编辑手记:本文主要讲解Linux IO调度层的三种模式:cfp、deadline和noop,并给出各自的优化和适用场景建议。 作者简介: 邹立巍 Linux系统技术专家。目前在腾讯SNG社交网络运营部
Linux 内核包含4个IO调度器,分别是 Noop IO scheduler、Anticipatory IO scheduler、Deadline IO scheduler 与 CFQ IO scheduler。
通常磁盘的读写影响是由磁头到柱面移动造成了延迟,解决这种延迟内核主要采用两种策略:缓存和IO调度算法来进行弥补。
今天看到一篇论文:Linux Block IO: Introducing Multi-queue SSD Access on Multi-core Systems 。 这篇论文发表于 2013 年,介绍 Linux 内核的 block layer 针对现代硬件——高速 SSD、多核 CPU(NUMA)的新设计。 总的来说,设计方案不难理解,并没有涉及什么牛逼或者新颖的内容。这里面提到的内容从 Linux 3.11 开始出现在内核,Linux 3.16 成为内核的一个完整特性[6]。Linux 5.0 开始成为 block layer 的默认选项[7]。
Linux的文件IO子系统是Linux中最复杂的一个子系统(没有之一)。读者可以参考以下这个图:
本文主要是《Linux内核设计与实现》这本书的读书笔记,这本书我读了不下十遍,但依然感觉囫囵吞枣。我结合自己的理解,从这本书中整理出了一些运维应该了解的内核知识,希望对大家能够有所帮助。另外,推荐大家读下这边书,这本书主要讲内核设计、实现原理和方法,有利于理解内核的一些机理。
POSIX AIO 是在用户控件模拟异步 IO 的功能,不需要内核支持,而 linux AIO 则是 linux 内核原声支持的异步 IO 调用,行为更加低级。
目前主流的第三方IO测试工具有fio、iometer和Orion,这三种工具各有千秋。
cgroup还有其他一些限制特性,如io,pid,hugetlb等,这些用处不多,参见Cgroupv1。下面介绍下与系统性能相关的io和hugepage,cgroup的io介绍参考Cgroup - Linux的IO资源隔离
「 总感觉当下的生活不是想要的,总感觉一路走下去会是一个讨厌的未来,每天睁眼的一瞬间就是懊悔,昨天又浪费掉了...人生没有意义,但是要努力寻找活着的意义--------山河已无恙」
前段时间我在实现 rust-kernel-riscv (使用 Rust 无栈协程进行上下文切换的操作系统内核) 时, 跟进了一些 Linux Kernel 的特性, 其中印象最深的就是 io_uring. io_uring 作为最新的高性能异步 I/O 框架, 支持普通文件与网络套接字的异步读写, 解决了传统 AIO 的许多问题. 在 Linux 通过隔离内核页表来应对 Meltdown 攻击后, 系统调用的开销是不可忽略的, 而 io_uring 通过映射一段在用户态与内核态共享的内存区域, 显著减少系统调用的次数, 缓解了刷新缓存开销. 关于 io_uring 的使用方法可以参考迟先生的博客: io_uring 的接口与实现.
