Linux系统网络性能实例分析( 四 ) 由于TCP/IP是使用最普遍的Internet协议

1、 NetBench
下图所示为 Linux内核与 Samba的各种增强和调优机制给 NetBench基准程序吞吐率带来的性能改进。这些测试的硬件执行环境是由 4个 1.5GHz P4处理器、 4个千兆位以太网适配器、 2GB内存以及 14个 15krpm SCSI磁盘构成的 Pentium 4系统。所有测试都使用 SUSE 8.0版本。每次后续测试都会包含一个新的内核、调优或 Samba变化。所有测试都使用Ziff-Davis的 NetBench Enterprise Disk Suite基准程序。
文章插图
下面描述了上图中各列的名称：

基准配置(Baseline) 。代表了 SUSE Linux企业级服务器 8.0版本(SUSE SLES 8)的一个干净安装，未对性能配置进行任何修改。
data=http://kandian.youth.cn/index/writeback 。对一个 Ext3默认挂接选项的配置加以改动，将/data文件系统(提供了 Samba共享)从 ordered改为writeback 。这极大改进了文件系统在元数据密集的工作负荷下的性能，例如本例。
smblog=1 。 Samba日志级别从 2改为 1 ，以减少对 Samba日志文件的磁盘 I/O操作。级别1足以将关键错误记入日志中。
SendFile/Zerocopy 。该补丁使得 Samba对于客户读请求使用 SendFile机制。该补丁与 Linux的 Zerocopy技术(最早出现于 2.4.4版本中)结合使用，可以消除两种高开销的内存复制操作。
O(1)调度器。这个小改进有利于未来的其他性能改进。O(1)调度器是能够改进对称多处理器性能的多队列调度器。这是 Linux 2.5和 2.6内核中的默认调度器。
均等亲合的 IRQ(evenly affined IRQ) 。4个网络适配器中每个适配器的中断都由唯一的处理器来处理。在 P4体系结构中， SUSE SLES 8的 IRQ至 CPU映射机制默认为轮询分配(destination= irq_num% num_cpus) 。在示例中，网络适配器的所有 IRQ都被转至 CPU0 。这对于性能非常有益，因为该代码上的 cache暖和性已获得改进，但随着更多NIC被添加到系统中，单个 CPU可能难以处理全部网络负荷。理想的解决方案是均匀地亲合这些 IRQ ，使得每个处理器都处理来自一个 NIC的中断。这种机制与进程亲合性结合使用，应该能够将指派给某个特定 NIC上的进程也指派到一个 CPU上，以便获取最高性能。
进程亲合性。该技术确保对于每个被处理的网络中断，相应的 smbd进程都在同一个 CPU上被调度以便进一步改善cache暖和性。

这主要是一种基准测试技术，并不广泛用于其他场合。如果可以在逻辑上将工作负荷均匀划分到多个 CPU上，这将是一个很大的性能收益。现实中的大多数工作负荷都是动态的，因此无法预先确定亲合性。

/proc/sys/net/hl=763 。增加网络协议栈代码中拥有的缓冲区数量，从而使网络栈不需调用内存系统来从中获取或释放缓冲区。Linux 2.6内核中未提供这个调优特性。
实施大小写敏感特性。如果未实施这个特性，Samba在打开一个文件前可能需要搜索该文件的不同版本名称，因为同一个文件可以拥有多个文件名组合。启动大小写敏感特性就可以消除这些猜测。
自旋锁(spinlock) 。Samba的数据库中使用了高开销的 fcntl()调用。可以使用自旋锁来代替这个调用。利用在posix_lock_file()中发现的大内核锁(Big Kernel Lock)可以减少大内核锁的竞争和等待时间。要使用该特性，可以通过--use-spin-locks来配置Samba ，如下例所示。 Smbd --use-spin-locks -p-O-s