面试题：Bash脚本在高并发场景下的性能调优

Question

在一个高并发的服务器环境中，有多个Bash脚本同时运行处理不同的任务，但系统资源有限。这些脚本可能会频繁读写文件、调用外部命令等。请阐述你如何通过脚本本身的优化（如资源复用、异步处理等）以及系统层面的配置（如文件系统优化、进程调度优化等）来提高整体性能，写出具体的方案和关键代码示例。

Answer 1

脚本本身优化

1. 资源复用：
   • 文件描述符复用：在Bash脚本中，尽量复用文件描述符，避免频繁打开和关闭文件。例如，使用exec命令打开文件并分配文件描述符，后续操作都基于这个描述符。

exec 3<> /path/to/file
# 读取文件内容
read line <&3
# 写入文件内容
echo "new content" >&3
exec 3>&- # 关闭文件描述符

- **函数复用**：将重复的代码封装成函数，减少重复执行的开销。

function common_task {
    # 通用任务代码
    command1
    command2
}
# 多次调用函数
common_task
common_task

2. 异步处理：
   • 后台任务：对于一些不需要立即获取结果的任务，可以放到后台执行。使用&符号将命令放在后台运行。

command1 &
command2 &
# 等待所有后台任务完成
wait

- **使用`parallel`工具**：如果系统安装了`parallel`，可以利用它并行处理任务。例如，假设要对多个文件执行相同操作：

ls files/*.txt | parallel -j 4 process_file.sh {}
# -j 4表示同时处理4个任务，process_file.sh是处理单个文件的脚本

系统层面配置

1. 文件系统优化：
   • 选择合适的文件系统：对于高并发读写场景，ext4文件系统在很多情况下表现良好。但如果读写非常频繁且对元数据操作较多，XFS可能更合适。
   • 挂载选项优化：例如，使用noatime选项挂载文件系统，这样可以避免每次读取文件时更新文件的访问时间，减少I/O操作。

# 在/etc/fstab中修改挂载选项
/dev/sda1 /data ext4 defaults,noatime 0 0

2. 进程调度优化：
   • 调整进程优先级：可以使用nice命令调整Bash脚本进程的优先级。例如，降低某个脚本的优先级，使其不占用过多资源：

nice -n 10 bash my_script.sh &
# -n 10表示将优先级降低10，范围是 -20（最高优先级）到 19（最低优先级）

- **使用`ionice`优化I/O调度**：对于I/O密集型的脚本，可以使用`ionice`调整I/O调度优先级。

ionice -c 2 -n 5 bash io_intensive_script.sh
# -c 2表示使用公平调度类，-n 5表示优先级，范围是 0（最高）到 7（最低）