改善Linux核心和可伸縮性適應企業環境(轉)

改善Linux核心和可伸縮性適應企業環境(轉)[@more@]　　改善 Linux 效能的第一步是對其進行量化。但如何精確地對 Linux 的效能或與它相當的系統效能進行量化呢？在本文中，IBM Linux 技術中心的成員描述了他們在去年底對 Linux 2.4 和 2.5 核心所做的幾個基準程式測試，就這些專家經驗，以饗讀者。

　　目前，Linux 作業系統是最成功的開放原始碼專案之一。Linux 作為 Web 伺服器作業系統，展示了其高可靠性，在 Web 伺服器市場，它佔據了很大的份額。這些 Web 伺服器通常是低端及位於中間檔次的系統，帶有最多可達 4 路的對稱多處理器（SMP）；而企業級系統有更復雜的需求，譬如需要更多的處理器個數和 I/O 配置以及大的記憶體和頻寬。為了使 Linux 為進入企業環境而作好準備，以及能夠作為商業性應用進入 SMP 市場，與商業 UNIX 系統相比，它的 SMP 可伸縮性、磁碟和網路 I/O 效能、排程程式和虛擬記憶體管理器必須得到改善。

　　Linux 可伸縮性研究計劃（Linux Scalability Effort，LSE）（請參閱參考資料中的連結）是一個開放原始碼專案，解決了用於企業級機器的 Linux 核心問題，這些機器的可伸縮性達到 8 路或更高。

　　IBM Linux 技術中心（Linux Technology Center，LTC）的 Linux 效能團隊（請參閱參考資料的相關連結）積極地參與了 LSE 活動。此外，他們的目標是，透過改進 Linux 核心效能（尤其針對 SMP 可伸縮性）而使 Linux 更優秀。

　　本文描述了在著重平臺無關性問題的同時，該團隊在測量、分析與改進 Linux 核心效能和可伸縮性上所採用的策略和方法。該團隊使用了一套基準測試程式來完成此項任務。這些基準測試程式考慮到了各種工作負載，其中包括 Web 服務、資料庫和檔案服務。此外，我們還將向您展示每個基準測試程式所著重的各個核心元件（例如，磁碟 I/O 子系統）。

　　分析方法

　　這裡我們討論用來量化針對 SMP 可伸縮性的 Linux 效能的分析方法。如果您願意，可以直接跳到基準測試程式結果這一節。

　　我們用來改進 Linux 效能和可伸縮性的策略包括：執行幾個業界接受的和元件級的基準測試程式，選擇合適的硬體和軟體，開發基準測試程式執行規則，設定效能和可伸縮性目標，以及測量、分析和改進效能和可伸縮性。在這一節中將詳細講述這些過程。

　　效能被定義為單處理器（UP）或 SMP 上的原始吞吐量。我們將 SMP 可伸縮性（CPU）和資源可伸縮性（例如，網路連線數目）區別開來。

　　硬體和軟體

　　這項工作的大部分都使用 IA-32（即 x86）體系結構，從 1 個到 8 個處理器。我們還研究了與為將來之用的非一致記憶體訪問（NUMA）IA-32 和 NUMA IA-64 體系結構相關的問題。硬體的選擇通常是根據基準測試程式和相關工作負載的選擇。軟體的選擇要與 IBM 的 Linux 中介軟體策略和／或開放原始碼中介軟體相結合。例如：

　　資料庫

　　我們採用查詢資料庫基準測試程式，而在硬體上，採用帶大磁碟配置的 8 路 SMP 系統。資料庫軟體採用 IBM DB2 for Linux，SCSI 控制器是 IBM ServeRAID 4H。這個資料庫是針對 8 路 SMP。

　　SMB 檔案服務

　　基準測試程式是 NetBench，硬體是 4 路 SMP 系統，驅動 SMP 伺服器的客戶機可多達 48 個。中介軟體是 Samba（開放原始碼）。SMB 檔案服務是針對 4 路 SMP。

　　Web 服務

　　基準測試程式是 SPECweb99，硬體是 8 路 SMP，並帶有大記憶體配置，客戶機可達 32 個。這個基準測試僅用於研究目的，不做它用（有關這方面的更多細節，請參閱基準測試程式這一節）。Web 伺服器是 Apache，它是 IBM HTTP 伺服器的基礎。我們選擇 8 路 SMP 是為了研究可伸縮性，而選擇 Apache 是因為它支援對下一代 posix 執行緒（NGPT）的測量和分析（請參閱參考資料）。此外，它是開放原始碼，而且是最流行的 Web 伺服器。