相关阅读： 宋宝华： 文件读写（BIO）波澜壮阔的一生 刘正元: Linux 通用块层之DeadLine IO调度器 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...③ 非缓存IO（不带蓄流），对应图中的路径③，内核通用块层的蓄流机制只给内核空间提供了接口来控制IO请求是否蓄流，用户空间进程没有办法控制提交的IO请求进入通用块层的时候是否蓄流。...严格的说用户空间直接产生的IO都会走蓄流路径，哪怕是IO的时候附上了“O_DIRECT” 和 ”O_SYNC”标志（可以参考《Linux通用块层介绍（part1: bio层）》中的蓄流章节），用户间接产生的...同样只关注IO是如何从上层派发到通用块层的，不关注IO在通用块层的具体情况，先不考虑P，I，U，D，C等操作，那么上面的输出可以简单解析为： ? 读操作是同步的，所以触发读请求的是dd进程本身。...2.寻找进阶合并，参考我之前写的《Linux通用块层介绍（part2: request层）》中对进阶合并的描述，如果bio产生了后向合并，则调用attempt_back_merge试图进行后向进阶合并，
在Linux系统中，这由I/O调度层负责。 在I/O调度之前，如果多个I/O在同一个sector中，或者是相邻sector。Linux可以把多个请求合并为一个来减少请求数量。...这是在Block层处理的，可以设置开启或关闭。 算法 Linus电梯 早期Linux的I/O调度算法被称之为电梯算法。...CFQ（Completely Fair Queuing） 完全公平队列算法，当前linux系统默认调度算法。 特点：按照优先级分组，优先处理高优先级。主要算法为时间片轮片。...对于云服务器的分布式块存储，则需要根据块存储的性能判断。...配置方法 查看系统支持的I/O调度算法 dmesg|grep -i scheduler 查看硬盘的当前I/O调度算法 cat /sys/block//queue/scheduler 设置IO调度算法
本篇文章，我们就一起看下Linux中一个IO请求的生命周期。Linux发展到今天，其内部的IO子系统已经相当复杂。...do_blockdev_direct_IO -> dio_bio_submit -> submit_bio 通用块层 核心结构 1.bio/request bio是Linux通用块层和底层驱动的...struct bio_vec *bi_io_vec; //内存page列表 ... ... }; request代表一个独立的IO请求，是通用块层和驱动层进行IO传递的结构，它容纳了一组连续的bio...通用块层提供了很多IO调度策略，将多个bio合并生成一个request，以提高IO的效率。...大小 设备驱动 在IO经过通用块层的处理和调度后，就进入到了设备驱动层，就开始需要和存储硬件进行交互。
块设备是文件系统的底层支撑，完成数据的存储和访问。块设备也能脱离文件系统以螺设备的形式工作。 块设备以“块”为最小访问单元，可随机访问（定位寻址），逻辑上具有“通用设备层，物理磁盘，分区概念“。...使用工作队列来完成延迟的IO操作。 块设备的处理流程较为复杂，包括通用块层，IO调度层和块设备驱动程序的三层组织架构。 通用块设备层负责将bio 到request请求的变换和组织。...物理磁盘gendisk 逻辑分区对象hd_struct 块设备对象block_device 物理磁盘请求队列request_queue ~/Downloads/research/linux-5.15.4...内核学习笔记-磁盘篇 解决磁盘IO读取慢全过程 为什么磁盘存储引擎用 b+树来作为索引结构？...简述 Linux I/O 原理及零拷贝 iofsstat
概述 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： ?...通用块层 将对不同块设备的操作转换成对逻辑数据块的操作，也就是将不同的块设备都抽象成是一个数据块数组，而文件系统就是对这些数据块进行管理。...ll_rw_block() 函数的实现比较简单，遍历 bhs 数组，并且对所有的 buffer_head 进行上锁和增加其计数器，然后调用 submit_bh() 函数把其提交到 IO调度层 进行I/O...通用块层 的概念，而真实的块设备是以扇区作为读写单元的。...run_task_queue() 函数是 Linux 用于运行任务队列的入口，而 tq_disk 队列就是块设备I/O的任务队列。
IO调度发生在Linux内核的IO调度层。这个层次是针对Linux的整体IO层次体系来说的。...从read()或者write()系统调用的角度来说，Linux整体IO体系可以分为七层，它们分别是： VFS层：虚拟文件系统层。...通用块层：由于绝大多数情况的io操作是跟块设备打交道，所以Linux在此提供了一个类似vfs层的块设备操作抽象层。下层对接各种不同属性的块设备，对上提供统一的Block IO请求标准。...块设备驱动层：驱动层对外提供相对比较高级的设备操作接口，往往是C语言的，而下层对接设备本身的操作方法和规范。 块设备层：这层就是具体的物理设备了，定义了各种真对设备操作方法和规范。...有一个已经整理好的[Linux IO结构图]，非常经典，一图胜千言： 我们今天要研究的内容主要在IO调度这一层。 它要解决的核心问题是，如何提高块设备IO的整体性能？
