Hur och varför alternativet noatime ökar prestandan i Linux-system

Uppdateringen av atime påverkar systemets prestanda. Vad som händer och vad man ska göra – läs i artikeln.

Varje gång jag uppdaterar Linux på min hemmadator måste jag hantera vissa uppgifter. Med åren har detta blivit en vana: jag gör säkerhetskopior av mina filer, raderar systemet, installerar allt från grunden, återställer mina filer och installerar sedan om mina favoritprogram. Jag anpassar också systeminställningarna. Ibland tar det för mycket tid. Och nyligen funderade jag på om jag verkligen behöver detta besvär.

atime – en av de tre tidsstämplarna för filer i Linux (mer om detta senare). Jag har särskilt funderat på om det fortfarande är nödvändigt att stänga av atime i nyare Linux-system. Eftersom atime uppdateras varje gång en fil nås insåg jag att det har en betydande inverkan på systemets prestanda.
Nyligen uppdaterade jag till Fedora 32 och av gammal vana började jag med att stänga av atime. Jag tänkte: behöver jag det överhuvudtaget? Jag beslutade mig för att undersöka frågan och här är vad jag hittade.

Lite om tidsstämplarna för filer

För att förstå detta behöver du ta ett steg tillbaka och komma ihåg några saker om Linux-filsystem och hur kärnan tilldelar tidsstämplar till filer och kataloger. Du kan se datumet för senaste ändring av filer och kataloger genom att köra kommandot ls -l (lång) eller helt enkelt titta på informationen om detta i filhanteraren. Men bakom kulisserna spårar Linux-kärnan flera tidsstämplar för filer och kataloger:

1. När filen senast modifierades (mtime)
2. När filens egenskaper och metadata senast ändrades (ctime)
3. När filen senast användes (atime)
4. Du kan använda kommandot stat, för att se data om en fil eller katalog. Här är filen /etc/fstab från en av mina testservrar:

$ stat fstab
  File: fstab
  Size: 261             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: b303h/45827d    Inode: 2097285     Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Context: system_u:object_r:etc_t:s0
Access: 2019-04-25 21:10:18.083325111 -0500
Modify: 2019-05-16 10:46:47.427686706 -0500
Change: 2019-05-16 10:46:47.434686674 -0500
 Birth: 2019-04-25 21:03:11.840496275 -0500

Här framgår det att den här filen skapades den 25 april 2019, när jag installerade systemet. Min fil /etc/fstab ändrades senast den 16 maj 2019, och alla andra attribut ändrades ungefär samtidigt.

Om jag kopierar /etc/fstab till en ny fil, ändras datumen och indikerar att detta är en ny fil:

$ sudo cp fstab fstab.bak
$ stat fstab.bak
  Fil: fstab.bak
  Storlek: 261             Block: 8          IO Block: 4096   vanlig fil
Enhet: b303h/45827d    Inode: 2105664     Länkar: 1
Åtkomst: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Kontext: unconfined_u:object_r:etc_t:s0
Åtkomst: 2020-05-12 17:53:58.442659986 -0500
Ändra: 2020-05-12 17:53:58.443659981 -0500
Ändrad: 2020-05-12 17:53:58.443659981 -0500
 Födelse: 2020-05-12 17:53:58.442659986 -0500

Men om jag bara byter namn på filen utan att ändra dess innehåll, kommer Linux endast att uppdatera tidpunkten för filens ändring:

$ sudo mv fstab.bak fstab.tmp
$ stat fstab.tmp
  Fil: fstab.tmp
  Storlek: 261             Block: 8          IO Block: 4096   vanlig fil
Enhet: b303h/45827d    Inode: 2105664     Länkar: 1
Åtkomst: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (    0/    root)   Gid: (    0/    root)
Kontext: unconfined_u:object_r:etc_t:s0
Åtkomst: 2020-05-12 17:53:58.442659986 -0500
Ändra: 2020-05-12 17:53:58.443659981 -0500
Ändrad: 2020-05-12 17:54:24.576508232 -0500
 Födelse: 2020-05-12 17:53:58.442659986 -0500

Dessa tidsstämplar är mycket användbara för vissa Unix-program. Till exempel är biff ett program som meddelar dig när ett nytt meddelande har kommit i din e-post. Numera är det få som använder biff, men på den tiden när e-postlådor var lokala för systemet, var biff ganska allmänt förekommande.

