Какая операция в linux происходит быстрее и требует меньше ресурсов

Обновлено: 04.07.2024

Влияние переключения контекста процессора Linux на производительность

Несколько процессов, конкурирующих за ЦП, также увеличат среднюю нагрузку, что вызвано переключением контекста ЦП.

1. Контекст процессора

Linux - многозадачная операционная система. Система будет выделять временные интервалы ЦП для задач за очень короткий промежуток времени. Из-за короткого временного интервала у людей будет ощущение одновременной работы (десятки сотен раз в секунду) ,

Перед выполнением каждой задачи ЦП должен знать, откуда загружается задача и где запускать ЦП, а также восстанавливаться из регистра и переходить к месту, указанному счетчиком программы.

Регистр ЦП: это память с небольшой встроенной емкостью, но очень быстрой скоростью.
Счетчик программы: используется для сохранения позиции инструкции, выполняемой ЦПУ, или позиции следующей инструкции, которая будет выполнена.

Все они CPU должны полагаться на среду перед выполнением любой задачи, поэтому это также называется контекстом CPU.

Переключение контекста ЦП: сохранить контекст ЦП (регистр ЦП и программный счетчик) предыдущей задачи, затем загрузить контекст новой задачи в регистр и программный счетчик, перейти к месту, указанному программным счетчиком, и приступить к выполнению задачи.

Сценарий переключения контекста процессора делится на следующие сценарии в зависимости от различных задач:

Переключение контекста процесса
Переключение контекста потока
Переключение контекста прерывания (вызвано аппаратным прерыванием)
Переключение в привилегированном режиме (через системный вызов)

Во-вторых, переключатель режима привилегий

В соответствии с уровнем привилегий, Linux можно разделить на четыре уровня, обозначенных как 0-3. В большинстве операционных систем

Кольцо 0 представляет высший авторитет, пространство ядра и может напрямую обращаться ко всем ресурсам.
Кольцо 3 представляет пространство пользователя и не может напрямую обращаться к аппаратным устройствам, таким как память, оно захватывается системой через системные вызовы для доступа к этим привилегированным ресурсам.

Процесс перехода из режима пользователя в режим ядра требует системного вызова. В этом процессе также происходит переключение контекста ЦП: при переключении сначала сохраняется позиция команды режима пользователя в регистре ЦП, а затем обновляется до позиции команды ядра. Когда системный вызов завершается, регистр ЦП восстанавливается до первоначального состояния пользователя. Один системный вызов, произошли два переключения контекста процессора.

Этот переключатель не переключает процессы и не задействует ресурсы виртуальной пользовательской памяти, такие как виртуальная память.

Три, переключение контекста процесса

Ресурсы процесса состоят из четырех частей:

Текстовый раздел содержит текст программы, то есть инструкции машинного языка, составленные из программы.
Статический раздел содержит переменные, выделенные компилятором, включая глобальные переменные и локальные переменные, объявленные с использованием static.
Секция стека содержит стек времени выполнения, который состоит из кадров стека, а каждый кадр стека содержит параметры функций, локальные переменные и другие.
Сегмент кучи содержит блоки памяти, выделенные во время выполнения, и обычно выделяется путем вызова функции стандартной библиотеки C malloc.

1. Потенциальная стоимость производительности процесса переключения контекста

Процесс управляется и контролируется ядром, и переключение процессов может происходить только в состоянии ядра. Поэтому контекст процесса: 1. Виртуальная память, стек, глобальные переменные и другие ресурсы пространства пользователя, включая стек ядра, регистры и другие состояния пространства ядра.

Переключение контекста процесса: сохранение виртуальной памяти, стека и других ресурсов процесса в пользовательском режиме, а также ведение регистров состояния ядра и процессора текущего процесса, после загрузки состояния ядра следующего процесса необходимо обновить виртуальную память нового процесса и Пользовательский стек.

Каждое переключение контекста требует десятков наносекунд для небольшого процессорного времени, особенно в случае большого количества переключений контекста процесса, легко заставить процессор тратить много времени на сохранение ресурсов, таких как регистры, стеки ядра и виртуальная память А восстановление и, следовательно, значительное сокращение времени, необходимого для фактического запуска процесса, является важным фактором, приводящим к увеличению средней нагрузки.