文件系统缓存 主存(通常是DRAM)的一块区域用来缓存文件系统的内容，包含各种数据和元数据。...注意：直接IO的缺点就是如果访问的数据不在应用程序缓存中，那么每次数据都会直接从磁盘进行加载，这种直接加载会非常慢，通常直接IO跟异步IO结合使用会得到较好的性能。...---- O_SYNC 缓存同步 为了保证磁盘系统与缓冲区内容一致，Linux系统提供了sync,fsync,fdatasync三个函数。...fsync——将fd对应文件的块缓冲区立即写入磁盘，并等待实际写磁盘操作结束返回。 fdatasync——类似fsync,但只影响文件的数据部分。而除数据外，fsync还会同步更新文件属性。...---- Linux文件IO流程图 内核中会有一个线程，不断地将高速页缓冲区中的数据写入到物理磁盘中。
通用块层通用块层是Linux中的一个重要组件，用于管理不同块设备的统一接口，减少不同块设备的差异带来的影响。...存储系统I/O软件分层在前面的讨论中，我们提到了存储系统的各个组成部分，包括设备、设备控制器、驱动程序和通用块层。现在结合文件系统原理，我们来详细了解一下 Linux 存储系统的 I/O 软件分层。...Linux 存储系统的 I/O 软件分层可以分为三个层次，分别是文件系统层、通用块层和设备层。它们之间的关系如下图所示：这三个层次的作用是相互协作，实现对存储系统的高效管理和操作。...总结通用块层是Linux中的重要组件，位于文件系统和磁盘驱动之间，提供统一接口，优化磁盘读写效率和可靠性。它管理多个块设备，抽象为统一接口，使得文件系统和应用程序可以无差别访问。...通用块层通过排队和调度I/O请求，最大化磁盘吞吐量和响应时间。Linux内核提供多种I/O调度算法适用于不同需求。当你学完这些知识点是否你自己可以大致想出敲完字母‘A’后，是如何显示到屏幕上的吗？
本文将结合用户态的接口以及内核态的实现剖析文件IO。...Reference: The Linux Programming Interface: Chapter 4/14/15, Kernel/fs 通用接口 通用IO包含open/read/write/close...文件创建标志 - 创建以及后续IO的选项，不可读写。...lseek的适用范围是块设备。...通过间接层处理空洞 - 当我们进行SEEK_END时，END到当前的pos会存在空洞，那么Linux并不会为空洞分配block存储，空洞通过为inode系统中的指针打上标记0表明其并未指向实际磁盘块即可
fdset 从用户态拷贝到内核态，在高并发下是个巨大的性能开销（可优化为不拷贝）； 调用 select 阻塞后，用户进程虽然没有轮询，但在内核还是通过遍历的方式来检查 fd 的就绪状态（可通过异步 IO...在 Linux 2.4 内核前主要是 select 和 poll，自 Linux 2.6 内核正式引入 epoll 以来，epoll 已经成为了目前实现高性能网络服务器的必备技术。...除此之外, epoll 还增加了很多机制, 用来提升性能: mmap（共享内存）：epoll 是通过内核与用户空间 mmap 同一块内存实现的。...mmap 将用户空间的一块地址和内核空间的一块地址同时映射到相同的一块物理内存地址（不管是用户空间还是内核空间都是虚拟地址，最终要通过地址映射映射到物理地址），使得这块物理内存对内核和对用户均可见，减少用户态和内核态之间的数据交换...以下是一个简单的 Java AIO 示例 import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer
块层，管理块设备的 IO 队列，对 IO 请求进行合并、排序（还记得操作系统课程学习过的IO调度算法吗？）...设备层，通过 DMA 与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互 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...然后请求继续到达块设备层，在 IO 队列里排队，接受一系列的调度后到达设备驱动层，此时一般使用DMA方式读取相应的磁盘扇区到 Cache 中，然后read(2)拷贝数据到用户提供的用户态buffer 中去...那Direct IO做了什么？这个机制更狠，直接让用户态和块 IO 层对接，直接放弃Page Cache，从磁盘直接和用户态拷贝数据。好处是什么？...（甚至 Linux 2.4 还要求是文件系统逻辑块的整数倍）。
Linux 中主要有五种IO模式：阻塞IO, 非阻塞IO, IO 多路复用，信号驱动IO和异步IO; 如果从同步非同步，阻塞非阻塞角度来看，又可以分为：同步阻塞IO, 同步非阻塞IO，异步阻塞IO和异步非阻塞...IO; 每种IO模型，都有自己的使用模式，他们对于特定的应用程序都有自己的优点：其简单分布如下图所示 ?...每种IO模型都有自己的使用场景，他们对于特定的应用程序都有自己的优点； 具体可参考：https://blog.csdn.net/tjiyu/article/details/52959418 XXX TO-DO
