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精读笔记（RHCA 英文教材）· RH442 Chapter 13 Comprehensive Review

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精读笔记（RHCA 英文教材）· RH442 Chapter 13 Comprehensive Review

教材原文：RHCA 官方英文教材（PDF 第 477~499 页）（OCR 整书版已从本站移除，本页为章节精读） 关联中文笔记：02-09-性能调优RH442（RHCA）.md；本章=全课综合复习：先按章回顾 12 章目标，再做 3 个串讲大 Lab（compreview-cpu / compreview-disk / compreview-memory），等于“考试实践清单”。 结构：章节总览（477~479）→ Lab1 CPU 型应用（含 Solution）→ Lab2 存储型应用（含 Solution）→ Lab3 大内存实现（含 Solution）→ 全部用 lab compreview-* grade 评分。 ⚠️ 本章无新知识点，均为前 12 章命令的组合应用；考试前建议把三个 Lab 亲手各跑一遍到 grade 通过。

Chapter Goal / Objectives（原文+译）

  • GOAL: Review tasks from Red Hat Performance Tuning: Linux in Physical, Virtual and Cloud.（复习本课程全部调优任务。）
  • OBJECTIVES: 回顾并刷新 Red Hat Performance Tuning 各章知识与技能。

12 章目标速览（自查清单）

  • Ch1 调优方法论：目标/术语、分析方法、单位换算（USE 方法）→ 见 RH442-01。
  • Ch2 监控工具选型：系统监控工具、sysstat 架构、PCP 标准化数据结构 → RH442-02。
  • Ch3 硬件资源：硬件清单工具、虚拟/云实例资源查看 → RH442-03。
  • Ch4 内核可调参数与 tuned：静态内核/模块参数、选档、自订档 → RH442-04。
  • Ch5 cgroup 资源限制：服务/应用/用户分组限制 → RH442-05。
  • Ch6 系统追踪：perf、strace、SystemTap、eBPF → RH442-06。
  • Ch7 CPU 调优：调度策略、CPU/中断亲和、CPU 缓存 → RH442-07。
  • Ch8 内存调优：架构/分页/NUMA/overcommit → RH442-08。
  • Ch9 存储 I/O：I/O 模式与调度算法、RAID 对齐、I/O 分析工具 → RH442-09。
  • Ch10 文件系统：XFS/ext4 选择与属性、日志与外部日志 → RH442-10。
  • Ch11 网络：延迟/吞吐与 BDP、ethtool 设备参数 → RH442-11。
  • Ch12 虚拟化宿主机：虚机 vs 云调优差异、开源工具采集虚机指标 → RH442-12。

Lab 1：Tuning for a Computation-heavy Application（CPU 型应用；lab: compreview-cpu）

  • 场景：给服务限 CPU（slice）、把服务绑核、改调度算法与优先级——把 Ch5 cgroup+systemd 与 Ch7 CPU 调度串起来。
  • 任务（serverb）：
    1. slice 限 CPU 50%：建 /etc/systemd/system/system-frontend.slice： [Unit] Description=frontend slice + [Slice] CPUQuota=50% + CPUAccounting=yes；建 drop-in /etc/systemd/system/frontend.service.d/10-slice.conf：[Service] Slice=system-frontend.slice；daemon-reload+restart frontend。
    2. httpd 绑第一个 CPU：tuna -t httpd -P 先看（默认 affinity 0-1 分散两核）；drop-in /etc/systemd/system/httpd.service.d/10-cpuAffinity.conf：[Service] CPUAffinity=0（CPU 从 0 数）；重载重启后再 tuna -t httpd -P 验证只跑 CPU0。
    3. rngd 用 batch 调度+优先级 0：drop-in /etc/systemd/system/rngd.service.d/20-batch.conf：[Service] CPUSchedulingPolicy=batch + CPUSchedulingPriority=0；重启后验证 ps -o pid,cls,rtprio,comm -p $(pidof rngd)（cls=B）。
  • 验证要点：systemctl status frontend | grep cGroup 显示在 system-frontend.slice 下；systemd-cgls /system.slice/system-frontend.slice 看进程树；tuna -t <服务> -P（SCHED/affinity 列）；ps -o pid,cls,rtprio,comm。

Lab 2：Tuning for a Storage-intensive Application（存储型应用；lab: compreview-disk）

  • 场景：自订 tuned 档改磁盘 readahead + XFS 外部日志——串 Ch4 tuned+Ch10 文件系统（外部日志）。
  • 任务（serverb）：
    1. 自订档 virt-guest-lab：mkdir /etc/tuned/virt-guest-lab，tuned.conf 写： [main] summary=custom tuned profile + include=virtual-guest；[disk] devices=vdb + readahead=4096 sectors（disk 插件单位=扇区）。
    2. tuned-adm profile virt-guest-lab 启用；blockdev --getra /dev/vdb 验证返回 4096。
    3. XFS 外部日志：vdb 建 5 GiB 分区（数据）、vdc 建 1 GiB 分区（日志）：parted mklabel gpt+parted --align=opt mkpart primary xfs 0% 100%（vdc 到 1GiB）+partx -uv；mkfs.xfs -i size=512 -b size=4096 -l logdev=/dev/vdc1 /dev/vdb1；fstab 加 /dev/vdb1 /bigfiles xfs relatime,logdev=/dev/vdc1 0 0；mount 后 findmnt --target /bigfiles 验证（OPTIONS 含 logdev=/dev/vdc1）。
  • 验证要点：blockdev --getra；findmnt 挂载选项；外部日志要求 mkfs 时 -l logdev=、挂载时 fstab 也带 logdev=。

Lab 3：Tuning for a Large Memory Implementation（大内存实现；lab: compreview-memory）

  • 场景：给数据库服务器做内存 tuned 档 + memload 服务限内存 + NUMA 均衡——串 Ch4 tuned、Ch8 内存（大页/THP/swappiness/dirty 页/overcommit）+ systemd MemoryLimit + NUMA（numactl）。
  • 任务（serverb，start 脚本会重启机器）：
    1. 建档 enterprise-database（include=throughput-performance）： [vm] transparent_hugepages=never（关 THP）；[sysctl] vm.nr_hugepages=128（256 MiB ÷ 2 MiB = 128 页）；vm.swappiness=1（用 swap 但尽量少）；vm.dirty_background_ratio=3（脏页占 3% 后台回写）；vm.dirty_ratio=15（15% 强制同步回写）；vm.overcommit_memory=1（不限制虚存请求——memload 请求 40 GiB 虚存、实际只用几 MB，启发式下 malloc 失败，=1 后能启动）。
    2. memload 限物理内存 512 MiB：drop-in /etc/systemd/system/memload.service.d/00-limit.conf：[Service] MemoryLimit=512M。
    3. 内存均布各 NUMA 节点：装 numactl；改 /etc/systemd/system/memload.service 的 ExecStart：/bin/numactl --interleave all -- /usr/local/bin/memload 40G（必须全路径）。
    4. 启用档、systemctl restart postgresql、systemctl start memload。
  • 验证要点：
    • systemctl status memload：Active running，Memory 显示 10.2M (max: 512.0M)。
    • grep Huge /proc/meminfo：HugePages_Total=128、Free=121 → 系统已用 7 个大页。
    • numastat -c memload：按 Node 0~N 分布内存（interleave 生效）。
    • 全部通过 lab compreview-memory grade 评分。

命令速查表

用途命令
slice/etc/systemd/system/system-frontend.slice：[Slice] CPUQuota=50%CPUAccounting=yes；drop-in Slice=system-frontend.slice
服务绑核drop-in [Service] CPUAffinity=0；tuna -t httpd -P 查验
调度策略drop-in [Service] CPUSchedulingPolicy=batchCPUSchedulingPriority=0；ps -o pid,cls,rtprio,comm -p $(pidof rngd)
tuned 自订档/etc/tuned/virt-guest-lab/tuned.conf：[main] summary=… include=virtual-guest；[disk] devices=vdbreadahead=4096 sectors；tuned-adm profile virt-guest-lab
readahead 验证blockdev --getra /dev/vdb
XFS 外部日志mkfs.xfs -i size=512 -b size=4096 -l logdev=/dev/vdc1 /dev/vdb1；fstab relatime,logdev=/dev/vdc1
内存 tuned 档[vm] transparent_hugepages=never；vm.nr_hugepages=128、vm.swappiness=1、vm.dirty_background_ratio=3、vm.dirty_ratio=15、vm.overcommit_memory=1
进程限内存drop-in [Service] MemoryLimit=512M；systemctl status memload 看 max
NUMA 均衡ExecStart=/bin/numactl --interleave all -- <程序>；numastat -c memload
大页验证grep Huge /proc/meminfo（Total−Free=已用）
实验/评分lab compreview-cpu|compreview-disk|compreview-memory start；lab compreview-* grade；… finish

词汇表（考前高频）

英文中文速记
slice / drop-in切片/覆盖文件systemd 资源隔离与覆盖
CPUQuota / CPUAccountingCPU 配额/记账50%=一半核时间
CPUAffinityCPU 亲和逗号分隔 CPU 列表
CPUSchedulingPolicy / Priority调度策略/优先级batch=批处理调度
tuna线程查验工具-t 服务名 -P 看 affinity
summary / includetuned 档摘要/继承自订档必备两键
readahead预读扇区数disk 插件、blockdev --getra
logdevXFS 外部日志设备mkfs 与挂载都要指
transparent_hugepages透明大页never 关（DB 场景）
nr_hugepages标准大页数256MiB/2MiB=128
swappinessswap 倾向1=尽量少用
dirty_background_ratio / dirty_ratio脏页后台/强制回写阈值3% 后台、15% 阻塞
overcommit_memory内存超量承诺1=总答应（虚占内存程序）
MemoryLimitsystemd 内存上限超限杀进程
numactl --interleave all节点交错分配内存均布 NUMA

自测 10 题（综合串讲）

  1. 50% CPU 配额 slice 的完整做法？（system-frontend.slice 文件+CPUQuota=50%+CPUAccounting=yes；服务 drop-in 指 Slice）
  2. systemd 绑核参数与首核编号？（CPUAffinity=0；CPU 从 0 起）
  3. 让服务跑 batch 调度且优先级 0 的 drop-in？（CPUSchedulingPolicy=batch、CPUSchedulingPriority=0）
  4. 怎么确认 httpd 真绑到 CPU0？（tuna -t httpd -P 的 affinity 列；或 ps 对照）
  5. tuned 的 disk 插件 readahead 单位？（扇区；devices=vdb+readahead=4096 sectors，blockdev --getra 验证）
  6. XFS 外部日志从 mkfs 到挂载要做哪两步？（mkfs -l logdev=；fstab/挂载带 logdev=）
  7. 256 MiB 标准大页为何 nr_hugepages=128？（页 2 MiB：256/2=128）
  8. 脏页 3%/15% 对应哪两个 sysctl？（dirty_background_ratio=3 后台、dirty_ratio=15 强制）
  9. memload 40G 虚存 malloc 失败怎么修？（vm.overcommit_memory=1；真实占用仍受 MemoryLimit=512M 约束）
  10. 让进程内存均布 NUMA 用什么？（ExecStart 前缀 /bin/numactl --interleave all --；numastat -c 验证）