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Linux性能優化大師

為了解決cpu使用率正常的問題，作者趙永剛 這樣論述：

性能調優有時被稱為「黑色藝術」，因為有時有效地調整一個系統，要求具有更深層次的知識，且需要了解一個系統的硬件和軟件組成以及系統之間的相互作用。性能優化是針對特定環境來定制系統的配置過程，或者是讓某個特定的應用程序得到更好的響應時間或吞吐量的過程。本書首先對Linux操作系統進行了深入剖析，並對最常用的企業監控工具Benchmark及其他監控工具進行了詳細的介紹，此外分析了系統中識別和分析瓶頸的過程，最后闡述如何使用性能衡量工具，以及如何對系統4大子系統進行調整，使系統以最優狀態應對不同的工作環境。本書適合廣大Linux用戶深入學習，並適合計算機專業本科、碩士等專業的學生學習參考。趙永剛，200

6-2008年期間主要從事思科網絡研究，並在2008年獲得思科CCNA與CCNP國際認證。2009至今一直在從事Linux系統的研究，並在2009年和2010年分別獲得紅帽RHCE和RHCA國際認證。 第1章深入理解Linux操作系統1 1.1 Linux進程管理1 1.1.1 什麼是進程2 1.1.2 進程的生命周期2 1.1.3 線程3 1.1.4 進程優先級和nice等級4 1.1.5 上下文切換4 1.1.6 中斷處理5 1.1.7 進程狀態5 1.1.8 進程的內存段6 1.1.9 LinuxCPU調度程序7 1.2 Linux內存體系結構8 1.2.1 物理內存和

虛擬內存8 1.2.2 虛擬內存管理10 1.3 Linux文件系統12 1.3.1 虛擬文件系統12 1.3.2 文件系統日志13 1.3.3 Ext213 1.3.4 Ext315 1.3.5 Ext415 1.3.6 XFS18 1.3.7 Btrfs19 1.3.8 JFS20 1.3.9 ReiserFS20 1.4 Linux磁盤I/O子系統20 1.4.1 I/O子系統的體系結構20 1.4.2 Cache20 1.4.3 塊層23 1.4.4 I/O設備驅動程序25 1.4.5 RAID與文件系統26 1.5 Linux網絡子系統26 1.5.1 網絡化的實現26 1.5.2

TCP/IP30 1.5.3 Offload32 1.5.4 Bonding模塊32 1.6 了解Linux性能度量標准32 1.6.1 處理器度量標准32 1.6.2 內存度量標准33 1.6.3 塊設備度量標准34 1.6.4 網絡接口度量標准34 第2章 監控工具35 2.1 介紹35 2.2 工具功能概述35 2.3 監控工具36 2.3.1 top36 2.3.2 uptime38 2.3.3 ps、pstree38 2.3.4 free43 2.3.5 mpstat44 2.3.6 vmstat46 2.3.7 iostat50 2.3.8 netstat、ss53 2.3.9 s

ar58 2.3.10 numastat70 2.3.11 pmap72 2.3.12 iptraf73 2.3.13 tcpdump和wireshark76 2.3.14 strace和ltrace92 2.3.15 gnuplot97 2.3.16 GnomeSystemMonitor106 2.3.17 KDESystemGuard114 第3章 Benchmark工具123 3.1 CPU2006124 3.1.1 安裝與運行126 3.1.2runspec命令130 3.1.3配置文件139 3.2STREAM167 3.2.1什麼是STREAM167 3.3Bonnie++172

3.4Netperf177 3.4.1Netperf介紹177 3.4.2Netperf設計178 3.4.3CPU使用率179 3.4.4全局命令行選項181 3.4.5使用Netperf測量「批量數據」傳輸186 3.4.6使用Netperf測量「請求／響應」192 3.4.7使用netperf來測試總體性能196 3.4.8使用netperf測量雙向傳輸201 3.4.9omni測試203 3.4.10其他的nerperf測試206 第4章分析性能瓶頸208 4.1識別系統瓶頸208 4.1.1收集信息208 4.1.2分析服務器性能210 4.2CPU瓶頸210 4.2.1查找CPU瓶

頸211 4.2.2SMP211 4.2.3性能調整選項211 4.3內存瓶頸212 4.3.1查找內存瓶頸212 4.3.2性能調整選項213 4.4磁盤瓶頸214 4.4.1查找磁盤瓶頸214 4.4.2性能調整選項216 4.5網絡瓶頸216 4.5.1查找網絡瓶頸216 4.5.2性能調整選項217 第5章調整操作系統218 5.1調整原則218 5.1.1變更管理219 5.2安裝注意事項219 5.2.1安裝219 5.2.2檢查當前的配置220 5.2.3最小化資源使用227 5.2.4SELinux231 5.2.5編譯內核232 5.3更改內核參數233 5.3.1proc文

