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Kafka中sequence IO、PageCache、SendFile的应用详解

PageCache PageCache是系统级别的缓存,它把尽可能多的空闲内存当作磁盘缓存使用来进一步提高IO效率,同时当其他进程申请内存,回收PageCache的代价也很小。...当上层有写操作时,操作系统只是将数据写入PageCache,同时标记Page属性为Dirty。当读操作发生时,先从PageCache中查找,如果发生缺页才进行磁盘调度,最终返回需要的数据。...PageCache同时可以避免在JVM内部缓存数据,避免不必要的GC、以及内存空间占用。...PageCache中的数据会被内核中的处理线程采用同步或异步的方式写回到磁盘。...Consumer消费消息时,会先从PageCache获取消息,获取不到才回去磁盘读取,并且会预读出一些相邻的块放入PageCache,以方便下一次读取 如果Kafka producer的生产速率与consumer

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一次CPU sys上涨引发对kafka PageCache的思考

今天就借此和大家探讨下,kafka高吞吐性能的核心之一---PageCache。...,全部由系统接管完成 3.kafka 数据读写 3.1.读写接力 Linux系统会把还没应用程序申请走的内存挪给PageCache使用,此时,当写入数据时,会先写入PageCache中,并标记为dirty...读取数据时,会先再PageCache中查询,如果有就快速返回,没有才会去磁盘读取回写到PageCache中。...因此,一般情况,只要生产和消费速率相差不是很远,数据读写都会发生在PageCache中,没有磁盘操作。...这比起自己在内存中再维护一份消息数据提供读写,既不会浪费内存,又不用考虑GC,即便kafka应用重启了,数据也还在PageCache中,可以快速读取恢复。

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【详解文件IO系列】讲讲 MQ 消息中间件(Kafka,RocketMQ等与 MMAP、PageCache 的故事

我们可以认为 filechannel.write 写入 PageCache 便是完成了落盘操作,但实际上,操作系统最终帮我们完成了 PageCache 到磁盘的最终写入,理解了这个概念,你就应该能够理解...OS 的 PageCache机制 PageCache是OS对文件的缓存,用于加速对文件的读写。...一般来说,程序对文件进行顺序读写的速度几乎接近于内存的读写访问,这里的主要原因就是在于OS使用PageCache机制对读写访问操作进行了性能优化,将一部分的内存用作PageCache 1、对于数据文件的读取...对于文件的顺序读写操作来说,读和写的区域都在OS的PageCache内,此时读写性能接近于内存。...PageCache机制也不是完全无缺点的,当遇到OS进行脏页回写,内存回收,内存swap等情况时,就会引起较大的消息读写延迟。

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零拷贝并非万能解决方案:重新定义数据传输的效率极限

因此,pageCache被用作缓存最近访问的数据。可以将pageCache看作是Redis,而磁盘则类似于MySQL。...和 Redis 类似, PageCache 的工作原理也是一样的。在进程需要访问数据时,它会首先检查 PageCache 是否已经存储了所需的数据。...把其他热点数据也弄没了,所以pageCache也有这样的一个问题,一是大文件抢占了pageCache的内存大小,这样做会导致其他热点数据无法存储在pageCache缓冲区中,从而降低磁盘的读写性能。...我们发现在这个过程中,并没有涉及到将数据拷贝到pageCache中,因此使用异步方式绕开了pageCache。...正如前面所提到的,对于大文件的传输,不应该使用PageCache,因为这可能会导致PageCache被大文件占据,从而使得"热点"小文件无法充分利用PageCache的优势。

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RocketMQ又双叒叕system busy了,怎么破?

代码@1:Os PageCache busy,判断操作系统PageCache是否繁忙,如果忙,则返回true。想必看到这里大家肯定与我一样好奇,RocketMQ是如何判断pageCache是否繁忙呢?...通常有如下两种方式进行读写: 第一种,Mmap+PageCache的方式,读写消息都走的是pageCache,这样子读写都在pagecache里面不可避免会有锁的问题,在并发的读写操作情况下,会出现缺页中断降低...在不开启transientStorePoolEnable机制时,如果Broker PageCache繁忙时则抛出上述错误,判断PageCache繁忙的依据就是向PageCache追加消息时,如果持有锁的时间超过...修改上述参数,都不可取,原因是出现system busy、broker busy这个错误,其本质是系统的PageCache繁忙,通俗一点讲就是向PageCache追加消息时,单个消息发送占用的时间超过1s...方案缺点: 会增加数据丢失的可能性,如果Broker JVM进程异常退出,提交到PageCache中的消息是不会丢失的,但存在堆外内存(DirectByteBuffer)中但还未提交到PageCache

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RocketMQ 消息发送system busy、broker busy原因分析与解决方案

