CN114138597B - 一种操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质，包括：性能监控模块和性能调节模块，其中：所述性能监控模块，用于对参数调整前后的操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能调节模块，用于根据配置文件对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。可见，本申请通过性能监控模块和性能调节模块的相互作用对操作系统进行模块化性能调优，无需依赖人工管理复杂且繁多的各项参数，能够适应不同场景应用系统的自动化性能调优且能够适配当前软硬件环境下的最优参数，以整体提高系统调优效率。

Description

一种操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质。
背景技术
操作系统作为现代计算机技术的基础平台，在计算机领域起着至关重要的作用。操作系统的基本工作模式为：操作系统运行在硬件平台之上。基于操作系统搭建的平台，操作系统能够屏蔽硬件的差异以及硬件的状态，并能够将硬件的工作进行统一的抽象。在操作系统基础之上，运行的应用软件能够屏蔽底层硬件的差异，应用软件无需关注运行在怎样的硬件平台之上，只需关注运行的操作系统提供的功能与API。因此，应用在运行的过程中对操作系统的状态是不关心的，但是在现在的应用场景之下，不同的应用具有不同的操作系统需求特性，操作系统需要适应该类应用的需求。
操作系统作为一个基础平台，对整体的性能要采取较为均衡的策略。操作系统为了适配不同的应用场景，将内核的不同参数暴露给用户态。用户态负责调整不同的参数来调整操作系统的工作状态，该参数在调整过程中，往往采用经验的方式或者推荐的方式。因为操作系统的各项参数复杂且繁多，不能确保手动调整的或经验值调整的就能够满足当下应用，并且根据应用不同，可能很多参数需要折中以及配合才能够达到操作系统针对应用的最优配置。人工调参使得应用在操作系统中的工作效率与性能较低。
因此，如何简便、高效且准确地对操作系统进行性能调优是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质，能够适应不同场景应用系统的自动化性能调优且能够适配当前软硬件环境下的最优参数，以整体提高系统调优效率。其具体方案如下：
本申请的第一方面提供了一种操作系统性能调优装置，包括性能监控模块和性能调节模块，其中：
所述性能监控模块，用于对参数调整前后的操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；
所述性能调节模块，用于根据配置文件对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
可选的，所述性能监控模块包括CPU监控单元、IO监控单元及内存监控单元；
其中，所述CPU监控单元用于对CPU运行数据进行监控并根据所述CPU运行数据确定CPU性能、所述IO监控单元用于通过利用预设读写模式确定磁盘或网络的IO性能、所述内存监控单元用于对内存数据进行监控并根据所述内存数据确定内存性能。
可选的，所述性能监控模块还包括整合单元，用于利用预先根据当前场景下的应用类型分配得到的CPU性能、IO性能及内存性能的权重对所述CPU监控单元确定出的CPU性能、所述IO监控单元确定出的IO性能及所述内存监控单元确定出的内存性能进行加权计算，以得到量化后的所述整体性能。
可选的，所述性能调节模块包括配置单元和参数调整单元，其中：
所述配置单元，用于根据目标需求对所述配置文件进行配置，得到配置后的包括所述预设参数范围的所述配置文件；
所述参数调整单元，用于根据所述配置文件通过调用sysctl命令对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
可选的，所述性能调节模块还包括控制单元，用于控制所述参数调整单元对所述操作系统的参数进行调整，并获取所述性能监测模块反馈的参数调整后的所述操作系统的所述整体性能。
可选的，所述性能调节模块还包括记录单元，用于记录所述参数调整单元对所述操作系统进行参数调整的结果，以便所述控制单元根据参数调整结果控制所述参数调整单元对所述操作系统的参数进行调整。
本申请的第二方面提供了一种操作系统性能调优方法，应用于前述操作系统性能调优装置，包括：
启动性能调节模块和性能监控模块；
利用所述性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整，并利用所述性能监控模块对参数调整前后的所述操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；
利用所述性能调节模块根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
可选的，所述利用性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整之前，还包括：
确定所述操作系统的性能压力状态；
判断所述性能压力状态是否满足性能调优条件，如果否，则调整当前场景下的应用负载。
本申请的第三方面提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器；其中所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现前述操作系统性能调优方法。
本申请的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现前述操作系统性能调优方法。
