Ubuntu系统性能监控与优化

Ubuntu 性能监控与优化实战指南

一 监控工具与关键指标

• 进程与系统概览
  • 使用htop（交互式、支持按键筛选与树形视图）：htop --sort-key=PERCENT_CPU
  • 使用top快速查看整体负载与占用：top -b -n 1 | grep Cpu
• CPU 细分
  • 每核使用率：mpstat -P ALL 1
  • 负载均衡与异常核：mpstat -P ALL 1 观察各核是否长期不均
• 内存与交换
  • 简洁内存概览：free -m
  • 虚拟内存与换页：vmstat 1（关注 si/so、wa）
• 磁盘 I/O
  • 设备级 I/O 与延迟：iostat -dx 2（关注 %util、await、svctm）
  • 进程级写放大定位：iotop -oPa
• 网络
  • 连接与路由：ss -s、ip -s link、nload
• 图形化与远程
  • 桌面面板：Indicator-SysMonitor
  • 终端仪表盘：gkrellm、saidar
  • Web 可视化：Monitorix（访问 http://localhost/monitorix）
  • 远程全栈监控：Glances（服务器：glances -s -B 0.0.0.0 -p 61209；客户端：glances -c <IP>）
    以上工具覆盖从命令行到图形化、从本机到远程的主流监控需求，适合快速定位瓶颈与持续观测。

二 快速定位瓶颈

• CPU 瓶颈
  • 运行 mpstat -P ALL 1，若某核长期接近 100% 而其他核空闲，多为单线程热点或调度不均；结合 htop 按 CPU 排序定位进程。
• 内存瓶颈
  • free -m 观察可用内存与缓存；vmstat 1 若出现持续 si/so > 0 且 wa 偏高，说明内存紧张导致换页。
• 存储瓶颈
  • iostat -dx 2 中若设备 %util > 70% 且 await > 10ms，通常存在 I/O 瓶颈；用 iotop -oPa 找出具体进程。
• 综合关联
  • 高 wa 常伴随 iostat 高 await 与 vmstat 换页；高 sy 可能由大量系统调用或中断导致，配合 htop 与 iotop 交叉验证。
    以上阈值与命令组合可在分钟级完成瓶颈定位，并指导后续优化方向。

三 系统优化清单

• 基础维护
  • 保持系统更新：sudo apt update && sudo apt upgrade -y
  • 清理无用包与缓存：sudo apt autoremove -y && sudo apt clean
  • 精简启动项：systemd-analyze blame 识别耗时服务，按需 sudo systemctl disable <service>
• 内存与交换
  • 适度降低换页倾向：sudo sysctl -w vm.swappiness=10（持久化写入 /etc/sysctl.conf）
  • 启用压缩内存（Zram）：sudo apt install zram-config 并启用服务，适合内存紧张设备
• 存储与文件系统
  • SSD 启用 TRIM：定期 sudo fstrim -av；或启用 discard 挂载选项（视设备与文件系统而定）
  • 减少写入与访问开销：挂载选项 noatime,nobarrier（如适用）
• 桌面与交互
  • 减少 GNOME 动画/特效，关闭不必要插件与小部件
  • 低配设备可切换轻量桌面：Xubuntu/Lubuntu/Xfce，或使用 LXQt
• 启动与自启
  • 管理登录自启：gnome-session-properties 或 sudo sed -i "s/NoDisplay=true/NoDisplay=false/g" /etc/xdg/autostart/*.desktop 显示隐藏项后按需关闭
• 包管理与下载
  • 更换更快镜像源（如国内镜像）以加速 apt 下载
  • 可选：使用 apt-fast 提升下载并发与速度
    以上优化项覆盖从系统维护到桌面体验的常见痛点，建议逐项验证效果并保留变更记录。

四 存储与网络专项优化

• 存储 I/O
  • 块设备调度器：NVMe 设备可测试 echo kyber > /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler（视内核与设备支持情况调整）
  • I/O 优先级：对关键负载使用 ionice -c 1 -n 0 <cmd> 提升调度优先级
• 文件系统
  • 日志与元数据负载较高场景，评估 relatime/noatime、合适的 ext4/xfs 挂载选项与对齐策略
• 网络
  • 连接与缓冲：根据业务 RTT/带宽调优 net.core.rmem_max、net.core.wmem_max、net.ipv4.tcp_rmem、net.ipv4.tcp_wmem
  • 快速回收：适度降低 net.ipv4.tcp_fin_timeout、net.ipv4.tcp_tw_reuse
  • 拥塞控制：结合内核与业务选择 bbr/cubic（如 sysctl -w net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr）
  • 诊断工具：ss -ti、ethtool -S <iface>、iperf3 测带宽、nload 观测吞吐
    存储与网络优化需结合具体硬件与应用特征进行 A/B 测试，避免一刀切参数。

五 安全与稳定性权衡

• 安全补丁与性能
  • 在虚拟化/受控环境中，若观察到明显开销，可在充分评估后使用 grubby --update-kernel=ALL --args="mitigations=auto,nosmt" 调整 Spectre/Meltdown 与 SMT 策略（权衡安全与性能）
• OOM 与稳定性
  • 调整 vm.overcommit_ratio、vm.panic_on_oom 等参数前务必充分测试，避免误杀关键进程或导致系统不稳定
• 资源控制
  • 对关键服务使用 cgroups/systemd slice 限制 CPU/内存/IO，避免单服务拖垮整机
• 变更流程
  • 任何内核/调度/电源参数调整都应先在测试环境验证，变更后持续监控并保留回滚方案
    安全与性能并非零和博弈，建议以基线监控+灰度变更+回滚预案保障稳定性。