Увеличиваем КПД Linux на десктопе до максимума

В этой статье я хочу поделиться почти 10-летним опытом использования Linux на десктопе. За это время я провел много экспериментов над ядром, испробовал различные конфигурации для разных применений и теперь хочу все это систематизировать в длинный пост с рекомендациями как выжать из linux максимум и добиться отличной производительности, без необходимости покупать мощное железо.

Статья написана для интересующихся, а не для интеллектуального большинства, здесь я затрагиваю нынче не модную тему оптимизации, так как в 2014 принято при тормозах системы покупать новый компьютер.

Итак начнем наш путь.

1. Купите SSD, если у вас его еще нет

Почему-то многие люди скептически относятся к SSD, хотя это первый и важнейший компонент компьютера, который собирается быстро работать.

Серьезно, все что описано дальше в статье даст вам какой-то прирост в сырой производительности и времени отклика, но любой, даже самый дешевый SSD, сократит время запуска большинства программ до 0, что, визуально, будет очень заметно. Почти в любом компьютере главный тормоз это всегда дисковая подсистема и никакой HDD никогда не даст вам нужной скорости поиска (которая у SSD 0 мс). За все время общения с компьютерами и их апгрейда, только переход на SSD дал значительный прирост в скорости работы и отклике. Помните как медленно работают дискеты, какое у них огромное время поиска? Примерно вот так воспринимается классический жесткий диск после SSD.

Так что если у вас еще нет SSD, то продолжать дальше смысла нет, ваш компьютер (хоть даже оснащенный 12-ядерным Xeon’ом) все равно будет работать медленно, так что вперед за покупками.

Касательно надежности: есть миф что SSD умирают спустя год. Его рождению мы обязаны первым SSD на бажных чипах SandForce. Естественно, любой новый SSD из магазина как минимум надежнее и долговечнее современных жестких дисков, так что не стоит беспокоиться по этому поводу вообще. Свой SSD я купил 2 года назад б/у, на то время он был в использовании год. Сейчас у него 11 681 часов наработки и использование ресурса 10%, так что при том же режиме использования, мне его хватит еще на 27 лет. Думаю, к этому времени технологии хранения данных уже несколько раз изменятся. Так что повторюсь, проблемы с надежностью более чем надуманы.

2. Таблица разделов

Не делите диски на разделы.

Для домашнего компьютера это бессмысленно и вредно. На SSD у вас должен быть один раздел для корня, там у вас будет хранится система. На HDD (если нужен) у вас должен быть один раздел с точкой монтирования в /mnt (у меня /mnt/data), где будут хранится большие малоиспользуемые данные (фильмы, музыка, игры). НЕ НУЖНО делать HDD точкой монтирования /home, так как в /home 99% программ хранит свои данные и постоянно к ним обращается, поэтому /home должен быть на SSD.

Повторюсь кратко: на SSD у вас должно быть все, к чему система постоянно обращается (пишет/читает)!

Не слушайте вредных советов по вынесению таких данных на HDD, как уже было сказано проблемы износа на SSD нет, это миф, и большое число циклов записи вообще не влияет на долговечность SSD.

Насчет SWAP-раздела: он вам не нужен. Если у вас не хватает оперативной памяти, то OOM-killer будет прибивать ресурсоемкие приложения, если это происходит то докупите оперативки, благо ее цена не сильно кусается. Использование swap как расширителя оперативной памяти значительно замедляет работу компьютера. suspend-to-disk вам тоже не нужен, потому что холодный старт с SSD быстрее чем восстановление из спячки с HDD, так что пользуйтесь suspend-to-ram или выключайте компьютер полностью. Единственный плюс от свапа — возможность уйти в гибридную спячку, это когда система готовится к suspend-to-disk, но выполняет suspend-to-ram, так что позже, если все хорошо, идет простой выход из спячки, а если произошел сбой питания — то система восстановится с диска.

Я использую везде файловую систему ext4, так как с другими мне не удалось получить заметной разницы в производительности, а ext4 наиболее распространена, плюс имеются утилиты для восстановления данных (но не надейтесь на них, а делайте бэкапы). При создании используйте -T largefile или largefile4.

3. Используйте 64-битное ядро

От производительности оперативной памяти мало что зависит, от нее не увеличится FPS в играх и не станут быстрее запускаться приложения. Использование 64-битных приложений тоже не дает никакого прироста для обычных задач, только для очень специфичных математических рассчетов и операций архивирования. Также использование 64 ядра не требуется для адресации более 4 ГБ памяти, PAE позволяет адресовать до 64 ГБ памяти на 32 битной системе.

Но используя 64-битное ядро, приложения могут адресовать больше чем 4 ГБ памяти, что довольно полезно, так как иначе может возникать ситуация когда OOM-killer будет прибивать программы, хотя оперативки еще достаточно. Также на 64-битной системе можно адресовать сразу же всю физическую память, на 32 битной же все что выше ~800 МБ надо постоянно ремапить, что несколько снижает скорость страничного обмена, хотя, как я уже сказал, это особо не влияет на скорость работы.

4. Используйте патсет pf-kernel

pf-kernel — это набор патчей для ядра linux, собранные соотечесвенником Александром Наталенко (aka post-factum) направленные на улучшения desktop-experience linux-систем.

