000 > /sys/block/sdb/queue/iosched/write_expire
  • 预读扇区数：
blockdev --setra 256 /dev/sdb

2. 文件系统参数

  • EXT3：
mkfs.ext3 -b 4096 -i 16384 -m 2 /dev/sdb1
tune2fs -O^has_journal /dev/sdb1  # 无日志
  • XFS：
mkfs.xfs -d agcount=256 -l size=128m,lazy-count=1,version=2 /dev/sdb1

3. 挂载参数优化

  • EXT3 示例：
mount /dev/sdb1 /cache1 -o defaults,noatime,nodiratime,async,data=writeback,barrier=0
  • XFS 示例：
mount /dev/sdb1 /cache1 -o defaults,noatime,nodiratime,nobarrier,discard,allocsize=256m,logbufs=8,attr2,logbsize=256k

六、进阶 I/O 调度与进程控制

ionice

  • 设置进程 I/O 优先级：
ionice -c 3 -p <PID>   # 空闲 I/O
ionice -c 2 -n 0 -p <PID>  # 尽力而为，优先级最高

cgroup

  • 对进程组限制 I/O 带宽，可用于高负载场景

I/O 调度器选择建议

磁盘类型 推荐调度器
HDD deadline
SSD noop
桌面 cfq
大文件顺序读写 as

✅ 总结

  1. 理解文件时间戳，有助于选择挂载参数（如 noatime）
  2. 文件系统优化重点：选择 XFS / EXT4，调整 blocksize、日志、扩展属性
  3. 磁盘优化重点：cache、I/O 调度器、readahead、ionice
  4. 挂载参数优化重点：noatime,nodiratime,nobarrier,allocsize,logbufs,logbsize,discard
  5. 测试工具：fio、iostat、iotop、blktrace 等，分析性能变化