Linux использует TLB (Translation Lookaside Buffer) для управления отношениями отображения между виртуальной памятью и физической памятью. Когда виртуальная память обновляется, TLB также должен быть обновлен, и доступ к памяти также будет соответственно замедляться. Особенно в многопроцессорной системе кэш-память используется несколькими процессорами, и обновление кеш-памяти не только повлияет на текущий процессорный процесс, но и на процессы других процессоров, совместно использующих кэш-память.

2. Когда будет запланирован запуск процесса на процессоре

Чтобы обеспечить правильное планирование всех процессов, время ЦП делится на сегменты временных сегментов, и эти временные сегменты затем распределяются для каждого процесса по очереди. Когда временной интервал процесса исчерпан, он будет приостановлен системой и переключен на другие процессы, ожидающие запуска ЦП.

Если у системы недостаточно системных ресурсов (например, недостаточно памяти), процесс не может быть запущен до тех пор, пока ресурсы не будут удовлетворены. В это время процесс также будет приостановлен, и система планирует другие процессы для запуска.

Когда процесс активно приостанавливается через функцию сна, он, естественно, будет перенесен.

Когда запущен процесс с более высоким приоритетом, чтобы обеспечить работу процесса с более высоким приоритетом, текущий процесс будет приостановлен и запущен процессом с более высоким приоритетом.

Когда происходит аппаратное прерывание, процесс в ЦП приостанавливается этим прерыванием, и вместо этого выполняется подпрограмма обслуживания прерывания в ядре.

Как только возникает проблема с производительностью переключения контекста, она вызывается описанным выше сценарием.

Четыре, переключение контекста потока

Процесс является основной единицей распределения ресурсов, а поток является основной единицей планирования ресурсов.

Планирование задач в ядре, фактический объект планирования является потоком, и процесс предоставляет потоку только ресурсы, такие как виртуальная память и глобальные переменные.

Когда процесс имеет только один поток, процесс можно считать равным потоку.

Когда процесс имеет несколько потоков, эти потоки будут использовать одну и ту же виртуальную память, глобальные переменные и другие ресурсы. Эти ресурсы не нужно изменять во время переключения контекста.

Потоки также имеют свои собственные личные данные, такие как стеки и регистры, которые необходимо сохранять во время переключения контекста.

Переключение контекста потока можно разделить на два случая

Два потока до и после принадлежат разным процессам. В это время, поскольку ресурсы не используются совместно, процесс переключения такой же, как и процесс переключения контекста.

Два потока до и после принадлежат одному и тому же процессу. В это время, поскольку виртуальная память является общей, при переключении ресурсы виртуальной памяти остаются неизменными, и только не общие данные, такие как личные данные и регистры потока, должны переключаться.

Поэтому переключение потоков в одном и том же процессе потребляет меньше ресурсов, чем переключение между несколькими процессами, и это также является преимуществом многопоточности (пула потоков) вместо нескольких процессов.

Пять, прерывание переключения контекста

Чтобы быстро реагировать на аппаратные события, обработка прерываний прерывает обычное планирование и выполнение процесса и вместо этого вызывает обработчик прерываний для ответа на события устройства. При прерывании других процессов текущее состояние процесса будет сохранено, а когда прерывание закончится, оно продолжит работу.

В отличие от контекста процесса, переключение контекста прерывания не связано с состоянием пользователя процесса. Даже если процесс прерывания прерывает процесс, который в данный момент находится в пользовательском режиме, нет необходимости сохранять и восстанавливать ресурсы пользовательского процесса, такие как виртуальная память и глобальные переменные процесса.

Контекст прерывания: включает только состояние, необходимое для выполнения программы обслуживания прерываний состояния ядра, включая регистры ЦП, стек ядра, параметры аппаратного прерывания и т. Д.

Для того же ЦП обработка прерываний имеет более высокий приоритет, чем процессы, поэтому переключение контекста прерывания не происходит одновременно с переключением контекста процесса. Кроме того, поскольку прерывания прерывают планирование и выполнение обычных процессов, большинство обработчиков прерываний являются короткими и лаконичными, поэтому выполнение может завершиться как можно быстрее.

Как и переключение контекста процесса, переключение контекста прерывания также потребляет процессор.Слишком много времени переключения потребляет много ресурсов ЦП и даже серьезно снижает общую производительность системы. Поэтому, когда обнаруживается, что слишком много прерываний, необходимо обратить внимание на то, чтобы проверить, не приведет ли это к серьезным проблемам с производительностью системы.