Hur vet programmet att du har ett nytt meddelande i inkorgen? Biff jämför tiden för senaste ändring (när filen för inkommande e-post uppdaterades med ett nytt meddelande) och tiden för senaste åtkomst (senast du läste din e-post). Om ändringen skedde senare än åtkomsten, kommer biff att förstå att ett nytt brev har kommit, och informera dig om det. E-postklienten Mutt fungerar ungefär på samma sätt.

Tidsstämpeln för senaste åtkomst är också användbar om du behöver samla statistik över användningen av filsystemet och optimera prestandan. Systemadministratörer behöver veta vilka objekt som åtkomstas för att på lämpligt sätt konfigurera filsystemet.

Men de flesta moderna program behöver inte denna tidsstämpel längre, och det har föreslagits att inte använda den. År 2007 diskuterade Linus Torvalds och flera andra kärnutvecklare atime i samband med prestandaproblem. Kernutvecklaren Ingo Molnar gjorde följande observation om atime och filsystemet ext3:

Det är ganska konstigt att varje skrivbord och server i Linux lider av märkbar nedgång i I/O-prestanda på grund av ständiga atime-uppdateringar, trots att det bara finns två verkliga användare: tmpwatch [som kan konfigureras att använda ctime, så detta är inte ett stort problem] samt vissa säkerhetskopieringsverktyg.

Men folk fortsätter att använda vissa program som behöver denna markering. Så att ta bort atime kommer att störa deras funktionalitet. Linux-kärnans utvecklare bör inte inskränka användarens frihet.

Salomons lösning

Många applikationer ingår i Linux-distributioner, och dessutom kan användare ladda ner och installera andra program efter behov. Detta är en nyckelfördel med öppen källkod. Men det komplicerar optimeringen av din filsystems prestanda. Att ta bort resurskrävande komponenter kan störa systemets funktion.

Som en kompromiss har Linux-kärnans utvecklare infört ett nytt alternativ, relaytime, som syftar till att skapa balans mellan prestanda och kompatibilitet:

atime uppdateras endast om den tidigare åtkomsttiden är mindre än den aktuella ändringstiden eller statusändring … Från och med Linux 2.6.30 använder kärnan som standard detta alternativ (om inte noatime anges) … Dessutom, från och med Linux 2.6.30, uppdateras den senaste åtkomsttiden för en fil alltid om den är mer än 1 dag gammal.

Moderna Linux-system (från och med Linux 2.6.30, som släpptes 2009) använder redan relaytime, vilket bör ge en verklig prestandaförbättring. Detta innebär att du inte behöver konfigurera filen /etc/fstab, och med relaytime kan du lita på standardvärdet.

Öka systemets prestanda med noatime

Men om du vill konfigurera ditt system för att få maximal prestanda är det fortfarande möjligt att stänga av atime.

Prestandaförändringen kanske inte är så märkbar på mycket snabba moderna diskar (såsom NVME eller snabba SSD), men det finns en liten förbättring.

Om du vet att du inte använder programvara som kräver atime, kan du något öka prestandan genom att aktivera alternativet noatime i filen. /etc /fstab. Efter detta kommer kärnan inte att uppdatera atime kontinuerligt. Använd alternativet noatime vid montering av filsystemet:

/dev/mapper/fedora_localhost--live-root /          ext4   defaults,noatime,x-systemd.device-timeout=0 1 1
UUID=be37c451-915e-4355-95c4-654729cf662a /boot    ext4   defaults,noatime        1 2
UUID=C594-12B1                          /boot/efi  vfat   umask=0077,shortname=winnt 0 2
/dev/mapper/fedora_localhost--live-home /home      ext4   defaults,noatime,x-systemd.device-timeout=0 1 2
/dev/mapper/fedora_localhost--live-swap none       swap   defaults,x-systemd.device-timeout=0 0 0

Ändringarna träder i kraft vid nästa omstart.

I reklamens namn

Behöver du en server för att hosta din webbplats? Vårt företag erbjuder pålitliga servrar med daglig eller engångsbetalning, varje server är ansluten till en internetkanal på 500 Megabit och skyddas gratis mot DDoS-attacker!

Källa: habr.com