我們討論了Linux客戶機上的內存如何用于操作系統本身（內核，緩沖區等），應用程序以及文件緩存。文件緩存是一項重要的性能改進，在大多數情況下，讀取緩存是一個明顯的勝利，與直接使用 RAM 的應用程序相比，這是平衡的。寫入緩存更棘手。Linux 內核將磁盤寫入暫存到緩存中，并隨著時間的推移將它們異步刷新到磁盤。這在加速磁盤 I/O 方面有很好的效果，但存在風險。當數據未寫入磁盤時，丟失數據的可能性會增加。

也有可能大量 I/O 也會使緩存不堪重負。是否曾經一次將大量數據寫入磁盤，并在嘗試處理所有這些數據時看到系統上出現大量暫停？這些暫停是緩存決定有太多數據要異步寫入（作為非阻塞后臺操作，讓應用程序進程繼續）并切換到同步寫入（阻塞并使進程等待 I/O 提交到磁盤）的結果。當然，文件系統還必須保留寫入順序，因此當它開始同步寫入時，它首先必須轉儲緩存。因此長時間停頓。

好消息是，這些都是可控的選項，根據您的工作負載和數據，您可以決定如何設置它們。一起來看看：

$ sysctl -a | grep dirty
 vm.dirty_background_ratio = 10
 vm.dirty_background_bytes = 0
 vm.dirty_ratio = 20
 vm.dirty_bytes = 0
 vm.dirty_writeback_centisecs = 500
 vm.dirty_expire_centisecs = 3000

?vm.dirty_background_ratio是在 pdflush/flush/kdmflush 后臺進程啟動將其寫入磁盤之前，可以用“臟”頁（仍需要寫入磁盤的內存頁）填充的空閑內存和緩存和的百分比。我的例子是 10%，所以如果我的虛擬服務器有 32 GB 的內存，那就是 3.2 GB 的數據，可以在完成某些操作之前駐留在 RAM 中。

vm.dirty_ratio 是在必須將所有內容提交到磁盤之前可以用臟頁填充的絕對最大系統內存量。當系統到達此時，所有新的 I/O 塊，直到臟頁已寫入磁盤。這通常是長時間 I/O 暫停的根源，但可以防止在內存中不安全地緩存過多數據。

vm.dirty_background_bytes和vm.dirty_bytes是指定這些參數的另一種方法。如果設置_bytes版本，則_ratio版本將變為 0，反之亦然。

vm.dirty_expire_centisecs是某些內容在需要寫入之前可以在緩存中存在多長時間。在本例中為 30 秒。當 pdflush/flush/kdmflush 進程啟動時，它們將檢查臟頁的年齡，如果它早于此值，它將異步寫入磁盤。由于在內存中保存臟頁是不安全的，這也是防止數據丟失的一種保護措施。

vm.dirty_writeback_centisecs是 pdflush/flush/kdmflush 進程喚醒并檢查是否需要完成工作的頻率。?

您還可以在 /proc/vmstat 中查看有關頁面緩存的統計信息：

$ cat /proc/vmstat | egrep "dirty|writeback"
 nr_dirty 878
 nr_writeback 0
 nr_writeback_temp 0

就我而言，我有 878 個臟頁等待寫入磁盤。

方法 1：減少緩存

與計算機世界中的大多數事情一樣，如何調整這些取決于您要做什么。在許多情況下，我們有快速磁盤子系統，它們有自己的大型電池備份 NVRAM 緩存，因此將內容保留在操作系統頁面緩存中是有風險的。讓我們嘗試更及時地將 I/O 發送到陣列，并減少我們的本地操作系統（借用服務行業的一句話）“陷入困境”的可能性。為此，我們通過向 /etc/sysctl.conf 添加新數字并使用 “sysctl –p” 重新加載來降低vm.dirty_background_ratio和vm.dirty_ratio：

vm.dirty_background_ratio = 5
vm.dirty_ratio = 10

這是虛擬機以及基于 Linux 的虛擬機管理程序的典型方法。我不建議將這些參數設置為零，因為某些后臺 I/O 可以將應用程序性能與磁盤陣列和 SAN 上短時間的高延遲（“峰值”）分離。

方法 2：增加緩存

在某些情況下，顯著提高緩存會對性能產生積極影響。在這些情況下，Linux 來賓上包含的數據并不重要并且可能會丟失，并且通常是應用程序重復或以可重復的突發方式寫入相同的文件。從理論上講，通過允許內存中存在更多的臟頁，您將在緩存中一遍又一遍地重寫相同的塊，并且只需要每隔一段時間對實際磁盤進行一次寫入。為此，我們提高了參數：

vm.dirty_background_ratio = 50
vm.dirty_ratio = 80

有時人們還會增加 vm.dirty_expire_centisecs 參數以允許緩存中更多時間。除了數據丟失的風險增加之外，如果緩存已滿并需要轉儲，還面臨長時間 I/O 暫停的風險，因為在大型 VM 上，緩存中會有大量數據。

方法3：雙向

在某些情況下，系統必須處理不頻繁的突發流量到慢速磁盤（整點頂部的批處理作業、午夜、寫入 Raspberry Pi 上的 SD 卡等）。在這種情況下，一種方法可能是允許將所有寫入 I/O 存放在緩存中，以便后臺刷新操作可以隨著時間的推移異步處理它：

vm.dirty_background_ratio = 5
vm.dirty_ratio = 80

在這里，后臺進程在達到 5% 的上限時將立即開始寫入，但系統不會強制同步 I/O，直到它達到 80% 滿。從那里，您只需調整系統RAM的大小，vm.dirty_ratio就可以消耗所有寫入的數據。同樣，磁盤上的數據一致性需要權衡，這轉化為數據風險。購買 UPS 并確保您可以在 UPS 斷電之前轉儲緩存。:)

無論您選擇哪種路線，您都應該始終收集硬數據來支持您的更改，并幫助您確定是正在改進還是使事情變得更糟。在這種情況下，您可以從許多不同的位置獲取數據，包括應用程序本身、/proc/vmstat、/proc/meminfo、iostat、vmstat 以及 /proc/sys/vm 中的許多內容。

可以看到這個臟頁配置也是一種藝術，需要根據實際情況下調整，注意vm.dirty_background_ratio配置的比例是緩存和空閑內存的比例，vm.dirty_ratio是總內存的比例。