Недавно на одном из виртуальных серверов столкнулся с проблемой долгой записи на диск. И под эту тему нашел интересную статью, в которой подробно рассмотрен вопрос функционирования кэширования операций записи на диск в Linux. Сегодня будет перевод этой статьи.

Кэширование в Linux

При записи данных на диск (любой программой) Linux кэширует эту информацию в области памяти, называемой Page Cache (страничный кэш). Информацию об этой области памяти можно посмотреть с помощью команд free, vmstat или top. Полную информацию об этой области памяти можно посмотреть в файле /proc/meminfo. Ниже приведен пример этой файла на сервере с 4-мя GB RAM:

Размер Page Cache показан в параметре "Cached", в данном примере он составляет 2,9 GB. При записи страниц в память размер параметра "Dirty" увеличивается. При начале непосредственно записи на диск будет увеличиваться параметр "Writeback" до тех пор, пока запись не закончится. Достаточно сложно увидеть параметр "Writeback" высоким, так как его значение увеличивается только во время опроса, когда операции ввода/вывода (I/O) поставлены в очередь, но еще не записаны на диск.
Linux обычно записывает данные из кэша на диск с помощью процесса pdflush. В любой момент в системе запущено от 2 до 8 потоков pdflush. В файле /proc/sys/vm/nr_pdflush_threads можно посмотреть сколько в данный момент активных потоков. Каждый раз все существующие потоки pdflush заняты по крайней мере 1 секунду. Новые потоки пытаются записать данные в свободные очереди устройств, таким образом, чтобы на каждое активное устройство был 1 поток сбрасывающий данные из кэша. Каждый раз по прошествии секунды без какой либо активности со стороны pdflush убирается 1 поток. В Linux можно настроить минимальное и максимальное количество pdflush потоков.

Настройка pdflush

Каждый поток pdflush контролируется несколькими параметрами в /proc/sys/vm:

/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs (default 500): в сотых долях секунд. Этот параметр означает как часто pdflush возобновляет работу для записи данных на диск. По умолчанию возобновляет работу 2 потока каждые 5 секунд.
Возможно недокументированное поведение, которое пресекает попытки уменьшения dirty_writeback_centisecs для более агрессивного кэширования данных процессом pdflush. Например, в ранних версиях ядра 2.6 Linux в файле mm/page-writeback.c код включал логику, которая описывалась "если запись на диск длится дольше, чем параметр dirty_writeback_centisecs, тогда нужно поставить интервал в 1 секунду". Эта логика описана только в коде ядра, и ее функционирование зависит от версии ядра Linux. Так как это не очень хорошо, поэтому вы будете защищены от уменьшения этого параметра.
/proc/sys/vm/dirty_expire_centiseconds (default 3000): в сотых долях секунд. Этот параметр указывает как долго данные могут находится в кэше, после чего должны быть записаны на диск. Значение по умолчанию очень долгое: 30 секунд. Это означает, что при нормальной работе до тех пор пока в кэш не запишется достаточно данных для вызова другого метода pdflush, Linux не будет записывать данные на диск, находящиеся в кэше менее 30 секунд.
/proc/sys/vm/dirty_background_ratio (default 10): Максимальный процент оперативной памяти, который может быть заполнен страничным кэшем до записи данных на диск. Некоторые версии ядра Linux могут этот параметр устанавливать в 5%.

В большинстве документации этот параметр описывается как процент от общей оперативной памяти, но согласно исходным кодам ядра Linux это не так. Глядя на meminfo, параметр dirty_background_ratio расчитывается от величины MemFree + Cached - Mapped. Поэтому для нашей демонстрационной системы 10% составляет немного меньше, чем 250MB, но не 400MB.

Итого: Когда pdflush начинает запись?

В конфигурации по умолчанию, данные, записываемые на диск, находятся в памяти до тех пор пока:

они дольше 30 секунд находятся в памяти;
кэшированные страницы занимают более 10% рабочей памяти.

Если на сервере операции записи происходят часто, то однажды будет достигнут параметр dirty_background_ratio, и вы сможете увидеть, что вся запись на диск идет только через этот параметр не дожидаясь истечения параметра dirty_expire_centiseconds.

