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Linuxのパフォーマンスを最適化する方法
編集済み 2 数週間前 によって ExtremeHow 編集チーム
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翻訳が更新されました 2 数週間前
Linuxのパフォーマンスを最適化することは、複雑なデバイスを微調整するようなものです。それには、システムコンポーネントの知識、詳細への注意、および実行する必要のある作業とタスクへの意識が必要です。Linuxをサーバー上で大量の計算を実行するために使用する場合でも、デスクトップで日常のタスクを実行する場合でも、そのパフォーマンスを向上させることでユーザーエクスペリエンスと運用効率を大幅に向上させることができます。
Linuxのパフォーマンスボトルネックを理解する
パフォーマンスの最適化に進む前に、Linuxシステムを妨げる可能性のある一般的なボトルネックを理解することが重要です：
- CPU使用率: これは、CPUの処理能力がどの程度使用されているかを示します。高いCPU使用率は必ずしも悪いことではありませんが、プロセスがキューに入れられたりシステムが遅延したりする場合、この領域を確認することが重要です。
- メモリ使用率: 効率的なメモリ使用は、プログラムがスムーズに実行されるために重要です。システムが物理メモリを使い果たすと、ディスクのスワップスペースを使い始め、それが遅くなります。
- ディスクI/O: ディスク上の入力/出力操作は、主要なパフォーマンス制限要因となる可能性があります。あなたのアプリケーションが大量のデータを読み書きする場合、それはディスクレベルでのボトルネックになる可能性があります。
- ネットワークスループット: 大量のデータが送受信される場合、ネットワークがボトルネックになる可能性があります。ネットワークが制限要因でないことを確認するには、スループットと接続品質を監視する必要があります。
パフォーマンスを向上させるステップ
1. システムパフォーマンスを監視する
Linuxパフォーマンスを最適化するための第一歩は、体系的な監視です。ストレスを受けているリソースをチェックするためにツールを使用します。一般的なツールには以下があります：
- top: このコマンドラインユーティリティは、システムプロセスのリアルタイムの洞察を提供します。それはCPUとメモリの使用状況、その他の重要なデータを示します。
topを実行すると、最もリソースを消費しているものがわかります。 - htop: topの改良版であるhtopは、直感的で操作が簡単です。データの視覚化が向上し、プロセス管理が簡単になります。
- iostat: このツールはCPU使用率とストレージデバイスI/O統計に関する情報を提供します。遅いストレージシステムの診断に役立ちます。
- netstat: ネットワークのアクティブな接続とポートを確認するために使用される
netstatは、ネットワークスループットに関する詳細を提供し、ネットワーク関連のパフォーマンス問題の診断に重要です。
2. カーネルをカスタマイズする
Linuxのパフォーマンスは主にカーネルのパフォーマンスに依存します。カーネルはOSのコアであり、インターネットプロセス、メモリ、デバイスなどを管理します。これを最適化する方法は以下の通りです：
- カーネルパラメータの調整:
sysctlコマンドを使用して、実行時にカーネルパラメータを変更します。ネットワーク、メモリ管理などに関連する設定を変更できます。例: ファイル記述子の最大数を調整するには、sysctl -w fs.file-max=100000を使用します。 - カーネルをアップグレードする: カーネルが最新であることを確認してください。アップデートされたカーネルは、ハードウェアサポート、パフォーマンス、およびセキュリティを大幅に改善できます。
- 低レイテンシカーネルを使用する: 高速な処理と応答時間を必要とするタスク（ゲームやオーディオ制作など）には、低レイテンシカーネルの使用を検討してください。
3. システムサービスを管理する
バックグラウンドで実行されるサービスは、貴重なシステムリソースを消費します。これらのサービスを管理することで、CPUとメモリを大幅に節約できます：
- 不要なサービスを無効にする:
systemctlを使用して、実行中のすべてのサービスをリストし、不要なものを無効にします。たとえば、Bluetoothを使用しない場合は、systemctl disable bluetooth。 - サービスが最適化されていることを確認する: 一部のサービスには、パフォーマンスを向上させるために変更できるパラメータがあります。それらの構成を分析し、適宜調整を行います。