2015年,在腾讯暑期实习期间,leader给我布置的一个任务是整理分析网络模型。虽然也有正常工作要做,但这个任务贯穿了整个实习期。后来实习结束的总结PPT上,这部分内容占到了一半篇幅,我从C10K问题引入,讲了很多:从fork-exec的多进程到进程池;从多线程再到IO多路复用;从accept的惊群到pthread_cond_wait的惊群。
网站的很多性能问题最终都会归结到IO头上,所以说理解iostat命令是非常有必要的。
感觉目前看到介绍 io_uring 的文章还是比较少,大部分都集中在对其原理性的介绍和简单的对官方文档的翻译,真正结合实际的例子还是比较少。本文翻译整理自一篇博客:
在上一篇文章里我们介绍了 tomcat io 主要包含那些 items,在这里我们主要介绍tomcat io 的基础-多路复用。tomcat 服务器(tomcat7以上)默认使用 java NIO 模型,NIO 不仅仅需要 java 语言上的支持,同时还离不开各种操作系统对于多路复用的支持(linux,windows,mac 等等),所以 tomcat的NIO 是建立在操作系统基础之上的。
1.缓冲 I/O,是指利用标准库缓存来加速文件的访问,而标准库内部再通过系统调度访问文件。
前言:io_uring是大神Jens Axboe开发的异步IO框架,在Linux内核5.1引入。本文介绍什么是异步框架和io_uring的一些基础内容,最后介绍Node.js(Libuv)中,之前有人提但至今还没有合并的一个关于io_uring的pr。
传统的机械硬盘一般为3.5英寸硬盘,并由多个圆形蝶片组成,每个蝶片拥有独立的机械臂和磁头,每个堞片的圆形平面被划分了不同的同心圆,每一个同心圆称为一个磁道,位于最外面的道的周长最长称为外道,最里面的道称为内道,通常硬盘厂商会将圆形蝶片最靠里面的一些内道(速度较慢,影响性能)封装起来不用;道又被划分成不同的块单元称为扇区,每个道的周长不同,现代硬盘不同长度的道划分出来的扇区数也是不相同的,而磁头不工作的时候一般位于内道,如果追求响应时间,则数据可存储在硬盘的内道,如果追求大的吞吐量,则数据应存储在硬盘的外道;
nginx的IO模型,大家应该都有所了解。简单而言,就是一个master进程和多个worker进程(进程数由配置决定);master进程负责accept请求并队列化,最后转发给worker进程并由其进行请求处理和响应的整个过程。
由于不同块设备(如磁盘,机械硬盘等)有着不同的设备驱动程序,为了让文件系统有统一的读写块设备接口,Linux实现了一个 通用块层。如下图中的红色部分:
在计算机的世界里,我们可以将业务进行抽象简化为两种场景——计算密集型和IO密集型。这两种场景下的表现,决定这一个计算机系统的能力。数据库作为一个典型的基础软件,它的所有业务逻辑同样可以抽象为这两种场景的混合。因此,一个数据库系统性能的强悍与否,往往跟操作系统和硬件提供的计算能力、IO能力紧密相关。
Redis是单线程,主要是指Redis的网络IO和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是Redis对外提供键值存储服务的主要流程。但Redis的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的。
iostat命令是Linux系统上查看I/O性能最基本的工具,其全称为 I/O statistics。iostat能统计磁盘活动情况,也能统计CPU使用情况。 iostat属于sysstat软件包,可以通过命令进行安装:
作者:mingguangtu,腾讯 IEG 后台开发工程师 select/poll/epoll 是 Linux 服务器提供的三种处理高并发网络请求的 IO 多路复用技术,是个老生常谈又不容易弄清楚其底层原理的知识点,本文打算深入学习下其实现机制。 Linux 服务器处理网络请求有三种机制,select、poll、epoll,本文打算深入学习下其实现原理。 吃水不忘挖井人,最近两周花了些时间学习了张彦飞大佬的文章 图解 | 深入揭秘 epoll 是如何实现 IO 多路复用的 和其他文章 ,及出版的书籍《深入理
所谓请求合并就是将进程内或者进程间产生的在物理地址上连续的多个IO请求合并成单个IO请求一并处理,从而提升IO请求的处理效率。在前面有关通用块层介绍的系列文章当中我们或多或少地提及了IO请求合并的概念,本篇我们从头集中梳理IO请求在block layer的来龙去脉,以此来增强对IO请求合并的理解。 首先来看一张图,下面的图展示了IO请求数据由用户进程产生,到最终持久化存储到物理存储介质,其间在内核空间所经历的数据流以及IO请求合并可能的触发点。
最近一个项目做了一个模拟u盘的设备,但是在read虚拟u盘的内容时必须每次都从磁盘内读取,而不是从系统的cache中读取,由于这个问题,就查资料看了下read的系统调用,以及文件系统的一些内容。由于文件系统涉及面较广,例如虚拟文件系统(VFS),页缓存,块缓存,数据同步等内容,不可能全部分析到位,这里只记录和read有关的两种使用方式。cached IO和direct IO。 1. 什么是系统调用 首先系统调用能做那些事呢?概括来说,大概有下面这些事需要系统调用来实现。 控制硬件:系统调用往往作为硬件资源和
