在 Azure 上最佳化 Linux VM

發行項
09/06/2016

您可以從命令列或入口網站，輕鬆建立 Linux 虛擬機器 (VM)。本教學課程示範如何在 Microsoft Azure 平台上設定，以確保將其效能最佳化。本主題會使用 Ubuntu Server VM，但您也可以使用自己的映像做為範本來建立 Linux 虛擬機器。

Prerequisites

本主題假設您已具備有效的 Azure 訂用帳戶 (註冊免費試用版)，並且已在 Azure 訂用帳戶中佈建 VM。在建立 VM 之前，請先確定您已安裝最新的 Azure CLI，並已使用 az login 登入 Azure 訂用帳戶。

Azure 作業系統磁碟

在 Azure 中建立 Linux VM 後，它有兩個相關聯的磁碟。 /dev/sda 是作業系統磁碟， /dev/sdb 是暫存磁碟。請勿將主要作業系統磁碟 ( /dev/sda) 用於作業系統以外的用途，因為它已針對快速開啟 VM 進行最佳化，無法為工作負載提供良好的效能。您會想要將一或多個磁碟連接至 VM，以取得具永續性且經過最佳化的資料儲存空間。

加入磁碟以達成大小和效能目標

根據 VM 大小，您可以在 A 系列機器上連接最多 16 個額外的磁碟、在 D 系列上連接 32 個、在 G 系列上連接 64 個，且每個磁碟的大小高達 32 TB。您可以根據空間和 IOps 需求加入額外的磁碟。標準儲存體每個磁碟的效能目標為 500 IOps，而進階儲存體每個磁碟的效能目標最高為 20,000 IOps。

對於快取設定為 ReadOnly 或 None 的進階儲存體磁碟，若要達到最高 IOps，您必須在 Linux 中掛接檔案系統時停用 barrier (阻礙)。您不需要阻礙，因為這些快取設定的進階儲存體磁碟寫入都是持久的。

如果您使用 reiserFS，請使用掛接選項 barrier=none 停用阻礙 (若要啟用阻礙，請使用 barrier=flush)
如果您使用 ext3/ext4，請使用掛接選項 barrier=0 停用阻礙 (若要啟用阻礙，請使用 barrier=1)
如果您使用 XFS，請使用掛接選項 nobarrier 停用阻礙 (若要啟用阻礙，請使用 barrier 選項)

非受控儲存體帳戶考量事項

使用 Azure CLI 建立 VM 時的預設動作是使用 Azure 受控磁碟。這些磁碟是由 Azure 平台處理，不需要任何準備或位置來儲存它們。非受控磁碟需要儲存體帳戶，且具有一些額外的效能注意事項。如需受控磁碟的詳細資訊，請參閱 Azure 受控磁碟概觀。下一節概述使用非受控磁碟時才會有的效能注意事項。同樣地，預設且建議的儲存體解決方案是使用受控磁碟。

如果您使用非受控磁碟建立 VM，請務必從區域與 VM 相同的儲存體帳戶連結磁碟，以確保高度鄰近性及降低網路延遲。每個標準儲存體帳戶都有最高 20k 的 IOps 和 500 TB 大小的容量。這項限制適用于大約40的高度使用的磁片，包括 OS 磁片和您建立的任何資料磁片。進階儲存體帳戶沒有 IOps 上限，不過有 32 TB 的大小限制。

在處理 IOps 極高的工作負載，且您已為磁碟選擇標準儲存體時，可能需要將磁碟分割到多個儲存體帳戶，才能避免達到標準儲存體帳戶 20,000 IOps 的限制。 VM 可以混搭來自不同儲存體帳戶和不同儲存體帳戶類型的磁碟，以達到最佳組態。

VM 暫存磁碟機

根據預設，當您建立 VM 時，Azure 會提供作業系統磁碟 ( /dev/sda) 和暫存磁碟 ( /dev/sdb)。您加入的所有額外磁碟會顯示為 /dev/sdc、 /dev/sdd、 /dev/sde，依此類推。暫存磁碟 ( /dev/sdb) 上的所有資料均不具持久性，因此當 VM 調整大小、重新部署或維護等特定事件發生迫使 VM 重新啟動時，資料可能會遺失。暫存磁碟的類型和大小與您在部署時所選擇的 VM 大小相關。對於所有進階大小的 VM (DS、G 及 DS_V2 系列)，暫存磁碟機均有本機 SSD 提供支援，因此可以產生最高 48k IOps 的額外效能。

Linux 交換分割區

如果您的 Azure VM 是來自 Ubuntu 或 CoreOS 映像，則您可以使用 CustomData 將 cloud-config 傳送到 cloud-init。如果您上傳自訂 Linux 映像，使用 cloud-init，您也可以使用 cloud-init 設定交換資料分割。

您無法使用 /etc/waagent.conf 檔案來管理雲端初始化所布建和支援之所有映射的交換。如需映射的完整清單，請參閱使用雲端初始化。

管理這些映射交換的最簡單方式是完成下列步驟：

在 /var/lib/cloud/scripts/per-boot 資料夾中，建立名為 create_swapfile. sh：

$ sudo touch/var/lib/cloud/scripts/per-boot/create_swapfile sh
將下列幾行新增至檔案：

$ sudo vi/var/lib/cloud/scripts/per-boot/create_swapfile sh
```
#!/bin/sh
if [ ! -f '/mnt/swapfile' ]; then
fallocate --length 2GiB /mnt/swapfile
chmod 600 /mnt/swapfile
mkswap /mnt/swapfile
swapon /mnt/swapfile
swapon -a ; fi
```
注意

