云服务器性能优化实战

为什么需要性能优化

云服务器性能优化可以提高资源利用率，降低成本，改善用户体验。合理的优化可以让同样的配置支撑更多的业务。

评估现状

性能指标

关键指标：

CPU使用率
内存使用率
磁盘I/O
网络吞吐
响应时间

监控工具：

# 系统监控
top
htop
vmstat
iostat

# 性能分析
perf
strace
tcpdump

操作系统优化

1. 内核参数优化

/etc/sysctl.conf 配置：

# 网络优化
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 16777216
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

# 文件描述符
fs.file-max = 655350

# 共享内存
kernel.shmmax = 68719476736
kernel.shmall = 4294967296

应用配置：

sudo sysctl -p

2. 文件系统优化

选择合适的文件系统：

ext4 - 稳定可靠，通用性好
xfs - 大文件性能好，适合大容量存储
btrfs - 支持快照和压缩

挂载选项：

# /etc/fstab
/dev/sdb1 /data ext4 defaults,noatime,nodiratime 0 0

3. 磁盘调度算法

# 查看当前调度器
cat /sys/block/sda/queue/scheduler

# 临时修改
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler

# 永久修改（grub配置）
# /etc/default/grub
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet elevator=deadline"

应用优化

1. Web服务器优化

Nginx优化：

# nginx.conf
worker_processes auto;
worker_rlimit_nofile 65535;

events {
    worker_connections 10240;
    use epoll;
    multi_accept on;
}

http {
    # 基础优化
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    types_hash_max_size 2048;

    # Gzip压缩
    gzip on;
    gzip_vary on;
    gzip_min_length 1024;
    gzip_comp_level 6;
    gzip_types text/plain text/css text/xml text/javascript
               application/json application/javascript application/xml+rss;

    # 缓存配置
    open_file_cache max=100000 inactive=20s;
    open_file_cache_valid 30s;
    open_file_cache_min_uses 2;
}

Apache优化：

# httpd.conf
KeepAlive On
MaxKeepAliveRequests 100
KeepAliveTimeout 5

<IfModule mpm_prefork_module>
    StartServers 5
    MinSpareServers 5
    MaxSpareServers 10
    MaxRequestWorkers 150
    MaxConnectionsPerChild 0
</IfModule>

2. PHP优化

PHP-FPM配置：

# php-fpm.conf
pm = dynamic
pm.max_children = 50
pm.start_servers = 5
pm.min_spare_servers = 5
pm.max_spare_servers = 35
pm.max_requests = 500

# php.ini
memory_limit = 256M
max_execution_time = 30
max_input_time = 60
post_max_size = 20M
upload_max_filesize = 20M

# OPcache
opcache.enable=1
opcache.memory_consumption=256
opcache.max_accelerated_files=10000
opcache.revalidate_freq=60

3. Node.js优化

集群模式：

const cluster = require('cluster');
const numCPUs = require('os').cpus().length;

if (cluster.isMaster) {
  // Fork workers
  for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
    cluster.fork();
  }
} else {
  // Worker processes
  require('./app');
}

性能优化：

// 启用压缩
const compression = require('compression');
app.use(compression());

// 静态文件缓存
app.use(express.static('public', {
  maxAge: '1d',
  lastModified: true,
  etag: true
}));

4. Java应用优化

JVM参数：

java -Xms2g -Xmx2g \
     -XX:+UseG1GC \
     -XX:MaxGCPauseMillis=200 \
     -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError \
     -XX:HeapDumpPath=/var/log/app/ \
     -jar app.jar

数据库优化

1. MySQL优化

配置优化：

# my.cnf
[mysqld]
# 连接数
max_connections = 500

# 缓冲区
innodb_buffer_pool_size = 4G
key_buffer_size = 256M
table_open_cache = 2000

# 查询缓存
query_cache_size = 128M
query_cache_type = 1

# 日志
slow_query_log = 1
long_query_time = 2

查询优化：

-- 创建索引
CREATE INDEX idx_user_email ON users(email);

-- 优化查询
EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE email = 'user@example.com';

-- 分析表
ANALYZE TABLE users;

2. Redis优化

配置优化：

# redis.conf
maxmemory 2gb
maxmemory-policy allkeys-lru

# 持久化
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

appendonly yes
appendfsync everysec

使用技巧：

# 选择合适的数据库
SELECT 1

# 设置过期时间
SETEX key 3600 value

# 批量操作
MGET key1 key2 key3

缓存策略

1. 应用层缓存

内存缓存：

const NodeCache = require('node-cache');
const cache = new NodeCache({ stdTTL: 600 });

// 设置缓存
cache.set('key', 'value');

// 获取缓存
const value = cache.get('key');

2. 分布式缓存

Redis缓存：

const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();

async function getData(key) {
  // 先查缓存
  const cached = await client.get(key);
  if (cached) return JSON.parse(cached);

  // 缓存未命中，查数据库
  const data = await db.query('SELECT * FROM table WHERE id = ?', [key]);

  // 写入缓存
  await client.setex(key, 3600, JSON.stringify(data));

  return data;
}

3. CDN缓存

HTTP缓存头：

// Express.js
app.use(express.static('public', {
  maxAge: '1d',
  etag: true,
  lastModified: true
}));

// 手动设置
res.set('Cache-Control', 'public, max-age=86400');
res.set('Expires', new Date(Date.now() + 86400000).toUTCString());

负载均衡

1. Nginx负载均衡

upstream backend {
    least_conn;
    server backend1.example.com weight=3;
    server backend2.example.com;
    server backend3.example.com backup;
}

server {
    location / {
        proxy_pass http://backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }
}

2. HAProxy配置

backend web_servers
    balance roundrobin
    server web1 10.0.0.1:80 check
    server web2 10.0.0.2:80 check
    server web3 10.0.0.3:80 check

监控和诊断

1. 应用监控

PM2监控：

pm2 start app.js -i max
pm2 monit

自定义监控：

const express = require('express');
const app = express();

app.get('/health', (req, res) => {
  res.json({
    status: 'ok',
    uptime: process.uptime(),
    memory: process.memoryUsage(),
    cpu: process.cpuUsage()
  });
});

2. 日志管理

日志轮转：

# /etc/logrotate.d/nginx
/var/log/nginx/*.log {
    daily
    rotate 14
    compress
    delaycompress
    notifempty
    create 0640 www-data adm
    sharedscripts
    postrotate
        [ -f /var/run/nginx.pid ] && kill -USR1 `cat /var/run/nginx.pid`
    endscript
}

性能测试

1. 压力测试

Apache Bench：

ab -n 1000 -c 10 https://example.com/

wrk：

wrk -t12 -c400 -d30s https://example.com/

hey：

hey -n 1000 -c 10 https://example.com/

2. 性能分析

Node.js：

node --prof app.js
node --prof-process isolate-0xnnnnnnnnnnnn-v8.log > profile.txt

Java：

# 生成堆转储
jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>

# 分析堆转储
jhat heap.bin

总结

性能优化是一个持续的过程，需要：

监控 - 建立完善的监控体系
分析 - 找出性能瓶颈
优化 - 有针对性地进行优化
测试 - 验证优化效果
迭代 - 持续改进优化方案

记住：过早优化是万恶之源，先让代码工作，再让它快。

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