件系統233 5.3.2存儲參數的位置235 5.3.3使用sysctl命令235 5.4調整處理器子系統235 5.4.1調整進程優先級236 5.4.2CPU親和力237 5.4.3 平衡中斷240 5.4.4NUMA系統240 5.5調整內存子系統243 5.5.1內存回收（設置內核交換和刷新臟數據行為）243 5.5.2調整swap245 5.5.3HugeTLBfs247 5.5.4內存同頁合並250 5.6調整磁盤子系統252 5.6.1安裝Linux前的硬件注意事項252 5.6.2I/O調度的調整和選擇254 5.6.3文件系統的選擇和調整258 5.6.4虛擬化存儲261 5

.7調整網絡子系統263 5.7.1網卡綁定263 5.7.2巨幀265 5.7.3速度與雙工模式266 5.7.4增加網絡緩沖區268 5.7.5增加數據包隊列270 5.7.6增加傳輸隊列長度270 5.7.7配置offload271 5.7.8Netfilter對性能的影響272 5.7.9流量特性的注意事項275 5.7.10額外的TCP/IP調整276 5.8限制資源使用278 Linux是由來自世界各地的開發者共同開發的一個開源的操作系統。它的源代碼是免費提供的，可以在GNU通用公共許可證（GPL）下使用。有些公司將操 作系統以發行版的方式提供給用戶使用，比如Re

d Hat、Novell等。桌面級Linux發行版和企業級Linux發行版都可以從網絡上免費下載。在 過去的十幾年里，Linux已經進入全球范圍內許多企業的數據中心。Linux操作系統同時也適合科研和企業用戶群體。Linux是目前最通用的操作系 統。你可以在嵌入式系統上找到Linux，比如防火牆、手機、大型機等。當然，Linux操作系統的性能對於科研和企業用戶來說已經成為一個熱門話題。然 而，計算一個全球性的氣象預報與操作系統上的數據庫相比對主機有着不同的需求。Linux必須能夠以最 佳性能適應所有可能的使用場景。大多數Linux發行版中一般都包含調整參數，以適應所有用戶。現在大多數企業應用程

序都可以在Linux上使用，包括文件和打印服務器、數據服務器、Web服務器及郵件服務器等。我 們需要對企業級服務器上使用的Linux進行性能監控，在必要的時候，對服務器做出調整以移除影響用戶的瓶頸。本書介紹了調整Linux的方法，你可以使 用工具監控和分析服務器的性能，為特定服務器的應用程序調整關鍵參數。本書主要介紹如何分析和調整Linux操作系統，讓運行在這些系統上的任何類型的應 用程序產生優異的性能。本書在測試環境中使用的調整參數、基准測試結果、監控工具，都是基於Red Hat Enterprise Linux 6.x 64位系統的。但是，本書中的信息幾乎對於所有的Linux硬件平台都是有

幫助的。什麼是性能調優性能調優有時被稱為「黑色藝術」，因為有時有效地調整一個系統，要求具有更深層次的知識，且需要了解一個系統的硬件和軟件組成，以及系統之間的相互作用。性能優化是針對特定環境來定制系統的配置過程，或者是讓某個特定的應用程序得到更好的響應時間或吞吐量的過程。首先，必須先建立調優的目標。用戶需要交互式使用系統？需要頻繁讀寫數據庫？權衡這些之后，對系統進行調整以實現既具有高吞吐量又具有較低的延時（快速的響應時間）。實時應用程序需要可預測的延遲，那麼調整系統可以最小化延遲或消除不可預知的延遲。另 一方面，人為因素也要考慮。有時可能需要對預測的性能和實際系統效率進行改善。系統處理並不關心是

達到了5%的使用率還是95%的使用率，但要對哪些情況 是更可取的有一個明確的意見。通常，性能調優是為了消除造成數據傳輸速度慢的阻塞。將設備的工作量分布到一天的時間當中可以解決在高峰時期系統資源的稀缺 問題。性能管理是指在確認計算機資源充足的情況下有效地實現所有用戶的商業需求。作為性能管理過程的一部分，你需要確認什麼是一個系統可接受的性能。用戶可能對系統性能有着不切實際的期望，但由於硬件或其他因素的物理特性而導致的系統性能下降是無法彌補的。准備書面性能調整文檔在開始性能調優之前，建立書面的性能調整文檔是非常重要的，可以包含以下要素：具體的可實現的目標可接受的最低性能標准可重復測量的度量和正常變化

操作方法 通知機制在 設計期間准備性能調整文檔的時候，要會識別和避免陷阱。不要考慮某些狹隘的問題，如「我怎樣減少CPU使用率？」應該問「你的商業/企業目標是什麼？」有 時用戶很難對工作流程或工作負載進行控制。公司政策也有可能致使最 好的管理計划變得毫無價值。技術培訓有時是一個有效的工具，可以與用戶建立合作，讓他們知道為什麼要遵守特定規則或限制。當你建立調整系統文檔 時，最重要的事情之一就是：使用什麼標准來衡量系統的性能，並將得到的基准性能數據保存起來，以便以后進行比較。在進行任何調整工作之前更好地定義度量是 必需的，通過對使用程序的調整尋找簡單的可被測量的度量或已經被報道的度量。有時越簡單的度

量，越有可能發現有用的東西。度量也應該是相關的。例如，如果 你的度量是「總共CPU時間」，並且目標是減少一個應用程序使用CPU的總時間，你可能為了達到目標使用一個較慢的存儲子系統，但是這不是一個能夠讓終端 用戶滿意的方案。詢問客戶，通過描述商業層的目標，可以幫助你找出測量特定應用的性能所需要使用的適當的度量。一旦選定了要使用的度量，要明確地確定度量單位以避免混亂。當獲得這些度量的基線值時要考慮以下問題：在系統測試過程中度量值是什麼？應用程序運行期間度量值是什麼？什麼是度量的正常變化？本書的結構為了幫助Linux新手和Linux運維人員對性能調優有深入的了解並能很快上手，本書通過以下結構組織內容

。第1章，「深入理解Linux操作系統」本章介紹了影響系統性能的因素和Linux操作系統管理系統資源的方式。還介紹了系統中需要量化的幾個重要性能指標。第2章，「監控工具」本章涵蓋了系統最常用的調優監控工具。介紹了可用於Linux測量和分析系統性能的各種工具。第3章，「Benchmark工具」本章詳細介紹了當前企業中使用的主流工具Benchmark。第4章，「分析性能瓶頸」本章介紹了在系統中識別和分析瓶頸的過程。第5章，「調整操作系統」本章介紹了操作系統的基本知識及如何使用性能衡量工具，以及如何對系統4大子系統進行調整，使系統以最優狀態應對不同的工作環境。

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設計以物理特性為基礎的物聯網入侵偵測系統

為了解決cpu使用率正常的問題，作者吳鑑軒 這樣論述：

隨著物聯網(Internet of Things簡稱IoT)的發展，與人工智能(Artificial Intelligence簡稱AI)的迅速成長，AI技術在人臉辨識或是車牌辨識上都是日常中常見的應用，AI的普及不僅是使人們的生活變得更加便利，也是提供了一個新興的分析、解決問題的方法。近來物聯網的裝置數量與日俱增，在智慧居家、工廠、或是農業，物聯網正在走進我們的生活，許多產業鏈也能夠透過物聯網的技術讓生產環境更加穩定，進而提升生產效率，在物聯網對人們的影響愈大的同時，物聯網的安全性問題也更倍加重視。物聯網的安全性問題從保護通訊中資料安全的加密演算法，例如常見的WPA2等，到對晶片內程式碼的防

護防止駭客將惡意程式寫入晶片的TrustZone等，都是可以使物聯網使用更加安全的方式，但當加密演算法或其他保護機制遭到破解後，物聯網系統便會失去保護，於是本研究在這些保護機制外設計了一個以物聯網裝置的物理特性作為基礎的入侵偵測方法。並透過三個不同的惡意入侵情境說明如何偵測出惡意入侵以發生，在情境一中我們發現當物聯網裝置被盜用資源時，其溫度與CPU使用率都會有所上升，情境二中透過機器學習的方式，在監控系統不知道物聯網系統的判斷邏輯的情況下也可以透過收集物聯網裝置收到的封包資訊去判斷出其下達的指令是否合理，在我們的情境中監控系統預測的結果準確性可以達到97%以上。在情境三中，透過收集訊號強度的資

訊訓練機器學習的模型，監控系統分辨出此封包是由正常裝置或是異常的裝置發出的準確性也可以達到95%以上，另外為了針對訊號強度會變化的特性，我們也做了讓目前的訊號強度資訊與前五分鐘的資訊相比，進而判斷是否以被惡意裝置入侵，實驗結果中監控系統可以在惡意裝置發出約兩個封包時抓出有惡意入侵發生。