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

Les performances Linux se jouent sur les détails : I/O scheduler adapté au stockage, gestion mémoire réglée finement, huge pages pour les bases de données. Ces réglages décident si un serveur rame ou répond.

• 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 les bases de données. Les profils tuned regroupent ces configurations sous un seul nom et les appliquent en une commande.