Performance tuning Linux : I/O schedulers, swappiness et huge pages

Les performances Linux se jouent sur les détails : I/O scheduler adapté, gestion mémoire optimisée, huge pages pour bases de données. Ces réglages font la différence entre un serveur qui rame et un serveur réactif.

• I/O schedulers : choisir le bon selon le stockage
• Swappiness et gestion mémoire
• Transparent Huge Pages (THP)
• Profils tuned pour optimisations prédéfinies
• Sysctl : tuning kernel avancé
• Conclusion

Lister les schedulers disponibles

cat /sys/block/sda/queue/scheduler
# [mq-deadline] kyber bfq none

Schedulers principaux

mq-deadline (défaut) :

• Bon compromis général
• Fusion des requêtes I/O
• Convient HDD et SSD

kyber :

• Optimisé pour SSD/NVMe
• Faible latence
• Bon pour workloads aléatoires

bfq (Budget Fair Queueing) :

• Équité entre processus
• Bon pour desktops
• Moins performant en serveur

none (noop) :

• Aucun ordonnancement
• Pour NVMe ultra-rapides
• Laisse le SSD gérer

Changer le scheduler à chaud

# Temporaire
echo kyber > /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler

# Permanent (udev)
# /etc/udev/rules.d/60-scheduler.rules
ACTION=="add|change", KERNEL=="nvme[0-9]n[0-9]", ATTR{queue/scheduler}="kyber"
ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]", ATTR{queue/scheduler}="mq-deadline"

Recommandations

• HDD : mq-deadline
• SSD SATA : mq-deadline ou kyber
• NVMe : kyber ou none

Principe

vm.swappiness (0-100) contrôle l'agressivité du swap :

• 0 : swap uniquement si mémoire pleine
• 60 (défaut) : swap modéré
• 100 : swap agressif

Valeur actuelle

cat /proc/sys/vm/swappiness
# 60

Modifier temporairement

sysctl -w vm.swappiness=10

Modifier définitivement

# /etc/sysctl.d/99-swappiness.conf
vm.swappiness = 10

Recharger :

sysctl -p /etc/sysctl.d/99-swappiness.conf

Recommandations

• Serveur avec beaucoup de RAM : 10
• Base de données : 1-10
• Desktop : 60 (défaut)
• Serveur léger : 30-40

Principe

Les huge pages (2 Mo vs 4 Ko) réduisent la pression sur le TLB (Translation Lookaside Buffer).

THP : allocation automatique de huge pages par le kernel.

Vérifier l'état

cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
# [always] madvise never

• always : THP actif partout (défaut)
• madvise : uniquement si demandé par l'app
• never : désactivé

Désactiver THP (recommandé pour bases de données)

# Temporaire
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

# Permanent (systemd)
# /etc/systemd/system/disable-thp.service
[Unit]
Description=Disable Transparent Huge Pages

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/bin/sh -c 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled'
ExecStart=/bin/sh -c 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag'

[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl enable --now disable-thp.service

Huge Pages statiques (pour DB)

# Calculer le nombre de huge pages nécessaires
# Ex: PostgreSQL avec 8 Go de shared_buffers
# 8192 Mo / 2 Mo = 4096 huge pages

# /etc/sysctl.d/99-hugepages.conf
vm.nr_hugepages = 4096

Installation

dnf install tuned  # RHEL/Fedora
apt install tuned  # Debian/Ubuntu

Profils disponibles

tuned-adm list

# Profils courants :
# - throughput-performance : débit maximum I/O
# - latency-performance : faible latence
# - network-latency : latence réseau optimisée
# - virtual-guest : VM invitée
# - virtual-host : hyperviseur

Activer un profil

tuned-adm profile throughput-performance
tuned-adm active

Créer un profil custom

# /etc/tuned/postgresql/tuned.conf
[main]
include=throughput-performance

[sysctl]
vm.swappiness=1
vm.overcommit_memory=2
vm.nr_hugepages=4096

[disk]
devices=!*
elevator=mq-deadline

Activer :

tuned-adm profile postgresql

Réseau

# /etc/sysctl.d/99-network.conf
# Buffer TCP
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 16777216

# Backlog
net.core.netdev_max_backlog = 5000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

Mémoire

# /etc/sysctl.d/99-memory.conf
vm.swappiness = 10
vm.dirty_ratio = 15
vm.dirty_background_ratio = 5
vm.vfs_cache_pressure = 50

Filesystem

fs.file-max = 2097152
fs.inotify.max_user_watches = 524288

L'optimisation Linux passe par des réglages ciblés : scheduler adapté au stockage, swappiness réduit pour éviter le swap inutile, THP désactivé pour bases de données. Les profils tuned simplifient l'application de configurations prédéfinies.