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[操作系统]Ubuntu 针对 SSD 的优化方案


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首先看下 LZ 的分区情况:

>$ sudo fdisk -lDisk /dev/sda: 120.0 GB, 120034123776 bytes255 heads, 63 sectors/track, 14593 cylinders, total 234441648 sectorsUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisk identifier: 0x0001cbca  Device Boot   Start     End   Blocks  Id System/dev/sda1  *    2048   206847   102400  83 Linux/dev/sda2     206848  234438655  117115904  83 LinuxDisk /dev/sdb: 1000.2 GB, 1000204886016 bytes255 heads, 63 sectors/track, 121601 cylinders, total 1953525168 sectorsUnits = sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytesI/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytesDisk identifier: 0x000a1ddb  Device Boot   Start     End   Blocks  Id System/dev/sdb1      2048 1922080767  961039360  83 Linux/dev/sdb2   1922082814 1953523711  15720449  5 ExtendedPartition 2 does not start on physical sector boundary./dev/sdb5   1922082816 1953523711  15720448  82 Linux swap / Solaris

两块硬盘,/dev/sda 是固态硬盘,/dev/sdb 是机械硬盘,所以这里只针对 /dev/sda 进行优化。

/dev/sda1 是 /boot 分区,/dev/sda2 是 / 分区。

 

1.针对 /etc/fstab 的优化配置

>$ sudo vim /etc/fstab# /etc/fstab: static file system information.                                                      ## Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).## <file system> <mount point>  <type> <options>    <dump> <pass># / was on /dev/sda2 during installationUUID=d9a9c636-a561-4b71-acc5-51d3204c75ba /        ext4  noatime,discard,errors=remount-ro 0    1# /boot was on /dev/sda1 during installationUUID=1716571d-14c5-4d09-9e69-8c97d5543de1 /boot      ext4  noatime,discard,defaults    0    2# /home was on /dev/sdb1 during installationUUID=aa94f45f-8dcb-45c8-bef4-c8adace32a3b /home      ext4  defaults    0    2# swap was on /dev/sdb5 during installationUUID=d93e0ac2-c372-470c-9dd6-1e17a9242ee4 none      swap  sw       0    0tmpfs  /tmp      tmpfs  defaults,noatime,mode=1777   0    0tmpfs  /var/tmp    tmpfs  defaults,noatime,mode=1777   0    0tmpfs  /var/log    tmpfs  defaults,noatime,mode=1777   0    0

上面红色和加粗的部分是 LZ 手工添加进去的,下面 LZ 详细解释一下手工添加的部分的含义。

 

noatime 表示访问文件时不更新文件访问时间,这样可以减少对磁盘的写入动作。

Linux 文件系统中有三种时间,想要详细了解可以查阅 LZ 的博文《(三) 一起学 Unix 环境高级编程(APUE) 之 文件和目录》。

 

discard 表示开启 TRIM 功能。

TRIM 的作用主要有两个:1 提高硬盘写入效率;2 根据平均写入算法提高 SSD 寿命。

具体原理各位自行查找资料吧。

Linux 内核从 2.6.33 开始支持 TRIM 指令,所以首先查看内核版本以确定操作系统是否支持 TRIM:

>$ uname -aLinux yuhuashi-Linux 3.13.0-24-generic #46-Ubuntu SMP Thu Apr 10 19:11:08 UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux>$

LZ 的内核版本是 3.13.0,所以是支持 TRIM 的。

接下来检查 SSD 是否支持 TRIM,虽然现在绝大多数 SSD 都支持 TRIM,但是也并非所有的 SSD 都支持。

$ sudo hdparm -I /dev/sda | grep TRIM    *  Data Set Management TRIM supported (limit 8 blocks)$>

显示类似这个信息的表示支持,不同的 SSD 显示的提示可能不一样。

 

当然,上面这两个配置是没有依赖关系的,所以先配置谁或仅配置谁都是可以的。

 

文件的最后将 /tmp、/var/tmp 和 /var/log 三个目录挂载到内存上了,这样做有两个目的:

1)利用内存来加速:内存的速度比硬盘的速度快得多,将这种频繁读写的目录挂载到内存中可以大大提高它们的读写速度。

2)减少对 SSD 的写入次数:因为这种临时目录通常都会保存很多小文件,而且读写频繁,为了提高 SSD 的寿命,把它们挂载到内存中。

注意:上面的 /var/log 目录是系统日志所在的目录,如果挂载到内存中将意味着关机之后这些日志全部都会丢失!当然,对于个人来说通常历史系统日志是没什么用的,所以 LZ 把它们也挂载到内存中了。

 

下面检查一下上面的配置是否生效:

>$ sudo mount -oremount /dev/sda1>$ mount -l/dev/sda2 on / type ext4 (rw,noatime,discard,errors=remount-ro)tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,noatime,mode=1777)tmpfs on /var/tmp type tmpfs (rw,noatime,mode=1777)tmpfs on /var/log type tmpfs (rw,noatime,mode=1777)/dev/sda1 on /boot type ext4 (rw,noatime,discard)/dev/sdb1 on /home type ext4 (rw)>$

可以看到,/dev/sda1 和 /dev/sda2 已经有 noatime 和 discard 挂载属性了;并且 /tmp、/var/tmp 和 /var/log 也已经被挂载为 tmpfs 了。这说明我们上面的配置成功了。

 