本申请中的操作系统性能调优装置的所述性能监控模块，用于对参数调整前后的操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能调节模块，用于根据配置文件对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。本申请通过性能监控模块和性能调节模块的相互作用对操作系统进行模块化性能调优，无需依赖人工管理复杂且繁多的各项参数，能够适应不同场景应用系统的自动化性能调优且能够适配当前软硬件环境下的最优参数，以整体提高系统调优效率。在此基础上，本申请还相应公开了一种操作系统性能调优方法，能达到与上述相同的技术效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种操作系统性能调优装置架构图；
图2为本申请提供的一种操作系统性能调优方法流程图；
图3为本申请提供的一种操作系统性能调优电子设备结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中，操作系统为了适配不同的应用场景，将内核的不同参数暴露给用户态。用户态负责调整不同的参数来调整操作系统的工作状态，该参数在调整过程中，往往采用经验的方式或者推荐的方式。因为操作系统的各项参数复杂且繁多，不能确保手动调整的或经验值调整的就能够满足当下应用，并且根据应用不同，可能很多参数需要折中以及配合才能够达到操作系统针对应用的最优配置。人工调参使得应用在操作系统中的工作效率与性能较低。针对上述技术缺陷，本申请提供一种操作系统性能调优装置，通过性能监控模块和性能调节模块的相互作用对操作系统进行模块化性能调优，无需依赖人工管理复杂且繁多的各项参数，能够适应不同场景应用系统的自动化性能调优且能够适配当前软硬件环境下的最优参数，以整体提高系统调优效率。在此基础上，本申请还相应公开了一种操作系统性能调优方法，能达到与上述相同的技术效果，在此不再进行赘述。
图1为本申请实施例提供的一种操作系统性能调优装置。参见图1所示，该操作系统性能调优装置包括性能监控模块01和性能调节模块02，其中：
所述性能监控模块01，用于对参数调整前后的操作系统03的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能调节模块02，用于根据配置文件对所述操作系统03的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统03的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统03进行性能调优。
本实施例中，所述性能监控模块01包括CPU监控单元011、IO监控单元012及内存监控单元013。其中，所述CPU监控单元011用于对CPU运行数据进行监控并根据所述CPU运行数据确定CPU性能、所述IO监控单元012用于通过利用预设读写模式确定磁盘或网络的IO性能、所述内存监控单元013用于对内存数据进行监控并根据所述内存数据确定内存性能。在此基础上，为了方便量化计算，所述性能监控模块01还可以包括整合单元，用于利用预先根据当前场景下的应用类型分配得到的CPU性能、IO性能及内存性能的权重对所述CPU监控单元011确定出的CPU性能、所述IO监控单元012确定出的IO性能及所述内存监控单元013确定出的内存性能进行加权计算，以得到量化后的所述整体性能。当然，所述整合单元还可以分别集成至所述CPU监控单元011、所述IO监控单元012及所述内存监控单元013，在监控的同时完成计算。
本实施例中，所述性能监控模块01负责监控操作系统03的整体性能，并对操作系统03的整体性能进行评估。性能监控模块01包含多种操作系统的监控工具，主要为压力测试工具(磁盘以及网络的IO压力测试工具)、CPU性能计算工具、内存监控工具。所述性能监控模块01的每个子模块具备将对应模块性能量化的能力。以磁盘IO能力为例，可以通过计算顺序读写、随机读写以及不同读写方案混合的方式对磁盘的性能进行整体的评测，具体来说，计算出当前的磁盘性能并量化为一个数字结果。其中，每一个性能检测项目都会以0-1000分作为一个性能指标，为保证扩展性，所述性能监控模块01的最终评分为每个性能检测项的子模块的评分加权和。所述性能监控模块01对整体性能的评分计算方法为：整体性能＝w1(权重)*单项评分+w2(权重)*单项评分+…+wn(权重)*单项评分。最终计算出操作系统03的整体性能。考虑到在某些情况下，不一定会关系某些性能指标，因此权重的取值范围为0-1.0(可以为小数)。例如，在CPU消耗的场景下，就只关心CPU调优的整体状态，不再关心IO和内存相关的性能指标，在这个场景下，CPU性能的权重为1.0，IO和内存性能的权重为0.0，本系统不会根据IO和内存进行调优。该评分结果用于指导所述性能调节模块02的控制单元021。
本实施例中，所述性能调节模块02包括控制单元021、参数调整单元022、配置单元023和记录单元024。其中，所述控制单元021用于控制所述参数调整单元022对所述操作系统03的参数进行调整，并获取所述性能监控模块01反馈的参数调整后的所述操作系统03的所述整体性能。也即负责控制参数的调整，并对所述性能监控模块01的结果反馈做出判断，以及负责控制所述参数调整单元022调整参数。所述参数调整单元022，用于根据所述配置文件通过调用sysctl命令对所述操作系统03的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统03的所述整体性能在所述预设参数范围内对所述操作系统03进行性能调优。也即负责维护与调整全部支持的系统参数，主要负责调用sysctl命令以及修改其他的相关配置文件以实际操作系统参数。