Процесс записи страниц

Параметр /proc/sys/vm/dirty_ratio (default 40): Максимальный процент общей оперативной памяти, который может быть выделен под страничный кэш, до того как pdflush будет писать данные на диск.

Примечание: Во время записи на диск все процессы блокируются на запись, не только тот который заполнил буфер на запись. Это может вызвать спровоцировать блокировку одним процессов всех операций вводы/вывода в системе. Провести этот

Инструкция по настройке параметров

В файле /etc/sysctl.conf вносим, например:

После синхронизируем данные кэша и диска, очистим кэш и сохраним параметры.

Linux дает много преимуществ своим пользователям. Например, его можно считать свободным от вирусов, поскольку их существует очень небольшое количество. Для многих очень важно, что никто, кроме вас, не будет контролировать то что вы делаете в системе. Свободное программное обеспечение звучит очень привлекательно, в свете последних событий, когда в прошлом году мы узнали что большие компании вроде Microsoft и Apple следят за своими пользователями.

Свободное программное обеспечение становится очень актуальным если вы не хотите платить за использование самой новой версии операционной системы.

Многие помнят, что кликнув двойным щелчком по ярлыку в Windows нужно достаточно долго подождать, пока запустится программа. Здесь у Linux тоже преимущество - он намного быстрее. И это касается всех, кто использует компьютер с новеньким восьмиядреным процессором, и тех у кого старый ноутбук прошлого века. Если вы хотите еще больше скорости в Linux, следуйте инструкциям из этой статьи. Дальше мы рассмотрим как ускорить Linux. Мы будем ориентироваться в первую очередь на Ubuntu, но все эти советы могут быть применены также к другим дистрибутивам.

Используйте VirtualBox

Некоторые из приведенных здесь советов включают модификацию системных файлов от имени root пользователя. При таком способе редактирования всегда есть шанс случайно что-нибудь сломать и сделать ваш компьютер неработоспособным. Поэтому лучше сделайте резервную копию всех файлов, с которыми вы будете работать, чтобы потом при необходимости восстановить старые настройки.

Еще лучше поэкспериментировать сначала с виртуальной машиной. Таким образом, вы можете делать все что захотите, а потом просто откатиться к последнему рабочему снимку.

Как ускорить Linux

1. Ускорение загрузчика Grub

Если у вас установлено две операционные системы, то вы, наверное, знакомы с этим меню загрузки. Но то что вы, скорее всего, не заметили, это обратный отсчет в самом низу, под областью ввода. Это время, на протяжении которого система будет ждать, перед тем как начать загружать дистрибутив по умолчанию.

Например, в Ubuntu - это 10 секунд. Обычно вы можете нажать Enter, но если вы находитесь далеко от машины, более благоразумным будет поставить интервал покороче, например, 3 секунды. Этого будет вполне достаточно чтобы выбрать ОС.

Чтобы ускорить загрузку Linux откройте файл /etc/default/grub от имени root. Измените значение GRUB_TIMEOUT = 10, на 3.

sudo vi /etc/default/grub

А затем обновите конфигурацию Grub. Вот:

sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

2. Отключите сервисы

Во время загрузки системы, есть огромная разница между загрузкой ядра и готовностью к работе рабочего стола. Дело в том, что система загружает очень больше количество сервисов, и не все из них вам нужны. В большинстве современных дистрибутивов используется система инициализации systemd. У этой системы инициализации есть специальная утилита, позволяющая проанализировать какие сервисы сколько времени заняли во время загрузки. Это systemd-analyze:

Кроме того, вы можете посмотреть все сервисы списком, добавленные в автозагрузку:

systemctl list-unit-files --state=enabled

Определить какие сервисы, нужны, а какие нет, вы можете просто выполнив поиск в интернете. Во многих дистрибутивах есть графические приложения для управления сервисами, но, в Ubuntu для этого придется воспользоваться консольной утилитой systemctl, это поможет сильно ускорить работу linux. Чтобы отключить сервис выполните:

sudo systemctl disable имя_сервиса

3. Отключите приложения

Приложения, запускаемые по умолчанию после старта оболочки тоже могут сильно замедлять запуск системы. В Gnome есть утилита Приложения запускаемые по умолчанию, которую можно открыть из главного меню:

Удалите оттуда все приложения, которые вы не используете. Для отключения автозагрузки можно просто снять галочку напротив программы.

