Linux Performance Analyse & Tuning

Vorkenntnisse:

Die Schulung richtet sich an Systemplaner und Systemadministratoren, die über fortgeschrittene Linux-Kenntnisse sowie I/O- und Netzwerk- und Hardware-Grundlagen verfügen. Grundkenntnisse in einer Skriptsprache sind von Vorteil.

Kursinhalt:

Die Performance von vorhandenen Linux-Systemen zu analysieren und letztlich zu steigern, sollte für alle IT-Administratoren ein interessantes Thema sein. In dieser Schulung werden daher folgende Themen ausführlicher behandelt:

Linux-Kernel:

• Überblick über performance-relevante Funktionen
• Aktuelle performance-relevante Entwicklungen
• Überblick /proc und /sys-Dateisystem
• Kontrollgruppen

Hardware-Aspekte:

• Aufbau eines modernen Computer-Systems
• Unterschiedliche Bus-Systeme
• Unterschiedliche Storage-Systeme
• Soft- und Hardware RAID
• IOPS
• Besonderheiten von Flashspeicher

Prozessor:

• Der Prozess-Scheduler
• CPU-gebundene Workloads erkennen
• Metriken auf System- und Prozess-Ebene
• Scheduling-Strategien, Nice-Werte und CPU-Affinität
• Prozesse im Detail: Zustände und Tracing
• Frequenzskalierung

Hauptspeicher:

• Grundlagen zur Linux-Speicherverwaltung
• Hauptspeicher-gebundene Workloads erkennen
• Metriken auf System- und Prozess-Ebene
• Auslagerungsverhalten und Out Of Memory Killer
• Dirty Memory-Grenzwerte
• Shared Memory und Huge Pages
• Limits für 32- und 64-Bit-Linux
• Wieviel Speicher braucht ein Prozess?
• Exkurs: Speicherleck erkennen
• Exkurs: Speicherverbrauch begrenzen
• Exkurs: Hauptspeicher komprimieren

Massenspeicher und Dateisysteme:

• Wie Prozesse I/O generieren
• Der Linux I/O Stack
• I/O-gebundene Workloads erkennen
• Metriken auf System-, Dateisystem- und Prozess-Ebene
• Empfohlene Dateisystem-Größen
• I/O-Scheduling, Multipathing
• Ausblick Multiqueue I/O (blk-mq)
• Besonderheiten von SAN-Systemen und Flashspeicher
• Performance und Datenintegrität
• Tuning-Tipps für Ext4, XFS und BTRFS
• Dateisystem-Fragmentierung
• Dateisysteme ausrichten
• Funktionsweise und Handhabung von SSDs

Netzwerk:

• Sende- und Empfangspuffer
• Congestion Control
• Metriken auf System- und Prozess-Ebene
• Analyse von TCP-Verbindungen
• Netfilter/Conntrack-Parameter
• Bufferbloat
• Statistiken und Netflows

Methoden der Performance-Analyse:

• Einige Antimethoden
• Systematische Methoden
• Die USE-Methode

Graphing und Monitoring:

• Grundbegriffe
• Realtime-Monitoring mit Top-Alternativen, Sysstat und Netdata
• RRD-Grundlagen
• Daten sammeln mit collectd
• Sysdig

Benchmarks:

• Richtiges Messen und typische Meßfehler
• Unterschiedliche Benchmark-Typen
• Test-Szenarios mit gängigen Benchmarks
• Belastungsgrenzen herausfinden
• Ergebnisse bewerten
• Exkurs: Flexible I/O Tester

Anwendungen:

• NFS und FS-Cache
• Apache
• MySQL und PostgreSQL
• Rsync
• Ausblick: Loadbalancing via IPVS

Ziel:

Der Kurs vermittelt Kenntnisse, um im Betrieb Performance-Engpässe zu erkennen und einzuordnen, Performance-Tests durchzuführen und Linux-Systeme anhand deren Hard- und Software zu bewerten. Praxisorientierte Hinweise für eine optimale Dimensionierung neuer Systeme, performance-orientierten Aufbau von Anwendungs- und Dienste-Infrastrukturen sowie Tuning-Möglichkeiten auf System-Ebene ergänzen den Kurs.