您可以根據您的需求來變更值，並根據資源磁片中的可用空間，根據所使用的 VM 大小而有所不同。
將檔案設為可執行檔：

$ sudo chmod + x/var/lib/cloud/scripts/per-boot/create_swapfile sh
若要建立 cloud-init，請在最後一個步驟之後執行腳本：

$ sudo/var/lib/cloud/scripts/per-boot/./create_swapfile sh

對於沒有 cloud-init 支援的映像，從 Azure Marketplace 部署的 VM 映像具有與作業系統整合的 VM Linux 代理程式。此代理程式可讓 VM 與各種 Azure 服務進行互動。假設您從 Azure Marketplace 部署標準映像，需要執行以下操作來正確配置 Linux 交換檔設定︰

找出並修改 /etc/waagent.conf 檔案中的兩個項目。它們控制專用交換檔案的存在和交換檔的大小。您需要驗證的參數是 ResourceDisk.EnableSwap 和 ResourceDisk.SwapSizeMB

若要啟用適當啟用的磁碟和裝載的交換檔，請確定參數具有下列設定：

ResourceDisk.EnableSwap=Y
ResourceDisk.SwapSizeMB={符合您需求的大小 (MB)}

進行變更之後，需要重新啟動 waagent 或重新啟動 Linux VM，以反映這些變更。當您使用 free 命令來檢視可用空間時，可以知道已實作變更並已建立交換檔。以下範例在修改 waagent.conf 檔案後建立了 512 MB 的交換檔：

azuseruser@myVM:~$ free
            total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:       3525156     804168    2720988        408       8428     633192
-/+ buffers/cache:     162548    3362608
Swap:       524284          0     524284

進階儲存體的 I/O 排程演算法

隨著 2.6.18 Linux 核心問世，預設 I/O 排程演算法已從「期限」變更為 CFQ (完全公平佇列演算法)。對於隨機 I/O 模式，CFQ 與期限之間的效能差異並不明顯。對於磁碟 I/O 模式以循序為主的 SSD 式磁碟，切換回 NOOP 或期限演算法可以達到更高的 I/O 效能。

檢視目前的 I/O 排程器

使用下列命令：

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

您會看到下列輸出，其表示目前的排程器。

noop [deadline] cfq

變更 I/O 排程演算法的目前裝置 (/dev/sda)

使用下列命令：

azureuser@myVM:~$ sudo su -
root@myVM:~# echo "noop" >/sys/block/sda/queue/scheduler
root@myVM:~# sed -i 's/GRUB_CMDLINE_LINUX=""/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash elevator=noop"/g' /etc/default/grub
root@myVM:~# update-grub

注意

單獨針對 /dev/sda 套用此設定不是很有用。請對所有 I/O 模式以循序 I/O 為主的資料磁碟進行設定。

您應會看到下列輸出，表示 grub.cfg 已成功重建且預設排程器已更新為 NOOP。

Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-3.13.0-34-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-3.13.0-34-generic
Found linux image: /boot/vmlinuz-3.13.0-32-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-3.13.0-32-generic
Found memtest86+ image: /memtest86+.elf
Found memtest86+ image: /memtest86+.bin
done

針對 Red Hat 散發版本系列，您只需要使用下列命令：

echo 'echo noop >/sys/block/sda/queue/scheduler' >> /etc/rc.local

搭配 Azure 調整核心的 Ubuntu 18.04 會使用多佇列 I/O 排程器。在該情節中，none 是適當的選擇，而不是 noop。如需詳細資訊，請參閱 Ubuntu I/O 排程器。

使用軟體 RAID 來達到更高的 I/Ops

如果工作負載所需的 IOps 超過單一磁碟可提供的極限，您便需要使用由多個磁碟組成的軟體 RAID 組態。因為 Azure 已在本機網狀架構層級執行磁碟恢復功能，因此您可以從 RAID-0 等量組態獲得最高層級的效能。先在 Azure 環境中佈建及建立磁碟、將它們連結至 Linux VM，然後再分割、格式化及掛接磁碟機。如需在 Azure 中針對 Linux VM 配置軟體 RAID 設定的詳細資訊，請參閱 在 Linux 上設定軟體 RAID 文件。

做為傳統 RAID 組態的替代方案，您也可以選擇安裝邏輯磁碟區管理員 (LVM)，以便將多個實體磁碟設定為單一等量邏輯存放磁碟區。在此組態中，讀取和寫入會分散到磁碟區群組 (類似 RAID0) 中包含的多個磁碟。基於效能考量，您可能希望建立等量邏輯磁碟區，如此一來，讀取和寫入就能利用您所有已連結的資料磁碟。如需在 Azure 中針對 Linux VM 設定等量邏輯磁碟區的詳細資訊，請參閱 在 Azure 中針對 Linux VM 設定 LVM 文件。

後續步驟

請記住，如同所有最佳化討論內容所述，您需要在變更前後執行測試，以測量變更所造成的影響。最佳化是需要逐步進行的程序，這些程序會對環境中不同的機器產生不同的結果。對某項組態有用的做法不見得適用於其他組態。

以下是一些連往其他資源的實用連結：

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