在数字时代，计算机性能的提升似乎永无止境，但并非每个人都能跟上硬件更新的步伐。对于许多用户来说，如何在有限的预算内让现有的Linux系统运行得更快、更流畅，成为了一个亟待解决的问题。本文将分享简单实用的Linux系统优化技巧，不仅能够显著提高系统的响应速度，还能延长旧设备的使用寿命，让你的老旧电脑重获新生。无论你是Linux新手还是有一定经验的用户，这些技巧都将帮助你更好地掌握自己的系统，享受更加高效、愉悦的使用体验。让我们一起探索，如何用最小的成本实现最大的性能提升吧！
优化导读
性能优化是个系统工程，总是牵一发而动全身，它涉及了从程序设计、编程语言，再到系统、存储、网络等各种底层基础设施的方方面面。每一个组件都有可能出问题，而且很有可能多个组件同时出问题。
讲解 Linux 性能的基本指标、工具，以及相应的观测、分析和调优方法。包括 CPU 性能、磁盘 I/O 性能、内存性能以及网络性能。
系统性能问题，只要你理解了应用程序和系统的少数几个基本原理，再进行大量的实战练习，建立起整体性能的全局观。
性能指标：“高并发”和“响应快”是从应用负载的视角来考察性能，直接影响了产品终端的用户体验。也正对应着性能优化的两个核心指标——“吞吐”和“延时”。
随着应用负载的增加，系统资源的使用也会升高，甚至达到极限。而性能问题的本质，就是系统资源已经达到瓶颈，但请求的处理却还不够快，无法支撑更多的请求。性能分析，其实就是找出应用或系统的瓶颈，并设法去避免或者缓解它们，从而更高效地利用系统资源处理更多的请求。
性能分析六个步骤：
（1）选择指标评估应用程序和系统的性能；
（2）为应用程序和系统设置性能目标；
（3）进行性能基准测试；
（4）性能分析定位瓶颈；
（5）优化系统和应用程序；
（6）性能监控和告警。
网络优化实操
网络性能优化的整体目标，是降低网络延迟（如 RTT）和提高吞吐量（如 BPS 和 PPS），但具体到不同应用中，每个指标的优化标准可能会不同，优先级顺序也大相径庭。
对于数据库、缓存等系统，快速完成网络收发，即低延迟，是主要的性能目标。
首先是网络接口层和网络层，它们主要负责网络包的封装、寻址、路由，以及发送和接收。每秒可处理的网络包数 PPS，就是它们最重要的性能指标（特别是在小包的情况下）。
传输层的 TCP 和 UDP，它们主要负责网络传输。对它们而言，吞吐量（BPS）、连接数以及延迟，就是最重要的性能指标。
应用层，最需要关注的是吞吐量（BPS）、每秒请求数以及延迟等指标。
从应用程序、套接字、传输层、网络层以及链路层等几个角度，分别来看网络性能优化的基本思路。
应用程序
第一种是最常用的 I/O 多路复用技术 epoll，主要用来取代 select 和 poll。这其实是解决 C10K 问题的关键，也是目前很多网络应用默认使用的机制。
第二种是使用异步 I/O（Asynchronous I/O，AIO）。AIO 允许应用程序同时发起很多 I/O 操作，而不用等待这些操作完成。等到 I/O 完成后，系统会用事件通知的方式，告诉应用程序结果。不过，AIO 的使用比较复杂，你需要小心处理很多边缘情况。
应用层的网络协议优化，也是至关重要的一点。
- 使用长连接取代短连接，可以显著降低 TCP 建立连接的成本。在每秒请求次数较多时，这样做的效果非常明显。
- 使用内存等方式，来缓存不常变化的数据，可以降低网络 I/O 次数，同时加快应用程序的响应速度。
- 使用 Protocol Buffer 等序列化的方式，压缩网络 I/O 的数据量，可以提高应用程序的吞吐。
- 使用 DNS 缓存、预取、HTTPDNS 等方式，减少 DNS 解析的延迟，也可以提升网络 I/O 的整体速度。
套接字
每个套接字，都有一个读写缓冲区。
所以，为了提高网络的吞吐量，你通常需要调整这些缓冲区的大小。比如：
- 增大每个套接字的缓冲区大小 net.core.optmem_max；
- 增大套接字接收缓冲区大小 net.core.rmem_max 和发送缓冲区大小 net.core.wmem_max；
- 增大 TCP 接收缓冲区大小 net.ipv4.tcp_rmem 和发送缓冲区大小 net.ipv4.tcp_wmem。
网络性能优化
传输层优化
TCP优化
TCP是面向可靠传输服务的。首先要掌握 TCP 协议的基本原理，比如流量控制、慢启动、拥塞避免、延迟确认以及状态流图（如下图所示）等。
- 大量time_wait状态连接，占用内存和端口资源，可以优化与time_wait状态相关的内核选项。
- 优化与SYN状态相关的内核选项，增大TCP半连接的数量或者减少SYN_RECV状态连接重传SYN+ACK包的次数。
- 长连接场景，可以缩短keepalive探测包的时间。
UDP优化
UDP是面向数据报的网络协议，不提供可靠性保障。
优化的话主要是增大套接字缓冲区、UDP缓冲区、本地端口范围、根据MTU大小调整UDP数据包，减少或者避免分片的发生。
网络层
第一种，从路由和转发的角度出发。
NAT网关服务器开启IP转发，net.ipv4.ip_forward = 1，调整数据包的生命周期TTL，开启数据包的反向地址校验。
第二种，从分片角度出发，主要是调整MTU大小（Maximum Transmission Unit）
通常，MTU 的大小应该根据以太网的标准来设置。以太网标准规定，一个网络帧最大为 1518B，那么去掉以太网头部的 18B 后，剩余的 1500 就是以太网 MTU 的大小。
比如，就以 VXLAN 为例，它在原来报文的基础上，增加了 14B 的以太网头部、 8B 的 VXLAN 头部、8B 的 UDP 头部以及 20B 的 IP 头部。换句话说，每个包比原来增大了 50B。所以，我们就需要把交换机、路由器等的 MTU，增大到 1550， 或者把 VXLAN 封包前（比如虚拟化环境中的虚拟网卡）的 MTU 减小为 1450。另外，现在很多网络设备都支持巨帧，如果是这种环境，你还可以把 MTU 调大为 9000，以提高网络吞吐量。
第三种，从 ICMP 的角度出发，为了避免 ICMP 主机探测、ICMP Flood 等各种网络问题，你可以通过内核选项，来限制 ICMP 的行为。比如，你可以禁止 ICMP 协议，即设置 net.ipv4.icmp_echo_ignore_all = 1。这样，外部主机就无法通过 ICMP 来探测主机。或者，你还可以禁止广播 ICMP，即设置 net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts = 1。
SSH优化
/etc/ssh/sshd_config文件中修改GSSAPIAuthentication no、UseDNS no，然后重启sshd服务即可。
