磁盘I/O调度

Posted 2020-11-19 zhanlibing

一、Linux I/O 调度算法

IO调度器的总体目标是希望让磁头能够总是往一个方向移动,移动到底了再往反方向走,这恰恰就是现实生活中的电梯模型,所以IO调度器也被叫做电梯. (elevator)而相应的算法也就被叫做电梯算法.而Linux中IO调度的电梯算法有好几种,一个叫做as(Anticipatory),一个叫做 cfq(Complete Fairness Queueing),一个叫做deadline,还有一个叫做noop(No Operation).具体使用哪种算法我们可以在启动的时候通过内核参数elevator来指定.

 

二、I/O调度的4种算法

1.CFQ

(完全公平排队I/O调度程序)

特点:

在最新的内核版本和发行版中,都选择CFQ做为默认的I/O调度器,对于通用的服务器也是最好的选择.

CFQ试图均匀地分布对I/O带宽的访问,避免进程被饿死并实现较低的延迟,是deadline和as调度器的折中.

CFQ对于多媒体应用(video,audio)和桌面系统是最好的选择.

CFQ赋予I/O请求一个优先级,而I/O优先级请求独立于进程优先级,高优先级的进程的读写不能自动地继承高的I/O优先级.

 

工作原理:

CFQ为每个进程/线程,单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求,也就是说每个进程一个队列,各队列之间的调度使用时间片来调度,

以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽.I/O调度器每次执行一个进程的4次请求.

 

2.NOOP

(电梯式调度程序)

特点:

在Linux2.4或更早的版本的调度程序,那时只有这一种I/O调度算法.

NOOP实现了一个简单的FIFO队列,它像电梯的工作主法一样对I/O请求进行组织,当有一个新的请求到来时,它将请求合并到最近的请求之后,以此来保证请求同一介质.

NOOP倾向饿死读而利于写.

NOOP对于闪存设备,RAM,嵌入式系统是最好的选择.

电梯算法饿死读请求的解释:

因为写请求比读请求更容易.

写请求通过文件系统cache,不需要等一次写完成,就可以开始下一次写操作,写请求通过合并,堆积到I/O队列中.

读请求需要等到它前面所有的读操作完成,才能进行下一次读操作.在读操作之间有几毫秒时间,而写请求在这之间就到来,饿死了后面的读请求.

 

3.Deadline

(截止时间调度程序)

特点:

通过时间以及硬盘区域进行分类,这个分类和合并要求类似于noop的调度程序.

Deadline确保了在一个截止时间内服务请求,这个截止时间是可调整的,而默认读期限短于写期限.这样就防止了写操作因为不能被读取而饿死的现象.

Deadline对数据库环境(ORACLE RAC,mysql等)是最好的选择.

 

4.AS

(预料I/O调度程序)

特点:

本质上与Deadline一样,但在最后一次读操作后,要等待6ms,才能继续进行对其它I/O请求进行调度.

可以从应用程序中预订一个新的读请求,改进读操作的执行,但以一些写操作为代价.

它会在每个6ms中插入新的I/O操作,而会将一些小写入流合并成一个大写入流,用写入延时换取最大的写入吞吐量.

AS适合于写入较多的环境,比如文件服务器

AS对数据库环境表现很差.

 

三、查看当前系统支持的IO调度算法

dmesg | grep -i scheduler

[[email protected] ~]# dmesg | grep -i scheduler

io scheduler noop registered

io scheduler anticipatory registered

io scheduler deadline registered

io scheduler cfq registered (default)

 

1.查看当前系统的I/O调度方法:

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

noop anticipatory deadline [cfq]

 

1.临地更改I/O调度方法:

例如:想更改到noop电梯调度算法:

echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler

 

2.永久的更改I/O调度方法:

修改内核引导参数,加入elevator=调度程序名

2.1.CentOS7：

[[email protected] ~]# grubby --update-kernel=ALL --args="elevator=deadline"

[[email protected] ~]# reboot

[[email protected] ~]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler

noop [deadline] cfq 

2.2.CentOS6：

# vim /boot/grub/menu.lst

更改到如下内容:

kernel /boot/vmlinuz-2。6。32-504.el6 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet

 

3.重启之后,查看调度方法:

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

noop anticipatory [deadline] cfq

已经是deadline了

4.参看

https://www.unixhot.com/article/4

http://www.bubuko.com/infodetail-1962363.html

 

 

 

 

使用centos7测试时发现多硬盘读取速度慢，读速度为200M硬盘实际测试只有几十兆。

deadline模式改成cfq以后就没有这个问题了。上图为iozone测试8块4T硬盘。其中4块cfq4块deadline。