4. Ускорение файлового менеджера

Файловый менеджер в Gnome по умолчанию при открытии каждой папки выполняет быстрое сканирование всех файлов, чтобы показать миниатюры и дополнительную информацию. В принципе это быстрое сканирование, но в папке с большим количеством файлов, этот процесс будет совсем небыстрым.

Чтобы перестать тратить процессорное время на эту задачу кликните по иконке бутерброда, затем выберите пункт Параметры:

В открывшемся меню перейдите на вкладку Поиск и предпросмотр файлов, в разделе Миниатюры измените параметр из Всегда или Только локальные файлы на Никогда.

Вы увидите, что теперь Nautilus работает намного быстрее.

5. Используйте легкое окружение

Для слабого оборудования принято выбирать более легкие дистрибутивы. В них меньше ненужных программ, а самое главное - используется более легкое окружение рабочего стола. Вы можете установить легкое окружение или даже легковесный оконный менеджер в свою систему. Если вы используете тяжелые окружения вроде KDE или Gnome, попробуйте что-либо более простое. Это даст значительный прирост производительности.

Самая важная задача рабочего окружения - управлять запущенными графическими программами, и давать вам достаточно контроля над ними. Но такие окружения могут выполнять намного больше функций чем вам нужно. Вы можете попробовать XFCE, LXDE или какой либо оконный менеджер. Они ещё более лековесны и быстры. К самым популярным можно отнести Openbox, Fluxbox, i3wm, awesome и другие.

Кроме того, вы можете использовать легкий оконный менеджер вместо стандартного оконного менеджера окружения. Для этого, например, после установки для запуска оконного менеджера openbox наберите:

Через несколько секунд вы увидите, что стиль окон изменился. Это и есть Openbox. с помощью контекстного меню вы можете перемещать окна, закреплять или устанавливать поверх других. Но больше ничего другого. Ваши окна теперь двигаются быстрее.

6. Ускорьте KDE

Если вы используете окружение рабочего стола KDE, то у вас есть отличный шанс получить ускорение работы linux. Хотя Plasma работает довольно быстро если у вас современная машина, но это сложный стек программного обеспечения. Каждый компонент KDE может быть настроен для более эффективной его работы. Мы уже рассматривали как ускорить KDE, читайте об этом подробно в отдельной статье.

7. Заблокируйте рекламу

При просмотре веб-страниц вы заметите что сайт загружается не сразу, он ждет пока будут загружены все компоненты страницы, в том числе и рекламные объявления. Flash анимация очень раздражает при большом количестве блоков на странице, поэтому вы можете ее заблокировать (не нужно этого делать на нашем сайте, мы белые и пушистые).

Для большинства популярных браузеров - Chromium, Firefox, Opera есть расширение AdGuard или AdBlock, которое отлично справляется с этой функцией. Программа использует базу данных чтобы заблокировать наиболее популярные источники объявлений.

8. Используйте сочетания клавиш

Кому-то это может показаться очевидным. Работа только с клавиатурой намного быстрее, чем движение от мышки к клавиатуре и обратно. Много функций можно сделать с помощью клавиатуры. Например, стандартные команды копирования и вставки из меню правка.

Стоит создать сочетания клавиш для всех часто используемых действий. Например, переключение между приложениями и рабочими столами. Вы можете пойти еще дальше и использовать в качестве текстовых редакторов vim и emacs.

Интерфейс запуска приложений открываемый по Alt+F2 может сделать намного больше. Например, вы можете набрать Выключить для выключения или Заблокировать для блокировки экрана. Вы можете выполнять простые расчеты начав выражение со знака =. Там есть еще много подобных функций в зависимости от плагинов. Наберите знак ? и нажмите стрелку вправо чтобы узнать подробнее. В качестве текстового редактора можно использовать Vim, также для многих сред разработки есть расширения, обеспечивающие поддержку сочетаний клавиш из Vim.

9. Пропатчите ядро

Если вам нужна максимальная производительность программного обеспечения, то множество исправлений можно внести в ядро. Оптимизация ядра Linux может дать отличный эффект. Вы можете оптимизировать ядро самостоятельно, но есть и более легкий путь. Вы можете использовать ядро, скомпилированное Con Koliva, оно включает огромное количество патчей производительности. Патчсет ядра называется -ck и он был собран с упором на производительность.