代码@1:Os PageCache busy,判断操作系统PageCache是否繁忙,如果忙,则返回true。想必看到这里大家肯定与我一样好奇,RocketMQ是如何判断pageCache是否繁忙呢?...通常有如下两种方式进行读写: 第一种,Mmap+PageCache的方式,读写消息都走的是pageCache,这样子读写都在pagecache里面不可避免会有锁的问题,在并发的读写操作情况下,会出现缺页中断降低...在不开启transientStorePoolEnable机制时,如果Broker PageCache繁忙时则抛出上述错误,判断PageCache繁忙的依据就是向PageCache追加消息时,如果持有锁的时间超过...修改上述参数,都不可取,原因是出现system busy、broker busy这个错误,其本质是系统的PageCache繁忙,通俗一点讲就是向PageCache追加消息时,单个消息发送占用的时间超过1s...方案缺点: 会增加数据丢失的可能性,如果Broker JVM进程异常退出,提交到PageCache中的消息是不会丢失的,但存在堆外内存(DirectByteBuffer)中但还未提交到PageCache

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何为真正的零拷贝

PageCache是什么? 在我们上面一直提到一个内核缓冲区,该内核缓冲区就是PageCache(磁盘高速缓存)。 PageCache的优点?...PageCache存在于内存中,读写内存速度远远快于读写磁盘速度 根据程序局部性规则,刚刚访问的数据在短时间内被访问的概率很高,因此PageCache缓存了最近被访问的数据,当读磁盘数据时,优先在PageCache...-64kb的内容也读取到PageCache,这样对于读取后续的数据成本就会变低 PageCache的缺点?...PageCache如果长时间被大文件占据,热点的小文件就无法使用到PageCache 所以针对大文件的传输,不应该使用零拷贝技术。 如何解决大文件传输问题? 异步IO + 直接IO。...,绕开PageCache的IO也可以成为直接IO。

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Kafka如何实现高性能IO

利用PageCache加速消息读写 在 Kafka 中,它会利用 PageCache 加速消息读写。PageCache 是现代操作系统都具有的一项基本特性。...PageCache 中,然后应用程序再从PageCache 中继续把数据读出来,这时会真正读一次磁盘上的文件,这个读的过程就会比较慢。...用户的应用程序在使用完某块 PageCache 后,操作系统并不会立刻就清除这个PageCache,而是尽可能地利用空闲的物理内存保存这些 PageCache,除非系统内存不够用,操作系统才会清理掉一部分...PageCache。...这个过程中,数据实际上做了 2 次或者 3 次复制: 从文件复制数据到 PageCache 中,如果命中 PageCache,这一步可以省掉; 从 PageCache 复制到应用程序的内存空间中,也就是我们可以操作的对象所在的内存

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Kafka高性能之道

PageCache加速消息读写 PageCache是os在内存中给磁盘的文件建立的缓存。...应用程序在写入文件时,操作系统会先把数据写入到内存中的PageCache,再一批批写到磁盘。 读取文件的时候,也是从PageCache中来读取数据,这时候会出现两种可能情况。...PageCache中,然后应用程序再从PageCache中继续把数据读出来,这时会真正读一次磁盘上的文件,这个读的过程就会比较慢。...应用程序使用完某块PageCache后,os并不会立刻清除该PageCache,而是尽可能地利用空闲的物理内存保存这些PageCache,除非系统内存不够用,操作系统才会清理部分PageCache。...清理的策略一般是LRU或它的变种算法:优先保留最近一段时间最常使用的那些PageCache。 Kafka在读写消息文件的时候,充分利用了PageCache的特性。

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零拷贝技术 与 sendfile

在传输大文件(GB 级别的文件)的时候,PageCache 会不起作用,那就白白浪费 DMA 多做的一次数据拷贝,造成性能的降低,即使使用了 PageCache 的零拷贝也会损失性能。...由于文件太大,可能某些部分的文件数据被再次访问的概率比较低,这样就会带来 2 个问题: PageCache 由于长时间被大文件占据,其他「热点」的小文件可能就无法充分使用到 PageCache,于是这样磁盘读写的性能就会下降了...; PageCache 中的大文件数据,由于没有享受到缓存带来的好处,但却耗费 DMA 多拷贝到 PageCache 一次; 所以,针对大文件的传输,不应该使用 PageCache,也就是说不应该使用零拷贝技术...,因为可能由于 PageCache 被大文件占据,而导致「热点」小文件无法利用到 PageCache,这样在高并发的环境下,会带来严重的性能问题。