Linux系统中的 iostat是I/O statistics(输入/输出统计)的缩写,iostat工具将对系统的磁盘操作活动进行监视。它的特点是汇报磁盘活动统计情况,同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样,iostat也有一个弱点,就是它不能对某个进程进行深入分析,仅对系统的整体情况进行分析。iostat属于sysstat软件包。可以用yum install sysstat 直接安装。
性能调优是找出系统瓶颈并消除这些瓶颈的过程。 很多系统管理员认为性能调优仅仅是调整一下内核的参数即可解决问题, 事实上情况并不是这样。 性能调优是实现操作系统的各个子系统之间的平衡性,这些子系统包括:
本文介绍了Linux内核中关于数据一致性的问题,以及为解决这些问题而采用的各种技术和方法。首先介绍了数据一致性问题在Linux内核中的重要性,然后介绍了Linux内核中现有的数据一致性技术和方法,包括O_DIRECT、O_SYNC、FUA、PDflush、barrier等。最后,总结了如何通过这些技术来提高文件系统的可靠性和性能。
“为什么单线程的 Redis 能那么快?”通常说,Redis 是单线程,主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的。
结合这个图,想想Linux系统编程里用到的Buffered IO、mmap(2)、Direct IO,这些机制怎么和Linux IO栈联系起来呢?上面的图有点复杂,我画一幅简图,把这些机制所在的位置添加进去:
Linux 服务器处理网络请求有三种机制,select、poll、epoll,本文打算深入学习下其实现原理。
本期和大家聊的是刚刚在2月份拿到FAST 2018最佳论文奖的一篇文章。它讨论了实现一种支持保序IO操作的设备会带来哪些好处,目前的Linux内核里处理FLUSH、FUA的方式可以参见 https://lwn.net/Articles/400541/ ,本文大部分内容来自于 blog.acolyer.org ,图表来自于论文原文。
这是 Linux 性能分析系列的第三篇,前两篇分别讲了 CPU 和 内存,本篇来看 IO。
面试指南系列,很多情况下不会去深挖细节,是小六六以被面试者的角色去回顾知识的一种方式,所以我默认大部分的东西,作为面试官的你,肯定是懂的。
iostat是I/O statistics(输入/输出统计)的缩写,用来动态监视系统的磁盘操作活动。
root@Kylin104:/home/s3fs-fuse# iostat -d sdm -k 2 -x Linux 4.4.131-20200704.kylin.server-generic (Kylin104) 07/15/2021 _aarch64_ (64 CPU) Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_aw
我们通常说的Redis单线程,主要是指:Redis 6.0 之前版本的 网络I/O 和 键值对读写 是由一个线程来完成的。
廖威雄,就职于珠海全志科技股份有限公司,负责Linux IO全栈研发、性能优化、开源社区开发交流、Linux 内核开源社区pstore/blk,mtdpstore模块的作者(与maintainer交流中)、大客户存储技术支持、全志首个UBI存储方案主导人、全志首个RTOS NFTL主导人。
需单独安装 yum install iotop 用法:iotop -d 1 -o
登录该服务器后通过iostat -x 1 10查看了相关磁盘使用信息。相关截图如下:
http://blog.csdn.net/zs634134578/article/details/19806429
网上关于BIO和块设备读写流程的文章何止千万,但是能够让你彻底读懂读明白的文章实在难找,可以说是越读越糊涂!
一、系统自带 1.1 iostat 系统systat包里的工具,以kB/s为单位统计,2表示以2秒为频率统计一次: iostat –x –k 2 10000 rrqm/s:每秒这个设备相关的读取请求
第一次接触服务器是快毕业的时候,是不是有点晚(# ̄ω ̄),这也导致工作方向一直没考虑网络编程这块,做了好多其他没啥“意思”的技术。 之前看到一篇博文提到程序猿80%都是庸才,10%是人才,10%是天才,深有感触。仔细想想自己是不是也是还在那80%里面挣扎?一个抱怨这抱怨那的trouble maker,写着烂的掉渣的代码,永远在别人身后不思进取,给剩下的20%的同事埋雷。 扯远了,重新回顾Socket,温习下Linux内核是怎么处理Socket的吧。 文件描述符,在网络编程中经常提及这个词,当时初
在这一层咱们主要关注IO ,既然是关注IO,如果IO高应该怎么去分析?怎么定位?
小文件读写的性能瓶颈是磁盘的寻址(随机读写性能更差),评估的标准是tps。大文件读写的性能瓶颈是带宽,评估的标准是持续的读写速度。Linux可以利用空闲内存作文件系统访问的cache,因此系统内存越大存储系统的性能也越好。
在第二章的计算章节,我们在KVM一节有介绍过QEMU,因相隔较远,这里再将其基本架构做一下简要回顾
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