Чтобы его установить, вам нужно скачать исходные тексты ядра, той версии на которую рассчитаны эти патчи. Затем скачайте сам патч и выполните команду в папке с исходниками ядра:

patch -p1 < patch-5.*-ck1

Теперь соберите ядро в соответствии с инструкциями из вашего дистрибутива. Это проще сказать чем сделать, но в интернете есть очень много инструкций, в том числе на нашем сайте - собираем ядро Linux.

10. Разгон видеокарты

Не нужно использовать BIOS, для видеокарт Nvidia была создана утилита с помощью которой можно выполнить разгон видеокарты. Но чтобы включить поддержку разгона вам надо добавить одну строчку в файл /etc/X11/xorg.conf. В современных дистрибутивах такого файла обычно нет, но его можно создать выполнив:

После того как файл /etc/X11/xorg.conf будет создан откройте его в текстовом редакторе с правами root, найдите секцию Device который описывается ваша графическая карта и добавьте в конец секции для регулирования оборотов кулера:

Option "Coolbits" "5"

Или для разгона:

Option "Coolbits" "8"

Затем перезапустите Х сервер. Утилиту можно установить с помощью из FlatHub. В самой программе вы можете создать профиль разгона для видеокарты увеличив частоту памяти и графического ядра, а также регулировать обороты кулера.

Каждый раз когда вы меняете параметры, изменяется тепловыделение. Убедитесь что температура остается в разумных пределах. Как только настроите все параметры, добавьте утилиту в автозагрузку, чтобы она загружала параметры при старте системы.

Есть ещё один способ увеличить производительность видеокарты. Утилита Nvidia XSettings на вкладке PowerOptimizer позволяет не только менять частоту графического ядра, но и выбирать профиль производительности. Вы можете включить профиль Prefer maximum performance:

11. Разгон оборудования

Разгон и различные трюки с увеличением параметров выше рекомендуемых скоростей и температур может повредить ваши данные и привести к поломке вашего оборудования и это очень хорошее ускорение linux. Но многие компоненты сейчас разработаны с учетом больших нагрузок, чем их стандартная конфигурация. Этот запас оставляет много места для экспериментов.

Многие материнские платы включают в себя пункты по умолчанию, для повышения скорости системы, без необходимости больших знаний в области компьютера.

Вы можете настроить все это в своем BIOS. Для доступа к нему используйте клавиши F2 или Del. Возможно, вы найдете там опции для ускорения процессора, увеличения частоты оперативной памяти и т д. Но после разгона не забывайте протестировать стабильность процессора и следить за температурой с помощью консольной утилиты sensors или графической xsensors:

12. Отключите IPv6

Linux уже очень давно поддерживает протокол IPv6, но если вы его не используете, то его отключение может повысить быстродействие сети, таким образом, выполнив ускорение Linux при работе с сетью. Самый простой способ сделать это через NetworkManager.

Откройте настройки вашего подключения к сети, перейдите на вкладку IPv6 и выберите пункт Выключить:

Браузер Firefox тоже позволяет отключить ipv6. Просто наберите в адресной строке about:config и активируйте пункт network.dns.disableIPv6.

Кроме того, можно отключить IPv6 на уровне всего дистрибутива. На этом сайте уже есть статья об этом: Как отключить IPv6 в Ubuntu.

13. Статическая линковка

Многие программы подгружают для своей работы библиотеки динамически, во время работы программы. На это уходит не очень много времени, но если приложения большие и подгружают много библиотек, то статическая линковка может дать отличное ускорение Linux. Для этого используются утилиты preload и prelink.

Prelink преобразует исполняемые файлы таким образом, чтобы они загружали как можно меньше библиотек. Preload же следит за системой и держит в памяти часто используемые программы. После небольшой калибровки хорошо чувствуется оптимизация Linux. Сначала установите Prelink:

sudo apt install prelink

Затем запустим утилиту для обработки всех исполняемых файлов:

sudo prelink --all

Для периодичного запуска prelink, чтобы выполнялась оптимизация Linux для новых файлов, откройте файл /etc/default/prelink и замените строчку PRELINKING=unknown на yes:

sudo vi /etc/default/prelink

Далее установите Preload:

sudo apt install preload

Эту программу достаточно только установить, она не требует настройки после установки.