本实施例中，所述配置单元023，用于根据目标需求对所述配置文件进行配置，得到配置后的包括所述预设参数范围的所述配置文件。也即用于配置本实施例中的全部参数以及基础模型，默认支持操作系统的基本参数的配置。配置参数格式为“配置参数最大值:最小值:步长:误差范围:影响范围”。通过增加该配置，系统会根据配置的参数以及最大值、最小值之间进行调整。调整完成后，会调用操作系统性能监控模块01进行验证，如果超出误差范围，说明该配置调整生效。另外，所述记录单元024，用于记录所述参数调整单元022对所述操作系统03进行参数调整的结果，以便所述控制单元021根据参数调整结果控制所述参数调整单元022对所述操作系统03的参数进行调整。也即负责保存操作系统参数的调整结果，并用于所述控制单元021对调整结果进行参考、排查。所述性能调节模块02通过调整各个参数，将各个参数调整到最优状态后，在结束性能调整工作或将性能调整结果输出至标准输出并由记录装置记录结果。
本实施例中，在两个大模块中的7个子单元相互配合与作用的情况下，通过自动化模拟性能调优操作并同时操作多个参数，并针对不同的应用场景分别提供不同的可以调节的参数，实现了本方案的自动化性能调优的总体方案。最终能够确定适用于当前软硬件环境的操作系统最优参数，该过程中不需要人的参与且参数调整结果有数据作支撑，能够适配当前软硬件环境下的最优参数。进一步的，调优方案可配置且场景化，基于不同的场景配置不同的调优方案，如IO消耗型、CPU消耗型、内存消耗型等，基于不同的调优方案对参数进行调整以适应不同的应用场景。另外，调优结果可迁移且迁移效率高，也即调优的结果可以一键复制到其他主机，其他主机可以采用相同的调优方案。
可见，本申请实施例中的操作系统性能调优装置的所述性能监控模块，用于对参数调整前后的操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能调节模块，用于根据配置文件对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。本申请实施例通过性能监控模块和性能调节模块的相互作用对操作系统进行性能调优，无需依赖人工管理复杂且繁多的各项参数，能够适应不同场景应用系统的自动化性能调优且能够适配当前软硬件环境下的最优参数，以整体提高系统调优效率。
图2为本申请实施例提供的一种操作系统性能调优方法流程图。参见图2所示，该操作系统性能调优方法应用于前述操作系统性能调优装置，包括：
S11：启动性能调节模块和性能监控模块。
S12：利用所述性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整，并利用所述性能监控模块对参数调整前后的所述操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能。
S13：利用所述性能调节模块根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
本实施例中，理想情况下，在调整参数后会启动性能监控模块来对当前的操作系统性能进行评分，从而对本次的性能调整进行评估。例如，调整了内核调度参数后，发现CPU性能下降，则确定该调整会带来负面效果，此时会进行反向调整。另外，为了确保参数调优是有意义的，在利用所述性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整之前，还可以进一步确定所述操作系统的性能压力状态，并判断所述性能压力状态是否满足性能调优条件，如果否，则调整当前场景下的应用负载。
本实施例以调整Mysql数据库应用为例对操作系统性能调优方法进行具体说明。
首先，运行数据库程序并启动性能监控模块与性能调节模块，启动后系统初始化，初始化时性能监控模块会对当前的操作系统性能状态进行第一次基础检测，以确认当前的系统状态。主要需要确认有两个数据：量化后的当前操作系统的性能指标和当前操作系统的性能压力状态。在压力状态较低时，进一步将数据库的负载调高，可以使用数据库的压测方案或实际进行数据库的具体批量操作等，使应用对操作系统性能压力变大。然后会基于当前的状态进行性能参数的调整，Mysql属于高IO消耗型应用，配置方案为IO方案，通过调整Page Cache、回刷参数等进行调整，调整完成后，再次启动性能监控模块，以对调整后的系统状态进行再一次的性能监控状态评分。评分完成后，确认当前的系统状态是否基于本次调整产生了影响，如果产生影响，确认是否是提高性能还是降低性能，如果是提高了，则再次修改参数，进一步进行调优，最终在取值范围内找到最优的参数值并生成最优的配置数据。此时，结束自适应系统调优进程并输出最优的操作系统参数。
可见，本申请实施例先启动性能调节模块和性能监控模块，然后利用所述性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整，并利用所述性能监控模块对参数调整前后的所述操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能，最后利用所述性能调节模块根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。本申请实施例不需要人为的编写与配置操作系统参数，不需要人为参与调整参数和手动进行验证，由于验证的结果不一定可控等原因，本实施例能够自动化的调整相关参数并进行验证且验证的结果可量化，降低了系统调优难度。在此基础上还可以自动化维护可以调优的策略以及参数，不需要人为进行维护。避免由于参数较为繁多且逻辑复杂，导致人为维护的不全面，从而无法做到准确理解每个参数就无法做到准确的调优。
