Otimização de Performance

Otimize a performance do sistema Linux através do ajuste de parâmetros do kernel, seleção do escalonador de I/O, gerenciamento de memória, configuração do governador de CPU e benchmarking. Abrange metodologia, configurações reais de sysctl e validação baseada em ferramentas.

Quando Usar

• Servidor com alta latência, gargalos de throughput ou esgotamento de recursos
• Preparando infraestrutura para eventos de alto tráfego ou testes de carga
• Ajustando um servidor de banco de dados, servidor web ou host de aplicação para produção
• Diagnosticando se um gargalo é CPU, memória, I/O de disco ou rede
• Estabelecendo métricas de performance de linha de base antes e depois das alterações
• Configurando parâmetros do kernel para contêineres, VMs ou hosts bare-metal

Pré-requisitos

• Acesso root ou sudo no sistema alvo
• Pacote sysstat instalado (fornece sar, iostat, mpstat)
• Pacote linux-tools ou perf para profiling de CPU
• Ferramentas de benchmarking: fio (disco), sysbench (CPU/memória), iperf3 (rede)
• Métricas de linha de base coletadas antes de fazer qualquer alteração

Metodologia de Análise de Performance

Siga sempre esta ordem:

1. Coletar linha de base -- medir a performance atual com ferramentas
2. Identificar gargalo -- determinar se é CPU, memória, I/O ou rede
3. Alterar um parâmetro -- aplicar uma única alteração de ajuste
4. Medir impacto -- executar novamente o mesmo benchmark
5. Documentar -- registrar a alteração e seu efeito
6. Iterar ou reverter -- manter a alteração se for benéfica, reverter se não for

Ferramentas de Monitoramento do Sistema

# CPU and process monitoring
top                              # Interactive process viewer
htop                             # Enhanced interactive viewer
mpstat -P ALL 2                  # Per-CPU utilization every 2 seconds
pidstat -u 2                     # Per-process CPU usage

# Memory monitoring
free -h                          # Memory summary
vmstat 2                         # Virtual memory stats every 2 seconds
# Columns: r=runnable, b=blocked, si/so=swap in/out, bi/bo=block I/O

# Disk I/O monitoring
iostat -xz 2                     # Extended disk stats every 2 seconds
# Key columns: %util, await (latency), r/s, w/s
iotop -oP                        # Show processes doing I/O

# Network monitoring
sar -n DEV 2                     # Network interface stats
ss -s                            # Socket summary
nstat                            # Network counters

# CPU profiling (requires perf)
perf top                         # Real-time function-level CPU profiling
perf stat -a sleep 10            # System-wide counters for 10 seconds
perf record -g -a sleep 30       # Record 30 seconds of call stacks
perf report                      # Analyze recorded data

# One-liner: check all major resources
echo "=== CPU ===" && mpstat 1 1 && echo "=== MEM ===" && free -h && echo "=== DISK ===" && iostat -x 1 1 && echo "=== NET ===" && ss -s

Ajuste de Parâmetros do Kernel Sysctl

Ajuste de Rede

# /etc/sysctl.d/60-network-performance.conf

# Increase the maximum socket receive/send buffer sizes
net.core.rmem_max = 134217728
net.core.wmem_max = 134217728
net.core.rmem_default = 1048576
net.core.wmem_default = 1048576

# TCP buffer auto-tuning (min, default, max in bytes)
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 1048576 134217728
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 1048576 134217728

# Increase connection backlog for high-traffic servers
net.core.somaxconn = 65535
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535
net.core.netdev_max_backlog = 65535

# Enable TCP fast open (client and server)
net.ipv4.tcp_fastopen = 3

# Reuse TIME_WAIT sockets for new connections
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

# Increase the range of ephemeral ports
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65535

# TCP keepalive tuning (detect dead connections faster)
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 120
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3

# Disable slow start after idle (keeps congestion window open)
net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 0

# Enable BBR congestion control (requires kernel 4.9+)
net.core.default_qdisc = fq
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr

Ajuste de Memória

# /etc/sysctl.d/60-memory-performance.conf

# Reduzir swappiness (0-100, menor = menor uso de swap)
# 10 para servidores gerais, 1 para servidores de banco de dados
vm.swappiness = 10

# Razões de página suja (controla quando dados sujos são gravados em disco)
# Valores menores = escritas mais frequentes e menores (melhor para SSDs)
vm.dirty_ratio = 20
vm.dirty_background_ratio = 5

# Para sistemas com muita memória escrevendo em armazenamento rápido

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