Он состоит из:

  1. Патчсет -ck с BFS
  2. BFQ I/O scheduler
  3. TuxOnIce
  4. UKSM

Наиболее полезными являются патчи BFS и BFQ, про которые уже очень много написано. BFQ борется с проблемой тормозов системы во время выполнения больших дисковых операций (знаменитый баг 12309, который по документам исправлено, но по факту продолжает досаждать), BFS — планировщий процессов, более подходящий для десктопной работы, чем те что идут в ядре. Например CFS, который используется по умолчанию допускает ситуацию, когда 2 процесса, которые требуют приоритет реального времени будут исполнятся на одном ядре, хотя другие ядра заняты низкоприоритетными задачами. Естественно, такое поведение приводит к глобальным тормозам. Зато «честный планировщик». BFS не такой «честный», но зато намного более приближен к реалиям настольных компьютеров с небольшим (большое — это 4096) количеством ядер.

Для установки, я качаю с kernel.org необходимую версию ядра без стабилизационнх патчей (например 3.12 на момент написания статьи) и накладываю на него pf-kernel. В общем случае это выглядит так:

cd /usr/src
wget ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.12.tar.xz
tar -xf linux-3.12.tar.xz
cd linux-3.12
wget https://pf.natalenko.name/sources/3.12/patch-3.12.4-pf.bz2
bunzip2 patch-3.12.4-pf.bz2
patch -p1 < patch-3.12.4-pf

Это очень важный патчсет, именно он позволяет системе быть отзывчивой, даже в моменты большой дисковой нагрузки. В результате, например, даже при максимальной нагрузке на диск, время запуска приложений остается таким же, как и при простое!

5. Тюнингуйте ядро!

В ядре по умолчанию используются не очень оптимальные параметры, обусловленные историческим предназначением linux для серверов и доступности для отладки.

Так что делайте make xconfig

Я расскажу о наиболее важных опциях для оптимизации

Выключаем preemption, устанавливаем низкую частоту таймера и выключаем dynticks

ДА! Мы действительно, даже вопреки документации к BFS отключаем «жизненно важные» опции для повышения отзывчивости системы. А причина в том что они — устарели, толку от них никакого и к тому же preemption негативно влияет на производительность.

Было время, когда у меня был одноядерный процессор, тогда еще в готовых ядрах не включали preemption и высокочастотный таймер, вот тогда, после включения этих опций был огромный эффект. А именно, тяжеловесное приложение, занимающее 100% CPU, даже при наличии дискового ввода-вывода и нехватке ОЗУ никак не влияло на интерактивность и отзывчивость. В те времена, еще кроме WinXP ничего не было, а подробно рассказывать как ужасно себя ведет XP в таких ситуациях, думаю, не надо, она просто обычно намертво виснет, заставляя тянуться к кнопке reset. Так что иметь систему, которая почти никогда не тормозит и не зависает было приятно.

Но те времена прошли, многоядерные процессоры и огромные объемы памяти сами по себе решают проблемы отзывчивости под нагрузкой, так что дополнительно решать их программными средствами не только бесполезно, но и вредно.

Так что идем в Processor type and features и выбираем для параметра Preemption Model значение No Forced Preemption (Server). Не пугаемся фразы «ocasional longer delays are possible» потому что данную проблему у нас эффективно решает BFS и многоядерный процессор. Как и написано в описании, мы выигрываем в «raw processing power».

Также, в целях оптимизации, для параметра Processor family выберите свой процессор.

Далее, устанавливаем для параметра Timer frequency значение 300 HZ. 100 все же будет маловато, да и смысла особого нет (читайте в описании почему), но вы можете поэкспериментировать. Также, 300 Гц нацело делится и на 25 и 30, что является типичными частотами для видео, это вносит свой вклад в борьбу с тирингом.

В этом разделе есть немало интересных опций, посмотрите, например можно выключить hot-plug для cpu и памяти, так как на десктопе это просто невозможно сделать.

Так как у меня не ноутбук, я выключаю все что связано с энергосбережением, то есть к примеру выключаю поддержку CPU Frequency scaling вообще.

Теперь отключим динамический таймер. Не уверен точно, так как не проверял конкретно, но похоже именно эта опция приводит к постоянным «подергиваниям» на некоторых видео и особенно в играх. Так что идем General setup -> Timers subsystem и для опции Timer tick handling выбираем Periodic timer ticks (constant rate, no dynticks). 

Включаем BFQ

По умолчанию BFQ выключен и его надо включить а также выбрать используемым по умолчанию.

Идем Enable the block layer -> IO Schedulers включаем опции BFQ I/O scheduler и BFQ hierarchical scheduling support, для опции Default I/O scheduler выбираем, очевидно, BFQ.

6. Заключение

Данный список не исчерпывающий, есть еще ньюансы, описанные, например, тут (продолжаем бороться с 12309).

В моей ситуации наложение патчсета pf-kernel и тюнинг ядра помогли избавится от ненавистных подергиваний при скроллинге экрана в Dota 2 (а также FPS поднялся с 30 до 40!); теперь копирование больших файлов слабо влияет на запущенные игры и они спокойно сосуществуют, а также вцелом поднялась отзывчивость и от этого восприятие стабильности.

Пожалуйста, если у вас есть что дополнить, пишите в комментарии.

0.00 avg. rating (0% score) - 0 votes