14. Используйте ZRAM

Если у вас недостаточно оперативной памяти, вы можете очень просто увеличить ее количество на 25, а то и 50% с помощью сжатия оперативной памяти zram. Это модуль ядра, который позволяет сжимать содержимое оперативной памяти на лету, таким образом вместимость ОЗУ остается увеличивается, а скорость остается прежней. Это даст хорошее ускорение работы Linux для старых компьютеров.

15. Уменьшите активность жесткого диска

Система очень активно пишет и читает файлы из каталога /tmp. Это каталог для временных файлов, и с ним могут одновременно работать большое количество программ. Будет лучше, если содержимое этого каталога будет находиться в оперативной памяти. Чтобы ускорить работу linux, таким образом, добавьте строчку в файл /etc/fstab:

sudo vi /etc/fstab

tmpfs /tmp tmpfs defaults,noexec,nosuid 0 0

Но сначала убедитесь не примонтирована ли уже папка tmp в оперативную память, выполнив команду mount. Во многих дистрибутивах эта оптимизация linux включена по умолчанию.

16. Настройте работу подкачки

Не все системы рационально используют пространство подкачки на жестком диске. По умолчанию значение vm.swappiness установлено 60:

Поэтому, если (100-60) 40% оперативной памяти занято, система начнет сбрасывать данные на жесткий диск. Это справедливо для систем с небольшим количеством ОЗУ, 1-2 Гб, но если у вас 16 Гб, то нагружать жесткий диск когда у вас занято только 4 Гб несерьезно. Чтобы это изменить выполните команду:

sudo sysctl -w vm.swappiness=10

Это значит начинать сбрасывать данные в Swap когда занято 90% памяти (100-10). Можно использовать и другие значения. При частом переполнении памяти это отличная оптимизация Linux.

Выводы

В этой статье мы разобрали достаточно много методов как ускорить Linux, но все же я думаю это далеко не все решения. Если вы знаете другие интересные варианты ускорения работы Linux, поделитесь с нами в комментариях.

В сети довольно много статей на тему ускорения работы ГНУ систем, начиная от самого Linux ядра, заканчивая разгоном железа. Но не всем они подойдут ввиду разнообразия:

Семейств дистрибутивов;
Окружений и ПО;
Систем инициализации;
Оборудования.

Встречается настройка ядра через /etc/default/grub, операции с монтированием носителей в /etc/fstab, советы по обращению с ФП, ОЗУ, ZRAM/ZSWAP/ZCACHE, оптимизации пользовательских окружений и ПО. Писать в про всё целиком . . . можно в отдельный справочник. Но ввиду озвученных выше причин, не все пригодятся, не факт, что будут работать, а эффект от иных может быть не заметен вовсе. Поэтому тут я собрал кое-какие варианты.

ПЕРЕД ПОДОБНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЮ СОЗДАТЬ ТОЧКУ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Возможно, не стоит применять всё сразу, чтоб была возможность выявить возможные неполадки.

Поскольку большинство систем используют systemd, для них актуальны команды

kernel — время загрузки ядра,
userspace — время на загрузку всего остального

systemd-analyze blame — посмотреть какие именно службы загружаются и сколько времени на это требуется
systemd-analyze plot >graph.svf— команда создаст svf файл с графиком, откройте его в браузере.

Далее, стоит отключить ненужные службы, список сервисов и описание можно найти в сети, как и другие команды для systemd. Чтобы это сделать нужно ввести

sudo systemctl disable <имя_службы.service>

В сети есть статьи по оптимизации systemd и принадлежащих ей служб с описанием, но я не использую сие произведение, поэтому про него писать не стану. Вопрос использования служб индивидуальный.

Ускорение загрузки ядра Linux

Параметры загрузки ядра находятся в файле /etc/default/grub. Изменения нужно внести в значение строки GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT (значение в скобках, после знака = )

quiet - тихий вариант загрузки, выводит минимум информации

rootfstype=ext4 - в какую ФС отформатирован корень (в моём случае btrfs)

libahci.ignore_sss=1 - ускоряет загрузку жестких дисков

raid=noautodetect - отключение raid

selinux=0 - система контроля доступа, которая не нужна на домашнем ПК

plymouth.enable=0 - отключает заставку

lpj=0000000 - позволяет задать константу loops_per_jiffy, чтобы ядро её каждый раз не вычисляло. Значение индивидуально для каждого компьютера. Чтобы её узнать, нужно открыть ещё один терминал и там ввести «dmesg | grep 'lpj='». Полученное значение скопировать.

