Improving performance (Русский)

From ArchWiki
Состояние перевода: На этой странице представлен перевод статьи Improving performance. Дата последней синхронизации: 26 марта 2022. Вы можете помочь синхронизировать перевод, если в английской версии произошли изменения.

Ссылки по теме

В этой статье представлена информация о базовой диагностике системы, относящейся к производительности, а также о шагах, которые могут быть предприняты для снижения потребления ресурсов или иным образом для оптимизации системы с целью улучшения производительности.

Основы

Узнай свою систему

Лучший способ настроить систему — определить «узкие места», т.е. подсистемы, которые снижают общую скорость работы. Знание характеристик системы поможет определить их, но также есть несколько основных симптомов.

  • Если компьютер начинает медленнее работать при одновременном запуске нескольких «больших» приложений (таких как LibreOffice и Firefox), то существует большая вероятность того, что не хватает оперативной памяти. Чтобы проверить объём свободной памяти, выполните эту команду и посмотрите столбец "available": 
    $ free -h
  • Если время загрузки очень большое и если приложения запускаются медленно только при первом запуске, а потом работают нормально, то скорее всего виноват жёсткий диск. Его скорость может быть измерена с помощью команды hdparm: 
    # hdparm -t /dev/sdX
    Примечание: hdparm измеряет только чистую скорость чтения жёсткого диска и не может считаться полноценным тестом производительности. Тем не менее, значение скорости выше 40 МБ/с (при бездействии) можно считать приемлемым для средней системы.
  • Если загрузка процессора постоянно высокая, даже когда есть достаточно оперативной памяти, попробуйте снизить нагрузку, остановив работающие демоны и/или процессоры. Загрузку процессора можно контролировать множеством способов, например с помощью htop, pstree или любого другого инструмента для мониторинга: 
    $ htop
  • Если медленно работают только те приложения, которые используют ускорение (direct rendering), т.е. где используется видеокарта (видеоплееры, игры или даже оконный менеджер), то увеличение производительности видеокарты должно помочь. Сперва нужно проверить, включен ли direct rendering. Это можно проверить с помощью команды glxinfo, которая входит в состав пакета mesa-utils, которая должна вернуть direct rendering: Yes в ответ на команду 
    $ glxinfo | grep "direct rendering"
  • Если вы используете среду рабочего стола, отключение (ненужных) визуальных эффектов может уменьшить нагрузку на видеокарту. Попробуйте использовать более легковесную среду или создайте свою собственную среду, если существующие не подходят под ваши требования или требования железа.

Тестирование производительности

Результаты оптимизации часто трудно оценить. Однако их можно измерить с помощью инструментов тестирования производительности.

Устройства хранения

Несколько аппаратных путей

Внутренний аппаратный путь (internal hardware path) описывает способ подключения устройства через материнскую плату. Существуют различные способы подключения через материнскую плату, такие как TCP/IP через сетевую карту, подключение напрямую через PCIe/PCI, Firewire, Raid Card, USB и т. д. Распределяя устройства хранения по разным точкам подключения, вы можете избежать появления узких мест. Причина в том, что каждый «путь входа» в материнскую плату «похож на канал», и у этих каналов существует предел пропускной способности. Хорошая новость в том, что на материнской плате обычно несколько каналов, которые можно использовать.

В качестве конкретного примера можно привести ситуацию, когда у вас есть 2 USB-порта на передней панели вашего компьютера и 4 USB-порта на задней панели, и вам нужно подключить 4 диска: вероятно, будет быстрее всего поставить 2 спереди и 2 сзади, чем 3 сзади и 1 спереди. Это связано с тем, что обычно передние порты обрабатываются отдельным от задних корневым концентратором (хабом), что означает возможность отправки вдвое большего количества данных с использованием обоих концентраторов.

Cледующие команды помогут определить различные пути в вашем компьютере. 

USB Device Tree
$ lsusb -t
PCI Device Tree
$ lspci -tv

Разметка дисков

Убедитесь, что разделы на ваших дисках правильно выровнены.

Несколько дисков

Если у вас есть несколько дисков, их можно объединить в программный RAID, что сильно увеличит скорость.

Размещение подкачки на отдельном диске также может немного помочь, особенно если ваш компьютер часто обращается к ней.

