NFS性能调优--实时监测_nfsstat 性能数据

简介

在考虑 Network File Systems (NFS) 时，通常性能调优是您会想到的最后一件事。您太过专注于合理配置文件系统和确保系统的安全性，因而可能经常忘记 NFS 中的 N 代表网络。遗憾的是，如果您重视 NFS 调优，您可能有一个性能很差的 NFS。所幸，IBM 集成了若干工具来帮助监控和调优 AIX 上的 NFS，包括 nfsstat 和 nfsmo。本文将描述这种监控和调优。

与之前版本的 AIX 一样，AIX 7 支持 NFS v2、v3 和 v4（默认为 NFS v4）。一般而言，NFS v4 应当优先于之前的版本得到使用，因为它更高效且通常处理大负荷和繁忙网络环境的性能。大多数现代客户端操作系统支持 NFS v4，因此无需支持旧的版本。

您必须同时调优客户端和服务器。本文解释如何使用 netpmon 为 NFS 客户端和 NFS 服务器监控读写子例程。您还可以使用 nmon 简要了解 NFS 活动，了解如何使用 nmon 来分析历史数据。您可以使用 netstat 验证网络的健康状况，因为较低的网络使用率（或设计不当的配置）会导致较差的 NFS 性能。本文还探讨 nfs4cl 等可用于特定 NFS 版本的实用工具。您还将了解一些最佳实践，包括跨尽量多的轴数传播 I/O。在这种情况下，CPU 负载是瓶颈，而非 I/O 系统。

与本系列的其他调优示例不同，对于 NFS，您必须监控（而且可能需要调优）所有子系统，包括 CPU、内存、I/O 和网络。从客户端角度来看，NFS 文件系统使用远程连接的磁盘。影响该挂载磁盘性能的所有因素会影响 NFS 客户端的性能。本文还讨论重要的守护进程，比如 nfsd和 biod，以及它们如何进行自我调优。您可以通过客户端与服务器之间的基本交互来理解幕后情况。最后，本文强调，不管您在调优哪个子系统，系统优化都是一个持续的过程。当然，监控系统的最佳时间是从一开始还未遇到问题和用户呼救之前。因为有太多的因素会影响 NFS 性能，一次仅进行一项更改，以便可以准确地评估更改的影响。

NFS 回顾

本节概述 NFS，因为它与 AIX 7 相关。您可以了解客户端与服务器如何相互关联，以及影响 NFS 性能的各种因素。

您可以在挂载文件系统期间选择版本类型，而且您可以在服务器上运行不同版本的 NFS。NFS 目前同时支持 TCP 和 UDP。因为 UDP 较快（做的较少），对最佳性能的需求胜于可靠性的一些环境（LAN 上）使用 UDP 可能会更好。TCP 更可靠（通过建立连接），它还在 WAN 上提供更好的性能，因为它的流程控制有助于最小化网络延迟。

NFS 的优势在于，它独立于机器类型和操作系统。它通过使用 Remote Procedure Calls (RPCs) 实现这一点，如图 1 所示。

图 1. 客户端与服务器之间的交互

图 1 展示 NFS 客户端 A 和 B 如何访问 NFS Server Z 上的数据。客户端计算机首先通过挂载文件系统请求访问导出的数据。然后当客户端线程试图处理 NFS 挂载文件系统内的数据，数据被重定向到 biod，biod 通过 LAN 将数据带到 NFS 服务器及其 nfsd 守护进程。服务器使用 nfds导出可用于其客户端的目录。

可以看出，您需要调优网络和 I/O 参数。如果 Server Z 性能很差，这显然会影响它的所有 NFS 客户端。如果可能，专门调优服务器，使其具有 NFS 服务器的功能（稍后详细说明）。

那么 biod 守护进程呢？执行预读和后写请求都需要用到该守护进程。biod 守护进程改进总体 NFS 性能，因为它要么清空、要么填满缓冲区高速缓存，充当客户端应用程序的一个联系。如 图 1 所示，biod 守护进程向服务器发送请求。另一方面，nfsd 是向客户端提供 NFS 服务的联系。当服务器接收来自客户端的 biod 通信时，服务器使用 nfsd 守护进程，直至请求完成。

为何在版本 4 之前 NFS 是无状态的，即使它早在版本 2 就可以使用 TCP？图 2 展示 NFS 与 TCP/IP 栈和 OSI 模型的关联。

图 2. OSI - TCP/IP - NFS

NFS 不位于传输堆栈上，因为 NFS 使用 Remote Procedure Calls (RPCs)。RPCs 是一个程序库，允许客户端和服务器进程执行系统调用，如同这些调用是在其自己的地址空间执行的。在一个典型的 UDP NFS 版本 2 或 3 实现中，在授权客户端共享卷之后，NFS 服务器向其客户端发送一种 cookie。问题在于，如果服务器发生故障，客户端会继续通过请求泛滥网络。这就是偏好于使用 TCP 的原因。只有版本 4 可以使用有状态的连接，且只有版本 4 将 TCP 用作其传输协议。

NFS 版本 4 与端口映射程序或其他守护进程，比如 lockd 和 statd，之间无交互，因为它们大批进入内核。在除版本 4 之外的其他版本中，端口映射程序用于注册 RPC 服务，并为客户端与服务器之间的通信提供端口号。External Data Representation (XDR) 提供机制来供 RPC 和 NFS 用来确保客户端与服务器之间的可靠数据交换。对于二进制数据的交换，它以一种独立于平台的方式进行。这解决了系统以不同方式表示数据的可能性。使用 XDR 可以正确解译数据，即使在不一样的平台上。

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监控

本节概述可用于监控 NFS 系统的工具。这些工具能使您快速对性能问题进行故障排除，并获取相关的数据以便进行历史趋势研究和分析。其中一些工具通常用于服务器，而其它工具则通常用于客户端。本节介绍 nmon、topas、 nfsstat、nfs、nfs4cl 和 netpmon。

nmon 和 topas

对于 NFS 调优，您最初可以使用 topas 或 nmon 这样的工具，因为它们提供一个漂亮的仪表板视图，显示系统中正在进行的工作。请记住，NFS 性能问题可能与您的 NFS 子系统根本没有任何关系。您的瓶颈可能出现在网络中&#x