В итоге, строка будет иметь примерно такой вид:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet rootfstype=ext4 libahci.ignore_sss=1 raid=noautodetect selinux=0 plymouth.enable=0 lpj=12053560"

Для указания корневого раздела желательно не использовать UUID, быстрее будет, если написать прямо. Добавьте в тот же файл строчку:

GRUB_DISABLE_LINUX_UUID=true

После этой операции нужно обновить конфигурацию GRUB

sudo update-grub

Установка ПО

Preload — это демон, который считывает статистику часто используемых приложений, и хранит их в кэше, благодаря чему они быстрее запускаются

sudo apt-get install preload

Можно оставить настройки по умолчанию, в файле /var/lib/preload/preload.state информация о работе preload.

cycle — как часто preload будет получать от системы данные об используемых программ и библиотек.

halflife — как часто preload будет сбрасывать старую информацию.

minsize — ограничение на размер программы или библиотеки, которую preload будет обрабатывать.

Я у себя не нашел этой утилиты. Поэтому про её работу и настройку рекомендую почитать в сети, есть материалы

Prelink преобразовывает разделяемые библиотеки и выполняемые файлы таким образом, чтобы уменьшить количество требуемых перераспределений памяти при разрешении зависимостей и, таким образом, ускоряет запуск программ, позволяет прописать связи с библиотеками непосредственно в исполняемый файл, что ускорит запуск приложения. Выполняется это без перекомпиляции приложений.

sudo apt install prelink

В процессе работы копится всяческий мусор. Этот мусор стоит периодически чистить. Я сам постоянно использую Stacer и Bleachbit. Первая умеет много чего, а вторую программу считаю обязательной для любой ОС. Плюс использую команды для удаления зависимостей-сирот. Однако, всё же можно установить для очистки autoclean и autoremove.

sudo apt autoclean

sudo apt autoremove

Последним оставлю блок про оптимизации работ железа. Сюда стоит включить операции с SSD/HDD и ОЗУ, разгон ОЗУ/видеокарты, кастомные ядра, настройку работы ЦП и видеокарты. Для настройки работы nVidia утилита GWE и родная NVIDIA SERVER SETTING, которая устанавливается вместе с драйвером, для АМД — CoreCtrl, которая, к тому же, позволяет изменить режим работы процессора.

Для работы с SSD нужно выставить флаги в /etc/fstab

ssd, discard (Defaults - этот убираем) - для btrfs.

lazytime (Defaults, noatime - этот убираем) - для Ext4

Если вы уже выставили флаги discard в вашем Fstab, то включать TRIM по расписанию не надо!

На счет TRIM для SSD — довольно неоднозначная вещь. Встречал противоречивые мнения в сети: и что это утилита уже встроена в ядро, что она не работает по умолчанию должным образом, нужно прописывать самому в fstab. Ничего утверждать не буду. Прочитал на этот счет статью, что SSD сами справляются с уборкой мусора, надо всего-лишь держать там достаточно не размеченного пространства, порядка 10-15%. Собственно, на этом я и остановился.

Отключение защиты от уязвимостей в процессорах Intel

Spectre/Meltdown/Zombieload aka MDS (серьезно снижают производительность)

/etc/default/grub

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="nopti pti=off spectre_v2=off l1tf=off nospec_store_bypass_disable no_stf_barrier

Оптимизация дисковых операций

vm.dirty_bytes = 2097152

vm.dirty_background_bytes = 2097152

vm.vfs_cache_pressure = 50

Прошу обратить внимание на последнюю строку: этот параметр отвечает за кэширование объектов файловой системы в оперативную память. При значении 0, объекты не высвобождаются и так и остаются в оперативной памяти. Чем больше значение, тем чаще ядро будет проводить "зачистку" оперативной памяти. Поэтому если у вас оперативной памяти меньше 2 ГБ, то оставьте значение 50, дабы сократить число дисковых операций в разделе подкачки. Это также полезно в случае если у вас SSD. Но если у вас больше 2 ГБ оперативки, и обычный жёсткий диск, то выставьте значение этого параметра на 1000. Это позволит более агрессивно кэшировать дисковые операции, тем самым повысив быстродействие при достаточном количестве оперативной памяти. По умолчанию значение этого параметра равно 100.

Читайте также: