在 Linux 中使用 Azure Premium 存储的基本优化指南

Note

以下测试和结果都是基于 CentOS 6.5。对于其他版本，请参考本文档，并自行进行相关测试。

1. 建议使用最新的内核版本

   一般情况下，新的内核版本能解决老版本中存在的问题，添加对新出现硬件的支持，以及改进对硬件的支持程度。
   建议使用你当前 Linux 发行版本中最新的内核版本；如有可能，定期更新到大版本中最新的补丁版本。

2. 更新 Linux LIS 驱动

   官方文档中提到，CentOS 和 Oracle 特定的发行版本，需要更新 LIS 以支持 Premium storage。具体如下图所示：

   

   高级存储：适用于 Azure 虚拟机工作负荷的高性能存储

3. 在磁盘分区时，与设备的页大小对齐

   在 2.6.32-431.29.2.el6.x86_64 的内核中，fdisk 默认还是使用柱面为边界来分区；如果柱面与 SSD 磁盘的页大小没有对齐，文件系统层面的一个 IO，可能会在设备层产生额外的开销，影响读写响应时间。

   以下是 CentOS 6.5 执行 fdisk 不带参数时的警告信息。

   

   以下是通过不同参数进行磁盘分区后，使用 fdisk -u -c -l 的结果。/dev/sdc1 是从磁盘的第二个 1024k 开始的，/dev/sdd1 则是从第二个 8k 开始的。一般来讲，这个边界对齐最好是 128K 的偶数倍。

   复制

   #fdisk -u -c /dev/sdc
   #fdisk /dev/sdd
   

   

   在 CentOS 7 以后，fdisk 默认就使用了以 512Bytes 的 Sector 大小为单位来显示，分区时也默认从第 2048 个 sector 开始划第一个分区。所以不必担心 SSD 还会有边界对齐问题，使用默认命令 fdisk 即可。

   参考该文档：Improving performance/Storage devices

4. 文件系统格式

   在 CentOS 7 以后，默认使用 XFS 作为文件系统格式。在 CentOS 6 中，推荐使用 ext4 或者 XFS。

5. 挂载选项

   Write barrier 是用来保证内存中数据以正确顺序写入磁盘，以防止突然断电而引起的数据不一致问题。如果在新建磁盘时设置的 cache 规则为 none 或者 readonly, 完全可以禁用该功能，因为数据会不经过 cache 直接写入 Azure Premium Storage 底层的磁盘。

   noatime/relatime : atime 是文件属性中的访问时间。每次文件被访问，该时间就会被更改。如果文件被频繁访问，那花费在记录该时间上的时间也很可观，会影响 IO 的效率。

   如果应用不需要比较文件访问时间，建议将其禁止；若因为某些原因要保持 atime 更新，可以设置 relatime，将 atime 设置成和 mtime 一起更新。

   Note

   在 Azure 提供的 CentOS 7 版本以后，默认挂载选项已经设置成 relatime。

   操作方法：

   命令行中使用

   复制

   #mount -o noatime,barrier=0 /dev/sdxn /mount/point
   

   或者

   复制

   #mount -o relatime,barrier=0 /dev/sdxn /mount/point
   

   在挂载配置文件中更改

   复制

   #vi /etc/fstab
   /dev/sdxn   /mount/point     ext4   noatime,barrier=0   0 0 
   

   或者

   复制

   /dev/sdxn   /mount/point    ext4    relatime,barrier=0  0 0 
   

   Discard : 用来决定是否在有数据被删除时对 SSD block 进行整理，以备后续数据写入时提高速度；但如果小文件删除频繁，discard 本身可能引起性能下降。慎用之。

   参考：

   Impact of ext4’s discard option on my SSD 
   Performance of TRIM command on ext4 filesystem

6. IO调度算法

   CFQ : CentOS 6 中的默认 IO 算法。特点是对所有有 IO 请求的进程，提供公平的磁盘 IO 带宽。
   NOOP : 即 none operation。对所有的 IO 请求，不做任何操作，直接发给磁盘控制器。
   Deadline : CentOS 7 中默认 IO 算法。其特点在于尽量将所有的 IO 请求的延迟保持在一定范围内，避免有的 IO 一直等待无法获取响应时间。

   根据应用的 IO 类型，选择合适的 IO 调度算法，能在一定程度上提供应用性能。这里讲的 IO 调度算法的主要目的是为了节省磁盘寻道时间。而 SSD 磁盘和 HDD 最大的不同，在于它没有寻道时间和旋转延迟。因此对于 HDD 性能有极大帮助的 CFQ 和 Deadline，以及 nr_requests/queue_depth 参数，对于 SSD 来讲意义不大；相反，使用 noop 或 deadline 这种基本不排序 IO 的算法，反倒能提升 SSD 的响应时间。

   Deadline 和 noop 的算法还是有所不同的，建议两种分别测试比较一下，择优而用。另外，IO 调度算法是根据底层磁盘来的，如果有多个磁盘，要分别进行设置。

   查看 IO 算法 ：

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   #cat /sys/block/sdx/queue/scheduler 
   

   在线更改算法 :

   复制

   #echo noop > /sys/block/sdx/queue/scheduler 
   

   将算法更新到启动参数中（CentOS 6）:

   复制

   #vi /etc/grub.conf
   kernel /boot/vmlinuz-2.6.32-431.29.2.el6.x86_64 ro root=UUID=8fc4d768-29cd-462c-a7ab-5bf4bcfa9fa2 rd_NO_LUKS  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us LANG=en_US.UTF-8 numa=off console=ttyS0,115200n8 earlyprintk=ttyS0,115200 rootdelay=300 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 rd_NO_LVM rd_NO_DM elevator=deadline
   

   使用 sysbench 0.5，在 1 core, 3.5 GB memory 的 DS1 型号的 CentOS 6.5 中进行了文件读写测试。经过比较，使用了 noatime 和 barrier=0，且使用了边界对齐分区方法的 ext4 文件系统，在使用 deadline 或者 noop IO 算法时，平均 IO 时间和最大 IO 时间都有所下降，文件读写 IO 综合情况表现较好。

   上述情况仅从基本操作上进行了一些优化。在实际环境中，各个参数的调整，都需要进行反复测试，以求达到最佳状态。

更多参考

Azure Storage secrets and Linux I/O optimizations 
优化 Azure Linux VM 上的 MySQL 性能 
高级存储：适用于 Azure 虚拟机工作负荷的高性能存储 
Using the Deadline IO Scheduler

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