12.11. 内核参数优化

12.11.1. 文件/进程优化

12.11.1.1. kern.maxfiles

可根据系统的要求来提高或降低 sysctl(8)open in new window 变量 kern.maxfiles。这个变量表示系统中文件描述符的最大数量。当文件描述符表已满时,file: table is full 会在系统消息缓冲区中反复显示,可以用 dmesg(8)open in new window 查看。

每个打开的文件、套接字或 fifo 都占用一个文件描述符。大规模的生产型服务器可能很容易需要成千上万的文件描述符,这取决于同时运行的服务的种类和数量。

在较早的 FreeBSD 版本中,kern.maxfiles 的默认值来自于内核配置文件中的 maxuserskern.maxfiles 的增长与 maxusers 的值成比例。当编译一个自定义的内核时,应根据系统的使用情况来设置这个内核配置选项。从这个数字来看,内核被赋予了大部分的预定义优化。即使一台生产机器可能没有 256 个并发用户,但所需要的资源可能与一个高规模的网络服务器相似。

sysctl(8)open in new window 只读变量 kern.maxusers 在启动时根据系统中可用的内存量自动确定大小,也可以在运行时通过检查 kern.maxusers 的值来确定。有些系统需要更大或更小的 kern.maxusers 值,64、128 和 256 的值多为常见。除非需要大量的文件描述符,否则不建议超过 256。许多被 kern.maxusers 设置为默认值的可调整值可以在启动时或运行时在 /boot/loader.conf 中被单独重新设置。请参考 loader.conf(5)open in new window/boot/defaults/loader.conf 以了解更多细节和一些提示。

在较早的版本中,如果 maxusers 被设置为 0(注 2),系统会自动进行调整。在设置这个选项时,至少要把 maxusers 设置为 4,特别是在系统运行 Xorg 或用来编译软件的情况下。maxusers 设置的最重要的表是最大进程数,它被设置为 20 + 16 * maxusers。如果 maxusers 被设置为 1,则只能有 36 个同时进行的进程,包括系统在启动时启动的 18 个左右的进程和 Xorg 使用的 15 个左右的进程。即使是一个简单的任务,比如阅读一个手册页面,也会启动 9 个进程来过滤、解压和查看它。将 maxusers 设置为 64,最多允许 1044 个同时进行的进程,这应该足以满足几乎所有的用途。但是,如果在试图启动另一个程序时显示错误,或者服务器在运行时有大量的并发用户,请增加数量并重新编译。

注意

maxusers 限制可以登录机器的用户数量。相反,考虑到系统中的最大用户数和每个用户将运行的进程数,它将各种表的大小设置为合理值。

注 2

自动调整算法将 maxusers 设定为等同系统中的内存量,最小为 32,最大为 384。

12.11.1.2. kern.ipc.soacceptqueue

sysctl(8)open in new window 变量 kern.ipc.soacceptqueue 限制了用于接受新 TCP 连接的监听队列的大小。默认值 128 通常太低,不利于稳健地处理高负荷的 web 服务器上的新连接。对于这样的环境,建议将这个值增加到 1024 或更高。像 sendmail(8)open in new window 或 Apache 这样的服务可能本身就限制了监听队列的大小,但通常在其配置文件中会有一个指令来调整队列大小。大的监听队列在避免拒绝服务(DoS)攻击方面更具优势。

12.11.2. 网络优化

内核配置选项 NMBCLUSTERS 决定了系统可用的网络 Mbufs 的数量。一个大量使用的服务器,如果 Mbufs 的数量很低,会妨碍性能。每个簇代表大约 2K 的内存,所以 1024 的值代表 2 兆字节的内核内存保留给网络缓冲区。可以做一个简单的计算来计算出需要多少个。一个网络服务器的最大同时连接数为 1000,每个连接使用 6K 的接收和 16K 的发送缓冲区,需要大约 32MB 的网络缓冲区来覆盖网络服务器。一个好的经验法则是乘以 2,所以 2 x 32 MB / 2 KB = 64 MB / 2 kB = 32768。对于拥有更大内存的机器,建议使用 4096 和 32768 之间的值。千万不要为这个参数随意指定一个高的值,因为它可能导致启动时崩溃。要观察网络集群的使用情况,可以使用 netstat(1)open in new window -m

应该使用可调参数 kern.ipc.nmbclusters 来在启动时进行优化。只有老版本的 FreeBSD 需要使用 NMBCLUSTERS 内核选项 config(8)open in new window

对于大量使用 sendfile(2) 系统调用的繁忙服务器,可能需要通过内核配置选项 NSFBUFS 或在 boot/loader.conf 中设置其值来增加 sendfile(2)open in new window冲区的数量 (详见 oader(8)open in new window)。这个参数需要优化的一个常见指标是看到当进程处于 sfbufa 状态时。sysctl(8)open in new window 变量 kern.ipc.nsfbufs 是只读的。这个参数在名义上与 kern.maxusers 呈比例关系,但可能需要进行相应的调整。

重要

即使一个套接字被标记为非阻塞,在其上调用 sendfile(2)open in new window 时仍可能会导致 sendfile(2)open in new window 的调用阻塞,除非有足够的 struct sf_buf 可用。

12.11.2.1. net.inet.ip.portrange.*

sysctl(8)open in new window 变量 net.inet.ip.portrange.* 控制自动绑定到 TCP 和 UDP 套接字的端口号范围,其中有三个范围:低范围,默认范围和高范围。大多数网络程序使用默认范围,它由 net.inet.ip.portrange.firstnet.inet.ip.portrange.last 控制,它们的默认值分别为 1024 和 5000。绑定的端口范围用于出站连接,在某些情况下,系统有可能运行到端口之外。这种情况最常发生在运行一个高负荷的网络代理时。当运行一个主要处理传入连接的服务器,如 Web 服务器,或有有限数量的传出连接,如邮件中转时,端口范围不是问题。对于端口不足的情况,建议适度增加 net.inet.ip.portrange.last。10000、20000 或 30000 的数值可能是合理的。在改变端口范围时要考虑到防火墙的影响。一些防火墙可能会阻止大范围的端口,通常是低编号的端口,并希望系统使用较高范围的端口进行外发连接。出于这个原因,不建议降低 net.inet.ip.portrange.first 的值。

12.11.3. 虚拟内存

12.11.3.1. kern.maxvnodes

虚拟节点(vnode)是一个文件或目录的内部存在形式。增加操作系统可用的虚拟节点的数量可以减少磁盘 I/O。通常情况下,这是由操作系统处理的,不需要改变。在某些情况下,磁盘 I/O 是一个瓶颈,系统正在耗尽虚拟节点,这时需要增加虚拟节点。非活跃和空闲的内存的数量需要被考虑在内。

要查看当前正在使用的虚拟节点的数量:

# sysctl vfs.numvnodes
vfs.numvnodes: 91349

查看虚拟节点的最大数量:

# sysctl kern.maxvnodes
kern.maxvnodes: 100000

如果当前的虚拟节点使用量接近最大值,可以尝试将 kern.maxvnodes 的数值增加到 1000。应密切关注 vfs.numvnodes 的数量,如果它再次攀升到最大值,将需要进一步增加 kern.maxvnodes。除此之外,top(1)open in new window 报告的内存的使用变化是可见的,并且应该有更多的内存处于活动状态。

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