4. ディスク使用を最適化する
ディスクI/Oは、特に多くのディスク読み書きがあるサーバーで重要なボトルネックとなる可能性があります。可能な最適化には以下が含まれます：
- ディスク使用を確認する:
duを使用してディスク使用量を評価し、dfを使用してディスクスペースの利用可能性を確認します。ディスクが完全にいっぱいになっていないことを確認してください。これはパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。 - ファイルシステムをデフラグする: Linuxファイルシステム（ext4など）は通常自己最適化されていますが、場合によってはデフラグが役立つことがあります。
e4defrag（ext4用）などのツールを使用します。 - スワップ使用を最適化する: スワップスペースを賢く設定しましょう。スワップ「スワップネス」を正しく設定することで、パフォーマンスを最適化できます。
スワップネスは、カーネルがメモリページをどれだけ積極的にスワップアウトするかを決定する0から100の値です。
5. ネットワークパフォーマンスを向上させる
ネットワーキングはしばしばパフォーマンスのボトルネックとなることがあります。以下の戦略を考慮して最適化します：
- 効率的なネットワークドライバを使用する: ネットワークアダプタに最も効率的で最新のドライバが使用されていることを確認してください。
ethtoolを使用してネットワークインターフェイスカードの設定を表示および変更します。 - TCP/IPスタックを最適化する: TCPウィンドウスケーリング、バッファサイズ、およびその他のTCP/IPパラメータを調整してスループットを改善します。
- レイテンシを減らす: サービス品質（QoS）メカニズムを使用して、重要なネットワークトラフィックを優先し、時間が重要なアプリケーションのレイテンシを低下させます。
6. メモリ管理を改善する
メモリの管理はシステムパフォーマンスにとって非常に重要です。最適化の機会は以下の通りです：
- メモリ使用の監視:
freeやvmstatなどのツールは、メモリ使用状況の詳細を提供します。これらの統計を分析して、追加のRAMが必要かどうかやメモリリークがあるかどうかを理解します。 - キャッシュリフィルの削減: Linuxはファイルの読み込み操作を速めるために
ページキャッシュを使用します。それがあまりにも速くリフィルされないようにします。これは、ツールやパラメータを使用して調整できます。 - スワップネスの調整: 前述のように、スワップネス値を調整してカーネルがどの程度頻繁にデータをディスクにスワップするかを制御します。
実用的な例とコマンド使用
CPU使用率の最適化の例
たとえば、topを実行した後、プロセスが多くのCPU時間を消費しているのを見たとします。プロセスの優先度を次のように変更できます：
renice +19 -p [process_id]このコマンドを使用してプロセスの優先度を下げ、他のプロセスがより多くのCPU時間を得られるようにします。
スワップネスの監視と調整の例
スワップネス設定を確認します：
cat /proc/sys/vm/swappiness一時的に変更するには：
sudo sysctl vm.swappiness=10永続的な変更のために、/etc/sysctl.confに以下の行を追加します：
vm.swappiness=10ディスクスペース管理の例
ディスクスペースが不足した場合、ディレクトリでdu -sh *を使用して、大きなファイルやフォルダを見つけます。
du -sh *このコマンドは、現在のディレクトリ内のすべての項目のサイズを一覧表示します。
結論
Linuxのパフォーマンスを最適化することは、システムの作業負荷への認識、構成の戦略的な調整、およびすべてがスムーズに動作するようにするための常時監視を必要とする多面的なプロセスです。これらのさまざまな要素を理解し、それに変更を加えることに時間をかけることで、Linuxシステムのパフォーマンスを大幅に向上させることができ、効率が向上し、全体的なユーザーエクスペリエンスが向上します。変更は、システムの故障やデータの損失を防ぐために、適切なバックアップおよびドキュメントを備え慎重に実施する必要があることに注意してください。
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