Расположение на HDD

Tango-view-refresh-red.pngThis article or section is out of date.Tango-view-refresh-red.png

Reason: Верно ли это для жёстких дисков с несколькими пластинами? (Discuss in Talk:Improving performance (Русский))

При использовании обычных HDD с вращающимися пластинами структура разделов может повлиять на производительность системы. Секторы в начале диска (ближе к внешней стороне диска) быстрее, чем в конце. Кроме того, меньший раздел требует меньше движений головки диска и, следовательно, ускоряет операции с диском. Поэтому рекомендуется создать небольшой раздел (10ГБ плюс-минус зависимости от ваших потребностей) только под вашу систему, как можно ближе к началу диска. Остальные данные (изображения, видео) следует хранить в отдельном разделе, и это обычно достигается путём отделения домашнего каталога (/home/пользователь) от системы (/).

Выбор и настройка файловых систем

Выбор лучшей файловой системы под особенности системы является очень важным, так как каждая файловая система имеет свои сильные стороны. В статье Файловые системы кратко рассматриваются наиболее популярные файловые системы. Вы можете также найти полезные статьи здесь.

Параметры монтирования

Параметр noatime может увеличить производительность любой файловой системы.

Другие параметры специфичны для конкретных ФС, поэтому смотрите соответствующие статьи:

Reiserfs

Параметр монтирования data=writeback увеличивает скорость, но это может привести к повреждению данных при отключении питания. Опция монтирования notail увеличивает пространство, используемое файловой системой, примерно на 5%, но и повышает общую скорость. Вы также можете уменьшить нагрузку на диск, располагая файловую систему и журнал на разных дисках. Сделать это можно в процессе форматирования: 

# mkreiserfs –j /dev/sda1 /dev/sdb1

Замените /dev/sda1 на раздел для журнала и /dev/sdb1 на раздел для данных. Вы можете узнать больше о ReiserFS в Funtoo Filesystem Guide.

Изменение параметров ядра

Есть несколько ключевых параметров, влияющих на производительность блочных устройств, смотрите sysctl#Virtual memory.

Планировщики ввода-вывода

Информация

Планировщик ввода-вывода (I/O) - это компонент ядра, который решает, в каком порядке операции блочного ввода-вывода отправляются на запоминающие устройства. Здесь полезно вспомнить особенности двух основных типов дисков, потому что цель планировщика ввода-вывода — оптимизировать способ обработки запросов на чтение:

  • У обычного жёсткого диска (HDD) есть вращающиеся диски и головка, которая физически перемещается в нужное место. Следовательно, задержки случайных операций довольно высоки и составляют от 3 до 12 мс (будь то высокопроизводительный серверный накопитель или накопитель портативного компьютера и в обход буфера записи контроллера диска), в то время как последовательный доступ обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность. Типичная пропускная способность жесткого диска составляет около 200 операций ввода-вывода в секунду (IOPS).
  • Твёрдотельный накопитель (SSD) не имеет движущихся частей, случайные операции выполняются так же быстро, как и последовательный доступ, обычно менее 0,1 мс, и он может обрабатывать несколько одновременных запросов. Типичная пропускная способность SSD превышает 10000 IOPS, что больше, чем требуется при обычных рабочих нагрузках.

Если есть много процессов, выполняющих запросы ввода-вывода к разным частям хранилища, могут быть сгенерированы тысячи операций ввода-вывода в секунду, в то время как обычный жесткий диск может обрабатывать только около 200 операций. Есть очередь запросов, которые должны ждать доступа к хранилищу. Поэтому здесь есть планировщики ввода-вывода, выполняющие оптимизацию.

Алгоритмы планирования

Одним из способов повышения пропускной способности является линеаризация доступа: упорядочивание ожидающих запросов по их логическим адресам и группировка самых близких из них. Исторически это был первый планировщик ввода-вывода Linux под названием elevator.

Проблема этого алгоритма в том, что он не оптимален для процесса, выполняющего последовательный доступ: чтение блока данных, его обработка в течение нескольких микросекунд, затем чтение следующего блока и так далее. Планировщик не знает, что процесс собирается прочитать другой блок поблизости и переходит к другому запросу от другого процесса в другом месте диска. Планировщик anticipatory решает проблему: он делает паузу на несколько миллисекунд в ожидании следующей операции чтения, прежде чем обработать другой запрос.

Хотя эти планировщики пытаются улучшить общую пропускную способность, они могут оставлять некоторые невезучие запросы в ожидании очень долгое время. Например, представьте, что большинство процессов отправляют запросы в начало диска, в то время как невезучий процесс делает запрос в другой конец диска. Это потенциально бесконечное откладывание процесса называется голоданием (starvation). Для повышения справедливости (fairness) был разработан алгоритм deadline. У него есть очередь, упорядоченная по адресу, аналогичная elevator, но если какой-либо запрос находится в этой очереди слишком долго, он перемещается в очередь «истёкших» запросов, упорядоченную по времени истечения. Планировщик сначала проверяет очередь «истёкших» запросов, обрабатывает запросы оттуда и только затем переходит в очередь elevator. Обратите внимание, что такая справедливость отрицательно сказывается на общей пропускной способности.

Completely Fair Queuing (CFQ) («абсолютно справедливая очередь») подходит к проблеме иначе, выделяя временной интервал и количество разрешённых запросов по очереди в зависимости от приоритета процесса, отправляющего их. Он поддерживает cgroups, что позволяет зарезервировать некоторый объём ввода-вывода для определённого набора процессов. Это особенно полезно для общего и облачного хостинга: пользователи, которые заплатили за определённое число IOPS, хотят получать свою долю, когда это необходимо. Кроме того, он простаивает в конце синхронного ввода-вывода в ожидании других ближайших операций, переняв эту функцию у anticipatory планировщика и внося некоторые улучшения. Планировщики anticipatory и elevator были выведены из эксплуатации из ядра Linux и заменены более продвинутыми альтернативами, представленными ниже.

Budget Fair Queuing (BFQ) основан на коде CFQ и содержит некоторые улучшения. Он не предоставляет диск каждому процессу на фиксированный отрезок времени, но назначает процессу «бюджет», измеряемый в количестве секторов, и использует эвристики. Это относительно сложный планировщик, он может быть более адаптирован для HDD и медленных SSD, поскольку его высокие накладные расходы на операцию, особенно если они связаны с медленным процессором, могут замедлять работу быстрых устройств. Цель BFQ в персональных системах состоит в том, чтобы при интерактивных задачах запоминающее устройство реагировало практически так же, как если бы оно простаивало. В своей конфигурации по умолчанию он ориентирован на обеспечение минимальной задержки, а не на достижение максимальной пропускной способности.

Kyber — относительно новый планировщик, созданный на основе методов активного управления очередью, используемых для сетевой маршрутизации. Реализация основана на «токенах», которые служат механизмом ограничения запросов. Токен очереди необходим для выделения запроса, он используется для предотвращения голодания. Dispatch-токен также необходим и ограничивает операции определённого приоритета на данном устройстве. Наконец, определяется целевая задержка чтения, и планировщик настраивается для достижения этой цели. Реализация алгоритма относительно проста и считается эффективной для быстрых устройств.

Планировщики ввода-вывода в ядре

Хотя некоторые из ранних алгоритмов уже списаны, официальное ядро Linux поддерживает ряд планировщиков ввода-вывода, которые можно разделить на две категории:

  • Планировщики с несколькими очередями доступны по умолчанию. Multi-Queue Block I/O Queuing Mechanism (blk-mq) отображает запросы ввода-вывода в несколько очередей, задачи распределяются по потокам и, следовательно, ядрам процессора. В рамках этого фреймворка доступны следующие планировщики:
    • None, где не применяется алгоритм организации очередей.
    • mq-deadline, адаптация планировщика deadline (смотрите ниже) к многопоточности.
    • Kyber
    • BFQ
  • Планировщики с одной очередью являются наследием:
    • NOOP — это простейший планировщик, он вставляет все входящие запросы ввода-вывода в простую очередь FIFO и реализует объединение запросов. В этом алгоритме нет переупорядочивания запроса на основе номера сектора. Поэтому его можно использовать, если упорядочение выполняется на другом уровне, например, на уровне устройства, или, если это не имеет значения, например для SSD.
    • Deadline
    • CFQ
Примечание: Планировщики с одной очередью были удалены в Linux 5.0.

Изменение планировщика ввода-вывода

Примечание: Лучший выбор планировщика зависит как от устройства, так и от конкретной рабочей нагрузки. Кроме того, пропускная способность в МБ/с — не единственный показатель производительности: deadline или fairness ухудшают общую пропускную способность, но могут улучшить скорость реакции системы. Тестирование производительности может быть полезным для определения производительности каждого планировщика ввода-вывода.

Чтобы посмотреть список доступных планировщиков и текущий планировщик (в квадратных скобках): 

$ cat /sys/block/sda/queue/scheduler
mq-deadline kyber [bfq] none

Чтобы посмотреть доступные планировщики для всех устройств: 

$ grep "" /sys/block/*/queue/scheduler
/sys/block/pktcdvd0/queue/scheduler:none
/sys/block/sda/queue/scheduler:mq-deadline kyber [bfq] none
/sys/block/sr0/queue/scheduler:[mq-deadline] kyber bfq none

Чтобы изменить планировщик на bfq для устройства sda: 

# echo bfq > /sys/block/sda/queue/scheduler

Процесс изменения планировщика ввода-вывода в зависимости от того, вращающийся ли диск или нет, может быть автоматизирован и сохранён между перезагрузками. Например, приведенное ниже правило udev устанавливает для планировщика значение none для NVMe, mq-deadline для SSD/eMMC и bfq для вращающихся дисков: 

/etc/udev/rules.d/60-ioschedulers.rules
# set scheduler for NVMe
ACTION=="add|change", KERNEL=="nvme[0-9]n[0-9]", ATTR{queue/scheduler}="none"
# set scheduler for SSD and eMMC
ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]*|mmcblk[0-9]*", ATTR{queue/rotational}=="0", ATTR{queue/scheduler}="mq-deadline"
# set scheduler for rotating disks
ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]*", ATTR{queue/rotational}=="1", ATTR{queue/scheduler}="bfq"

Перезагрузитесь или загрузите новые правила.

Настройка планировщика ввода-вывода

Каждый планировщик ввода-вывода имеет свои собственные параметры, такие как время задержки, время истечения срока действия или параметры FIFO. Они помогают адаптировать алгоритм к конкретной комбинации устройства и рабочей нагрузки. Обычно это делается для достижения более высокой пропускной способности или меньшей задержки при заданном использовании. Параметры и их описание можно найти в документации ядра.

Чтобы посмотреть доступные настройки для устройства, в примере ниже sdb, который использует deadline, используйте: 

$ ls /sys/block/sdb/queue/iosched
fifo_batch  front_merges  read_expire  write_expire  writes_starved

Чтобы улучшить пропускную способность deadline за счёт задержки, можно увеличить fifo_batch с помощью команды: 

# echo 32 > /sys/block/sdb/queue/iosched/fifo_batch

Настройка управления питанием

При работе с традиционными вращающимися дисками (HDD) вы можете полностью уменьшить или отключить функции энергосбережения.

Уменьшение числа операций чтения/записи

Избегание ненужного доступа к медленным накопителям полезно для производительности, а также увеличивает срок службы устройств, хотя на современном оборудовании разница в ожидаемом сроке службы обычно незначительна.

Примечание: 32ГБ SSD с посредственным 10-кратным коэффициентом усиления записи (write amplification factor), стандартным циклом записи/стирания 10000 и записью 10ГБ данных в день, будет иметь ожидаемый срок службы 8 лет. Это становится лучше с более крупными SSD и современными контроллерами с меньшим усилением записи. Посмотрите также этот эксперимент на выносливость при рассмотрении вопроса о том, действительно ли необходима какая-либо конкретная стратегия для ограничения записи на диск.

Медленная запись на диск

Пакет iotop позволяет сортировать процессы по уровню записи на диск и показывать, сколько и как часто программы записывают на диск. Подробнее смотрите iotop(8).

Перемещение файлов в tmpfs

Можно переместить файлы, такие как профиль вашего браузера, в файловую систему tmpfs, чтобы улучшить отзывчивость приложения, поскольку все файлы теперь хранятся в оперативной памяти:

Файловые системы

Смотрите статью для соответствующей файловой системы, например Ext4#Improving performance и XFS (Русский)#Производительность.

Подкачка

Смотрите Swap (Русский)#Производительность.

Интервал writeback и размер буфера

Смотрите Sysctl#Virtual memory.

Планирование ввода-вывода с ionice

Многие задачи, такие как резервное копирование, не требуют маленьких задержек ввода-вывода или высокой пропускной способности для выполнения своей задачи, их можно классифицировать как фоновые задачи. С другой стороны, быстрый ввод-вывод необходим для хорошей отзывчивости пользовательского интерфейса на рабочем столе. Поэтому полезно уменьшить пропускную способность, доступной для фоновых задач, когда ввода-вывод нужен для других задач. Это может быть достигнуто использованием планировщика ввода-вывода Linux CFQ, который позволяет устанавливать различные приоритеты для процессов.

Приоритет ввода-вывода фонового процесса можно снизить до уровня «Ожидание» («Idle»), запустив его используя 

# ionice -c 3 command

Подробности доступны в кратком введении в ionice и ionice(1).

Процессор

Оверклокинг

Разгон процессора (оверклокинг) улучшает его вычислительную производительность за счёт увеличения его пиковой тактовой частоты. Возможность разгона зависит от комбинации модели процессора и модели материнской платы. Чаще всего это делается через BIOS. У разгона тоже есть недостатки и риски, так что выполнять его не рекомендуется.

Многие чипы Intel неправильно сообщают о своей тактовой частоте в acpi_cpufreq и большинстве других утилит. Это приводит к появлению большого количества сообщений в dmesg, чего можно избежать, выгрузив и занеся в чёрный список модуль ядра acpi_cpufreq. Чтобы узнать тактовую частоту, используйте i7z из пакета i7z. Для проверки корректности работы разогнанного процессора рекомендуется провести стресс-тестирование.

Изменение частоты процессора

Смотрите Управление частотой процессора.

Настройка стандартного планировщика (CFS) для улучшения отзывчивости

Планировщик по умолчанию в ядре Linux — CFS.

По умолчанию он настроен на высокую пропускную способность, из-за чего десктопные приложения могут подвиснуть при большой загрузке на процессор.

Пакет cfs-zen-tweaksAUR содержит скрипт, который настраивает CFS на использование тех же настроек, что и ядро linux-zen. Чтобы запустить его при загрузке системы, включите и запустите службу set-cfs-tweaks.service.

Другие планировщики

  • MuQSS — Multiple Queue Skiplist Scheduler. Available with the -ck patch set developed by Con Kolivas.
Unofficial user repositories/Repo-ck || linux-ckAUR
  • PDS — Priority and Deadline based Skiplist multiple queue scheduler focused on desktop responsiveness.
https://cchalpha.blogspot.com/ || linux-pdsAUR

Ядро реального времени

Некоторые приложения, такие как запуск ТВ-тюнера в разрешении Full HD (1080p), могут выиграть от использования ядра с функционалом реального времени.

Настройка приоритета процессов

Смотрите также nice(1) и renice(1).

Ananicy

Ananicy — демон, доступный в пакете ananicy-gitAUR или ananicy-cppAUR, предназначенный для автоматической настройки приоритета.

cgroups

Смотрите cgroups.

Cpulimit

Cpulimit — программа, ограничивающая использование процессора для определённого процесса. После установки cpulimit вы можете ограничить использование ЦП процессами по их PID, используя шкалу от 0 до 100, умноженную на число ядер вашего процессора. Например, если у вас восьмиядерный процессор, то вы можете задать значение от 0 до 800. Использование: 

$ cpulimit -l 50 -p 5081

irqbalance

Цель irqbalance — распределить аппаратные прерывания между процессорами в многопроцессорной системе для повышения производительности. Его можно контролировать с помощью службы irqbalance.service.

Отключение защиты от уязвимостей

Важно: Не применяйте этот параметр без понимания уязвимостей, которые он открывает. Более подробную информацию смотрите здесь и здесь.

Отключение защиты от уязвимостей процессора может улучшить производительность. Используйте следующий параметр ядра для отключения всех защит: 

mitigations=off

Описание всех опций, которые он переключает, доступно на kernel.org. Вы можете использовать spectre-meltdown-checkerAUR для проверки наличия уязвимостей.

Примечание: При использовании процессора Intel поколения 10 и новее или AMD Ryzen 1 и новее ускорение от отключения защиты будет лишь в пределах 5%, а не 25%, как в предыдущих поколениях. Смотрите общий обзор на начало 2021 года, тест Rocket Lake и тест Alder Lake

Графика

Настройка Xorg

Производительность графики может зависеть от настроек в xorg.conf(5); смотрите статьи NVIDIA, ATI, AMDGPU и Intel. Неправильные настройки могут помешать запуску Xorg, поэтому будьте осторожны.

Настройка Mesa

Производительность драйверов Mesa можно настроить через drirc. Есть инструменты с графическим интерфейсом:

  • adriconf (Advanced DRI Configurator) — Записывает опции в стандартный файл drirc.
https://gitlab.freedesktop.org/mesa/adriconf/ || adriconf
  • DRIconf — Апплет конфигурации для Direct Rendering Infrastructure. Позволяет настраивать параметры производительности и визуального качества OpenGL на уровне драйвера, экрана и/или приложения.
https://dri.freedesktop.org/wiki/DriConf/ || driconfAUR

Аппаратное ускорение видео

Аппаратное ускорение видео даёт возможность декодировать или кодировать видео с помощью видеокарты.

Оверклокинг

Как и с процессорами, разгон видеокарт может напрямую улучшить производительность, но обычно делать его не рекомендуется. В AUR есть несколько пакетов: rovclockAUR (для ATI), rocm-smi-libAUR (для новых AMD), nvclockAUR (старые NVIDIA до Geforce 9), nvidia-utils (для новых NVIDIA).

Смотрите AMDGPU#Overclocking или NVIDIA/Советы и приёмы#Включение разгона.

Включение PCI Resizable BAR

Примечание:
  • На некоторых системах включение PCI Resizable BAR может привести к значительной потере производительности. Проведите тестирование, чтобы убедиться, что производительность действительно увеличивается.
  • CSM в настройках UEFI должен быть отключен.

Спецификация PCI позволяет использовать базовые адресные регистры (Base Address Registers, BAR'ы) большего размера для предоставления доступа к памяти PCI-устройств контроллеру PCI. Доступ ко всей видеопамяти повышает производительность, а также позволяет задействовать оптимизации в графическом драйвере. Комбинация Resizable BAR, Above 4G Decoding и оптимизаций в драйвере — это то, что AMD называет AMD Smart Access Memory, которая изначально стала доступна на материнских платах с набором микросхем AMD Series 500, а затем была добавлена в AMD Series 400 Intel Series 300 и более поздние через обновления UEFI. Этот параметр может быть доступен не на всех материнских платах и, как известно, иногда вызывает проблемы с загрузкой на некоторых платах.

Если BAR имеет размер 256M, функция не включена или не поддерживается: 

# dmesg | grep BAR=
[drm] Detected VRAM RAM=8176M, BAR=256M

Найдите и включите опцию, которая обычно называется «Above 4G Decode» или «>4GB MMIO» в настройках вашей материнской платы, и после этого BAR должен стать больше: 

# dmesg | grep BAR=
[drm] Detected VRAM RAM=8176M, BAR=8192M

Оперативная память, подкачка и обработка нехватки памяти

Тактовая частота и тайминги

Память может работать с разными тактовыми частотами и таймингами, которые можно настроить в BIOS. Производительность памяти зависит от обоих значений. Выбор максимальной предустановки, представленной BIOS, обычно улучшает производительность по сравнению с настройкой по умолчанию. Обратите внимание, что увеличение частоты до значений, не поддерживаемых производителем материнской платы и оперативной памяти, является разгоном, и при этом возникают аналогичные риски и недостатки (смотрите #Оверклокинг).

Корневая ФС на ОЗУ-оверлее

Если система загружается с медленно записывающего носителя (USB, HDD) и требования к хранилищу небольшие, можно разместить корневую файловую систему в оперативной памяти, сделав её оверлеем поверх реального корня, хранящегося на диске. Это может сильно повысить производительность ценой ограничения доступного для записи места. Смотрите liverootAUR.

zram или zswap

Модуль ядра zram (ранее известный как compcache) предоставляет сжатое блочное устройство в ОЗУ. Если использовать его как подкачку, в памяти поместится намного больше информации, но увеличится нагрузка на процессор. Но это всё равно работает быстрее чем подкачка на жёстком диске. Если система активно использует подкачку, это может повысить отзывчивость. Использование zram также является хорошим способом уменьшить количество циклов чтения/записи на диск при размещении подкачки на SSD.

Аналогичные преимущества (с аналогичными затратами) можно получить с использованием zswap вместо zram. Они в целом похожи по назначению, но работают по-разному: zswap работает как сжатый кэш ОЗУ и не требует (и не допускает) обширной конфигурации в пространстве пользователя. Подробнее о различиях можно почитать в статье Zswap (Русский).

Совет: Так как zswap включен по умолчанию, перед включением zram его стоит отключить, чтобы он не работал как кэш подкачки перед zram. Включение их обоих также приводит к отображению некорректной статистики в zramctl(8), и zram остаётся в основном неиспользуемым, потому что zswap перехватывает и сжимает страницы памяти до того как они попадут в zram.

Пример: чтобы настроить одно устройство zram со сжатием lz4 с ёмкостью 32 ГиБ и приоритетом выше обычного (только для текущего сеанса): 

# modprobe zram
# echo lz4 > /sys/block/zram0/comp_algorithm
# echo 32G > /sys/block/zram0/disksize
# mkswap --label zram0 /dev/zram0
# swapon --priority 100 /dev/zram0

Для выключения можно перезагрузиться или выполнить 

# swapoff /dev/zram0
# rmmod zram

Подробное объяснение всех шагов, опций и потенциальных проблем описано в официальной документации модуля zram.

Пакет zram-generator предоставляет юнит [email protected] для автоматической инициализации устройства zram без необходимости включать/запускать шаблон или его экземпляры. Подробнее о том, как его использовать, можно почитать здесь:

«Генератор будет вызван systemd на ранней стадии загрузки», так что использование сводится к простому созданию файла конфигурации и перезагрузке. Пример конфигурации можно посмотреть в /usr/share/doc/zram-generator/zram-generator.conf.example. Вы также можете посмотреть статус подкачки ваших настроенных устройств /dev/zramN путём проверки статуса юнитов systemd-zram-setup@zramN.service.

Пакет zramswapAUR предоставляет автоматический скрипт для настройки подкачки с высоким приоритетом и размером по умолчанию 20% от размера ОЗУ вашей системы. Чтобы делать это автоматически при каждой загрузке, включите службу zramswap.service.

Также есть пакет zramdAUR, позволяющий автоматически настроить zram с использованием сжатия zstd по умолчанию, его конфигурацию можно изменить в /etc/default/zramd. Его можно запустить при загрузке системы, включив службу zramd.service.

Подкачка в zram с использованием правила udev

Пример ниже показывает, как настроить подкачку на zram автоматически при загрузке с помощью одного правила udev. Для этого не требуется дополнительных пакетов.

Сперва включите модуль: 

/etc/modules-load.d/zram.conf
zram

Настройте количество требуемых устройств /dev/zram. 

/etc/modprobe.d/zram.conf
options zram num_devices=2

Создайте правило udev. 

/etc/udev/rules.d/99-zram.rules
KERNEL=="zram0", ATTR{disksize}="512M" RUN="/usr/bin/mkswap /dev/zram0", TAG+="systemd"
KERNEL=="zram1", ATTR{disksize}="512M" RUN="/usr/bin/mkswap /dev/zram1", TAG+="systemd"

Добавьте /dev/zram в ваш fstab. 

/etc/fstab
/dev/zram0 none swap defaults 0 0
/dev/zram1 none swap defaults 0 0

Использование памяти видеокарты

В том маловероятном случае, когда у вас очень мало ОЗУ и много лишней видеопамяти, можно использовать последнюю в качестве подкачки. Смотрите Swap on video RAM.

Повышение отзывчивости системы в условиях нехватки памяти

В традиционной системе GNU/Linux, особенно для графических рабочих станций, когда выделенная память оказывается перегружена (overcommitted), общая отзывчивость системы может упасть до почти непригодного для использования состояния раньше чем успеет сработать встроенный в ядро OOM-киллер или освободится достаточно памяти (что вряд ли произойдёт быстро, так как у вас с трудом получится закрыть ресурсоёмкие приложения в условиях плохой отзывчивости системы). Поведение также зависит от конкретных настроек и условий, возврат к нормальному состоянию отклика может занять от нескольких секунд до более получаса, что может быть болезненным при ожидании в серьёзном сценарии, например во время презентации на конференции.