Linux系统一次读取磁盘的大小是一个块，而不是一个扇区，块设备驱动由此得名。 二、块设备处理过程 1、linux 内核中，块设备将数据存储与固定的大小的块中，每个块都有自己的固定地址。...Linux内核中块设备和其他模块的关系如下。 ? 1、块设备的处理过程涉及Linux内核中的很多模块，下面简单描述之间的处理过过程。 ... ?...最后就剩下块设备驱动层来完成后面的所有工作。...（Linux系统中，对块设备的IO请求，都会向块设备驱动发出一个请求，在驱动中用request结构体描述） 内核结构如下：. struct request { struct list_head queuelist
Linux Asynchronous I/O Explained (Last updated: 13 Apr 2012) ***********************************...Linux kernel provides only *5* system calls for performing asynchronoes I/O....There are two main libraries in Linux that facilitate AIO, we will refer to them as *libaio* and *librt...Types and constants exported to the user space reside in "/usr/include/linux/aio_abi.h" header file....原文链接：https://www.fsl.cs.sunysb.edu/~vass/linux-aio.txt
对应到Linux的Page Cache上所谓Write Through就是指write(2)操作将数据拷贝到Page Cache后立即和下层进行同步的写操作，完成下层的更新后才返回。...Linux下Buffered IO默认使用的是Write back机制，即文件操作的写只写到Page Cache就返回，之后Page Cache到磁盘的更新操作是异步进行的。...磁盘的性能测试 在具体的机器上跑服务程序，如果涉及大量IO的话，首先要对机器本身的磁盘性能有明确的了解，包括不限于IOPS、IO Depth等等。...当前的SSD盘很多都以高并发的读取为卖点的，一个线程压根就喂不饱一块SSD盘。一般SSD的IO Depth都在32甚至更高，使用32或者64个线程才能跑满一个SSD磁盘的带宽（同步IO情况下）。...写在最后 每天抽出不到半个小时，零零散散地写了一周，这是说是入门都有些谬赞了，只算是对Linux下的IO机制稍微深入的介绍了一点。
#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include<assert....
图中描述了Linux下文件操作函数的层级关系和内存缓存层的存在位置。中间的黑色实线是用户态和内核态的分界线。...在Linux下，文件的缓存习惯性的称之为Page Cache，而更低一级的设备的缓存称之为Buffer Cache....文件的内容需要映射到实际的物理磁盘，这种映射关系由文件系统来完成；Buffer Cache用于缓存存储设备块（比如磁盘扇区）的数据，而不关心是否有文件系统的存在（文件系统的元数据缓存在Buffer Cache...综上，既然讨论Linux下的IO操作，自然是跳过stdio库的用户态这一堆东西，直接讨论系统调用层面的概念了。对stdio库的IO层有兴趣的同学可以自行去了解。...所以下篇的讨论基本上是讨论IO相关的系统调用和文件系统Page Cache的一些机制。 （未完待续...）
前言 Linux 文件 IO 操作指的是在 Linux 系统上对文件进行读取和写入的操作。它是通过与文件系统交互来读取和写入文件中的数据。...在 Linux 中，文件被视为一系列字节的有序集合，每个文件都有一个相关联的文件描述符，用于标识该文件的唯一标识符。文件 IO 操作允许程序从文件读取数据或将数据写入文件。...文件 IO 操作通常包括以下几个主要方面： open函数 int open(char *pathname, int flags); -->#include 参数： pathname...(fd,F_GETFL); flgs|=O_NONBLOCK fcntl(fd,F_GETFL,flgs); 获取文件状态：F_GETFL 设置文件状态：F_SETFL 文件描述符 PCB进程控制块：...与睡眠状态相对的是运行状态，在Linux内核中，处于运行状态的进程分为两种状态： 正在被调度执行。
Linux 标准 I/O（Standard I/O）库提供了一组函数，用于进行高级别的文件输入和输出操作。它建立在底层文件 I/O 系统调用之上，为开发者提供了更方便、更高级别的文件处理方式。...以下是一些常用的 Linux 标准 I/O 库函数： 1. 文件指针 标准 I/O 使用 FILE 结构表示文件流，通过文件指针（FILE*）进行操作。...\n"); perror("An error occurred"); return 0; } 以上是 Linux 标准 I/O 库的一些高级特性，包括缓冲机制、输入输出重定向和文件描述符的复制
文件系统 文件描述符 一个进程默认打开三个文件描述符 STDIN_FILENO 0 STDOUT_FILENO 1 STDERR_FILENO 2 新打开文...
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