进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备。图3是根据一示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。
图3为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的操作系统性能调优方法中的相关步骤。
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统221、计算机程序222及数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量数据223的运算与处理，其可以是Windows Server、Netware、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的操作系统性能调优方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。数据223可以包括电子设备20收集到的系统性能参数。
进一步的，本申请实施例还公开了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的操作系统性能调优方法步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的操作系统性能调优装置、方法、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种操作系统性能调优装置，其特征在于，包括性能监控模块和性能调节模块，其中：
所述性能监控模块，用于对参数调整前后的操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能监控模块包括CPU监控单元、IO监控单元、内存监控单元及整合单元；
其中，所述CPU监控单元用于对CPU运行数据进行监控并根据所述CPU运行数据确定CPU性能；所述IO监控单元用于通过利用预设读写模式确定磁盘或网络的IO性能；所述内存监控单元用于对内存数据进行监控并根据所述内存数据确定内存性能；所述整合单元用于利用预先根据当前场景下的应用类型分配得到的CPU性能、IO性能及内存性能的权重对所述CPU监控单元确定出的CPU性能、所述IO监控单元确定出的IO性能及所述内存监控单元确定出的内存性能进行加权计算，以得到量化后的所述整体性能；
所述性能调节模块，用于根据配置文件对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
2.根据权利要求1所述的操作系统性能调优装置，其特征在于，所述性能调节模块包括配置单元和参数调整单元，其中：
所述配置单元，用于根据目标需求对所述配置文件进行配置，得到配置后的包括所述预设参数范围的所述配置文件；
所述参数调整单元，用于根据所述配置文件通过调用sysctl命令对所述操作系统的参数进行调整，并根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
3.根据权利要求2所述的操作系统性能调优装置，其特征在于，所述性能调节模块还包括控制单元，用于控制所述参数调整单元对所述操作系统的参数进行调整，并获取所述性能监控模块反馈的参数调整后的所述操作系统的所述整体性能。
4.根据权利要求3所述的操作系统性能调优装置，其特征在于，所述性能调节模块还包括记录单元，用于记录所述参数调整单元对所述操作系统进行参数调整的结果，以便所述控制单元根据参数调整结果控制所述参数调整单元对所述操作系统的参数进行调整。
5.一种操作系统性能调优方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的操作系统性能调优装置，包括：
启动性能调节模块和性能监控模块；
利用所述性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整，并利用所述性能监控模块对参数调整前后的所述操作系统的系统性能进行量化计算，以确定出相应量化后的整体性能；所述性能监控模块包括CPU监控单元、IO监控单元、内存监控单元及整合单元；其中，所述CPU监控单元对CPU运行数据进行监控并根据所述CPU运行数据确定CPU性能；所述IO监控单元通过利用预设读写模式确定磁盘或网络的IO性能；所述内存监控单元对内存数据进行监控并根据所述内存数据确定内存性能；所述整合单元利用预先根据当前场景下的应用类型分配得到的CPU性能、IO性能及内存性能的权重对所述CPU监控单元确定出的CPU性能、所述IO监控单元确定出的IO性能及所述内存监控单元确定出的内存性能进行加权计算，以得到量化后的所述整体性能；
利用所述性能调节模块根据参数调整后的所述操作系统的所述整体性能在所述配置文件中的预设参数范围内对所述操作系统进行性能调优。
6.根据权利要求5所述的操作系统性能调优方法，其特征在于，所述利用性能调节模块根据配置文件对操作系统的参数进行调整之前，还包括：
确定所述操作系统的性能压力状态；
判断所述性能压力状态是否满足性能调优条件，如果否，则调整当前场景下的应用负载。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器；其中所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求5或6所述的操作系统性能调优方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求5或6所述的操作系统性能调优方法。
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