Совет: Проверьте, имеет ли /proc/sys/vm/oom_kill_allocating_task значение 0, и подумайте о его изменении. [1]

Хотя поведение ядра и пользовательского пространства в условиях нехватки памяти может улучшиться в будущем, как это обсуждается в списках рассылки kernel и Fedora, пользователи могут использовать более эффективные варианты, чем полный сброс системы или настройка sysctl параметров vm.overcommit_*:

  • Запустить OOM-киллер вручную, с помощью Magic SysRq key — Alt+SysRq+f.
  • Использовать OOM-демон для решения этих проблем автоматически (или в интерактивном режиме).
Важно: Запуск OOM-киллера для уничтожения запущенных приложений может привести к потере несохранённой работы. Вам решать, набраться ли терпения и подождать в надежде, что приложения наконец-то освободят память, или как можно скорее вернуть в отзывчивое состояние систему, не отвечающую на запросы.

Иногда пользователь может предпочесть демон OOM в пространстве пользователя вместо SysRq, потому что в OOM-киллере ядра вы не можете установить приоритет того, какие процессы убивать (или не убивать). Список некоторых демонов OOM:

  • systemd-oomd — Предоставляется systemd как systemd-oomd.service, который использует cgroups-v2 и pressure stall information (PSI) для мониторинга и принятия мер до того, как запустится OOM-киллер в ядре.
https://github.com/systemd/systemd, systemd-oomd(8) || systemd
  • earlyoom — Простая реализация OOM-киллера, написанная на C.
https://github.com/rfjakob/earlyoom || earlyoom
  • oomd — Реализация OOM-киллера на основе PSI, требует ядро Linux версии 4.20+. Конфигурация в JSON и довольно сложна. Используется в производственной среде Facebook.
https://github.com/facebookincubator/oomd || oomdAUR
  • nohang — Сложный обработчик OOM, написанный на Python, с опциональной поддержкой PSI, более настраиваемый чем earlyoom.
https://github.com/hakavlad/nohang || nohang-gitAUR
  • low-memory-monitor — GNOME developer's effort that aims to provides better communication to userspace applications to indicate the low memory state, besides that it could be configured to trigger the kernel OOM-killer. Based on PSI, requires Linux 5.2+.
https://gitlab.freedesktop.org/hadess/low-memory-monitor/ || low-memory-monitor-gitAUR
  • uresourced — Небольшой демон, который включает защиту ресурсов на базе cgroups для активного графического пользовательского сеанса.
https://gitlab.freedesktop.org/benzea/uresourced || uresourcedAUR

Сеть

Сторожевые таймеры

Как пишет Wikipedia:ru:Сторожевой таймер:

Сторожевой таймер (watchdog) — аппаратно реализованная схема контроля над зависанием системы. Представляет собой таймер, который периодически сбрасывается контролируемой системой. Если сброса не произошло в течение некоторого интервала времени, происходит принудительная перезагрузка системы.

Многим пользователям эта функция нужна из-за критически важной роли их системы (например, серверов) или из-за отсутствия возможности сброса питания (например, встроенных устройств). Таким образом, эта функция требуется для хорошей работы в некоторых ситуациях. С другой стороны, обычным пользователям (например, настольным компьютерам и ноутбукам) эта функция не нужна, и они могут ее отключить.

Чтобы отключить сторожевые таймеры (как программные, так и аппаратные), добавьте nowatchdog к параметрам загрузки.

Для проверки изменений выполните: 

# cat /proc/sys/kernel/watchdog

или: 

# wdctl

После отключения сторожевых таймеров можно дополнительно избавиться от загрузки модуля, отвечающего за аппаратный сторожевой таймер. Чтобы сделать это, занесите соответствующий модуль в чёрный список, например iTCO_wdt.

Примечание: Некоторые пользователи сообщали, что параметр nowatchdog не работает должным образом, но они успешно отключили сторожевой таймер (по крайней мере, аппаратный), занеся в черный список вышеупомянутый модуль.

Это ускорит загрузку и завершение работы системы, потому что загружается на один модуль меньше. Кроме того, отключение сторожевых таймеров увеличивает производительность и снижает энергопотребление.

Для более подробной информации смотрите [2], [3], [4] и [5].

Смотрите также