2.减少 SWAP 换出量

LZ 分配了很大的 SWAP,但在实际使用中发现 SWAP 空间实际使用得很少,而且 LZ 从来不使用休眠功能,所以不分配或少分配 SWAP 也是可以的。

当然前提是你的内存足以满足你日常的使用,LZ 是 8GB 内存。

LZ 的 SWAP 是分配在机械硬盘上的,由于平时 SWAP 用得少所以速度慢点也无所谓。

其实这一步通常仅适用于把 SWAP 分配在 SSD 上的童鞋,像 LZ 这种把 SWAP 分配在机械硬盘上的,设不设置都无所谓。

>$ suPassword:># echo 1 > /proc/sys/vm/swappiness>#

0 到 100 之间,值越大换出量越大。

 

3.使用 noop I/O 调度算法

noop 相当于实现了一个最简单的 FIFO 队列,由于 SSD 不需要像机械硬盘一样寻址,所以采用最简单的调度算法也能相应的提高效率。

>$ suPassword: # 查看当前的调度算法,下面被中括号选中的表示当前的调度算法># cat /sys/block/sda/queue/schedulernoop [deadline] cfq # 修改调度算法再重新查看># echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler># cat /sys/block/sda/queue/scheduler[noop] deadline cfq # LZ 发现这种方式只能临时设置,下次重启又变回去了,所以需要修改系统启动脚本># vim /etc/rc.local# 在最下面(exit 0 的上面) 添加这句,保存退出,可重启后用上面的 cat(1) 指令验证echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler>#

 

4.关闭 EXT4 日志功能

把这步放在最后是因为需要进入 LiveCD 才能做,所以装完系统之后首次进入系统还是先把其它的优化工作做完吧,不然先做这步的话一会儿还要再重启一次再做前面的优化。

关闭文件系统日志是为了减少 I/O 操作对 SSD 的写入次数,从而提高 SSD 的寿命。

但是,关闭文件系统的日志更容易导致文件系统的损坏,比如发生突然断电的情况等。不过 LZ 使用的是笔记本电脑,不怕突然断电哈。为了提高 SSD 的寿命,还是值得一试的。

1)重启进入 LiveCD。

2)在 shell 中执行命令:

# 修改 root 密码,因为命令要在 root 下运行,所以需要先取得 LiveCD 的 root 权限。>$ sudo passwd root输入新的 UNIX 密码: 重新输入新的 UNIX 密码: passwd:已成功更新密码>$ su密码: # 查看分区的设备文件,还好设备文件名与在系统中查看的是一样的,这样大家就不用费力气的重新对照了。># fdisk -lDisk /dev/sda: 120.0 GB, 120034123776 bytes255 heads, 63 sectors/track, 14593 cylinders, total 234441648 sectorsUnits = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytesDisk identifier: 0x0001cbca  设备 启动   起点     终点   块数  Id 系统/dev/sda1  *    2048   206847   102400  83 Linux/dev/sda2     206848  234438655  117115904  83 LinuxDisk /dev/sdb: 1000.2 GB, 1000204886016 bytes255 heads, 63 sectors/track, 121601 cylinders, total 1953525168 sectorsUnits = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytesI/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytesDisk identifier: 0x000a1ddb  设备 启动   起点     终点   块数  Id 系统/dev/sdb1      2048 1922080767  961039360  83 Linux/dev/sdb2   1922082814 1953523711  15720449  5 扩展分区 2 未起始于物理扇区边界。/dev/sdb5   1922082816 1953523711  15720448  82 Linux 交换 / Solaris# 关闭 /boot 分区的文件系统日志,这个是针对分区的,所以要在每一个 SSD 分区上做。># tune2fs -O ^has_journal /dev/sda1 tune2fs 1.42.9 (4-Feb-2014)# 关闭 / 分区的文件系统日志># tune2fs -O ^has_journal /dev/sda2 tune2fs 1.42.9 (4-Feb-2014)# 运行文件系统检测,据说不运行可能会导致文件系统出错,LZ 没有亲自挑战过,所以还是乖乖的运行比较好。这个也是针对分区的,所以要在每一个关闭了文件系统日志的分区上做。># e2fsck -f /dev/sda1 e2fsck 1.42.9 (4-Feb-2014)第一步: 检查inode,块,和大小第二步: 检查目录结构第3步: 检查目录连接性Pass 4: Checking reference counts第5步: 检查簇概要信息/dev/sda1: 301/25688 files (1.0% non-contiguous), 38564/102400 blocks># e2fsck -f /dev/sda2 e2fsck 1.42.9 (4-Feb-2014)第一步: 检查inode,块,和大小第二步: 检查目录结构第3步: 检查目录连接性Pass 4: Checking reference counts第5步: 检查簇概要信息/dev/sda2: 182739/7323648 files (0.2% non-contiguous), 1599116/29278976 blocks# 在 LiveCD 上面的工作就做完了,重启进入系统># reboot
>#

 

由于上面的内容比较多,所以 LZ 把需要手工执行的命令用红色加粗标记出来了。

3)重启进入系统之后,验证一下是否成功了:

>$ dmesg | grep EXT4[  3.787513] EXT4-fs (sda2): mounted filesystem without journal. Opts: (null)[  4.194035] EXT4-fs (sda2): re-mounted. Opts: discard,errors=remount-ro[  4.362051] EXT4-fs (sda1): mounted filesystem without journal. Opts: discard[  4.382329] EXT4-fs (sdb1): mounted filesystem with ordered data mode. Opts: (null)>$

 

出现了类似上面加粗字体的提示表示配置成功了,如果出现了上面蓝色字体的内容就说明没有生效。当然对于 LZ 来说配置是生效了的,因为 LZ 仅关闭了 sda1 和 sda2 的文件系统日志。sdb1 本来就不是固态硬盘,LZ 根本没有关闭它的文件系统日志。

 

参考文献:

1. Ubuntu系统SSD硬盘优化全记录

2. SSD的TRIM功能有什么作用?

3. 小结一下linux 2.6内核的四种IO调度算法