debian缓存性能测试

Debian 缓存性能测试实操指南

一 目标与范围

• 面向 Debian 的缓存性能测试，通常包含三类对象：
  • Page Cache/Buffers（内核页缓存与块缓存）：影响文件与磁盘读写的“真实”速度感知。
  • APT 软件包缓存：影响软件安装/更新的下载与耗时。
  • 外部缓存服务（如 Redis）：评估键值缓存的吞吐、延迟与并发能力。
• 建议准备：具有 sudo 权限的 Debian 10+ 环境、空闲磁盘空间、稳定网络，以及用于对比的“冷/热”两次测试流程。

二 系统页缓存与磁盘基准测试

• 观察与监控
  • 实时查看系统级缓存命中与脏页：使用 cachestat（来自 bcc/BPF）。示例：sudo cachestat 1 10（每秒刷新，共 10 次）。关注 HITS/MISSES/DIRTIES、BUFFERS_MB/CACHED_MB，命中率近似为 HITS/(HITS+MISSES)。
  • 按进程查看缓存命中：使用 cachetop（同样来自 bcc）。示例：sudo cachetop，按 READ_HIT%/WRITE_HIT% 排序定位热点进程。
  • 查看文件/目录是否在缓存：使用 pcstat。示例：pcstat /var/lib/dpkg/status 或 pcstat /usr/bin/*，关注 Cached/Percent 列判断是否已完全缓存。
  • 基础资源与 I/O：用 free -h 观察 available 与 buff/cache；用 iotop 观察进程级磁盘 I/O；用 nmon 做整体资源面板监控。
• 基准测试与“清缓存”方法
  • 磁盘直读性能（区分“有缓存/无缓存”）：使用 hdparm。示例：sudo hdparm -Tt /dev/sdX，分别记录 Timing cached 与 Timing buffered disk reads，前者反映内核缓存，后者更接近磁盘真实带宽。
  • 灵活可控的 I/O 场景：使用 fio。示例（随机读，4KB，队列深度 32，运行 60 秒）：

    sudo apt-get install -y fio
    cat >
         fio-randread.fio <
        <
        'EOF'
    [global]
    ioengine=libaio
    direct=1
    runtime=60
    time_based
    numjobs=1
    size=1G
    [randread]
    rw=randread
    bs=4k
    iodepth=32
    EOF
    fio fio-randread.fio
    

  • 清缓存以获得“冷”结果（仅在测试环境执行，避免生产风险）：

    sudo sync
    echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
    

  • 判定要点：第二次读取同一数据若 HITS 接近 100% 且吞吐显著提升，说明 Page Cache 生效；对比“清缓存前后”的 hdparm/fio 指标，量化缓存带来的加速比。

三 APT 软件包缓存测试

• 缓存占用与命中
  • 查看缓存目录大小：du -sh /var/cache/apt/archives/。
  • 统计缓存中包数量：apt-cache pkgnames | wc -l。
  • 清理策略：sudo apt-get clean（清空所有包缓存）、sudo apt-get autoclean（仅清理过期索引/旧包）。
• 命中与网络影响
  • 模拟升级并观察命中提示：apt-get update & & apt-get upgrade -s | grep -i "hit"（命中提示通常包含 Hit 字样）。
  • 镜像与网络：更换 /etc/apt/sources.list 中的镜像源，比较不同源的下载耗时与命中提示；必要时用 tcpdump/wireshark 观察是否仍有大量数据从远端下载，从而判断本地/上游缓存的有效性。
  • 影响与取舍：合理的 APT 缓存 能显著减少重复下载、加快安装/更新并降低外网带宽占用，但会占用磁盘空间；应结合空间与更新频率设置合适的保留策略。

四 Redis 缓存服务性能测试

• 场景与工具
  • 若需评估 Redis 等外部缓存的性能，可使用 Memtier-benchmark 发起不同数据结构、并发与读写比例的压测，获取 QPS/延迟/P95-P99 等关键指标。
• 快速示例（在同一 VPC 内，避免跨域网络干扰）

  # 安装
  sudo apt-get update
  sudo apt-get install -y memtier_benchmark
  
  # 运行：100 并发连接，每个连接 10 个 pipelined 请求，测试 60 秒
  # --ratio 1:1 表示读写各半；可按需改为 1:0 或 0:1
  memtier_benchmark \
    --server=your.redis.host \
    --port=6379 \
    --clients=100 \
    --requests=0 \
    --pipeline=10 \
    --duration=60 \
    --ratio=1:1 \
    --key-pattern=S:RANDOM \
    --key-minimum=1 \
    --key-maximum=1000000
  

  • 建议对比不同规格（如 内存型/混存型）、不同分片数与客户端并发，观察吞吐与延迟随负载的变化趋势。

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