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漂亮的复制零_一张图片有很多小图片组成

由于零拷贝使用了 PageCache 技术,可以使得零拷贝进一步提升了性能,我们接下来看看 PageCache 是如何做到这一点的。...所以,读磁盘数据的时候,优先在 PageCache 找,如果数据存在则可以直接返回;如果没有,则从磁盘中读取,然后缓存 PageCache 中。...; PageCache 中的大文件数据,由于没有享受到缓存带来的好处,但却耗费 DMA 多拷贝到 PageCache 一次; 所以,针对大文件的传输,不应该使用 PageCache,也就是说不应该使用零拷贝技术...,因为可能由于 PageCache 被大文件占据,而导致「热点」小文件无法利用到 PageCache,这样在高并发的环境下,会带来严重的性能问题。...前面也提到,大文件的传输不应该使用 PageCache,因为可能由于 PageCache 被大文件占据,而导致「热点」小文件无法利用到 PageCache

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原来 8 张图,就可以搞懂「零拷贝」了

由于零拷贝使用了 PageCache 技术,可以使得零拷贝进一步提升了性能,我们接下来看看 PageCache 是如何做到这一点的。...所以,读磁盘数据的时候,优先在 PageCache 找,如果数据存在则可以直接返回;如果没有,则从磁盘中读取,然后缓存 PageCache 中。...; PageCache 中的大文件数据,由于没有享受到缓存带来的好处,但却耗费 DMA 多拷贝到 PageCache 一次; 所以,针对大文件的传输,不应该使用 PageCache,也就是说不应该使用零拷贝技术...,因为可能由于 PageCache 被大文件占据,而导致「热点」小文件无法利用到 PageCache,这样在高并发的环境下,会带来严重的性能问题。...前面也提到,大文件的传输不应该使用 PageCache,因为可能由于 PageCache 被大文件占据,而导致「热点」小文件无法利用到 PageCache

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消息队列(3)--Kafka高性能是怎么做到的

2.使用操作系统的PageCach缓存消息,减少磁盘IO在 Kafka 中,它会利用 PageCache 加速消息读写。PageCache 是现代操作系统都具有的一项基本特性。...通俗地说,PageCache 就是操作系统在内存中给磁盘上的文件建立的缓存。应用程序在写入文件的时候,操作系统会先把数据写入到内存中的 PageCache,然后再一批一批地写到磁盘上。...读取文件的时候,也是从 PageCache 中来读取数据。Kafka 在读写消息文件的时候,充分利用了 PageCache 的特性。...一般来说,消息刚刚写入到服务端就会被消费,按照 LRU 的“优先清除最近最少使用的页”这种策略,读取的时候,对于这种刚刚写入的 PageCache,命中的几率会非常高。...这个过程中,数据实际上做了 2 次或者 3 次复制:从文件复制数据到 PageCache 中,如果命中 PageCache,这一步可以省掉;从 PageCache 复制到应用程序的内存空间中,也就是我们可以操作的对象所在的内存

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99.999%,提升ElasticSearch稳定性的秘密

进一步分析如下: ES 节点内存主要是被 JVM 以及 PageCache 内存占用 Jvm 内存是被 java 独占,该部分内存是不会被回收 PageCache 内存由操作系统维护,该部分内存是可以被回收的...PageCache 回收问题上。...针对 PageCache 回收问题,首先我们先明确什么因素导致 PageCache 不能及时回收,其中 MMap 就可能导致 PageCache 不能正常回收,原因是 MMap 后应用程序会引用到这部分内存...采用 NIO 方式访问文件,PageCache 内存只被操作系统维护,则内核可以及时回收 PageCache 以保证足够的内存使用,这样就解决了内存不足问题,进而解决 CPU 抖动问题,从而提高读写成功率...占了一半的物理内存,其中 JVM 和 PageCache 分布在不同的 NODE 上),这就意味着我们可以只优化 PageCache 间的内存碎片,这样就可以满足我们需求;对应优化流程如下: ?

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基于SSD的Kafka应用层缓存架构设计与实现

Kafka在美团数据平台承担着统一的数据缓存和分发的角色,针对因PageCache互相污染,进而引发PageCache竞争导致实时作业被延迟作业影响的痛点,美团基于SSD自研了Kafka的应用层缓存架构...当PageCache空间不足时,会按照LRU策略开始淘汰数据,此时延迟消费的Consumer读取到的数据会替换PageCache中实时的缓存数据。...后续当实时消费请求到达时,由于PageCache中的数据已被替换掉,会产生预期外的磁盘读取。这样会导致两个后果: 消费能力充足的Consumer消费时会失去PageCache的性能红利。...PageCache分配情况下,PageCache最大可缓存数据时间跨度为80*1024/170/60 = 8min,可见当前Kafka服务整体对延迟消费作业的容忍性极低。...解决方案 为什么选择SSD 根据上述原因分析可知,解决目前痛点可从以下两个方向来考虑: 消除实时消费与延迟消费间的PageCache竞争,如:让延迟消费作业读取的数据不回写PageCache,或增大PageCache

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ElasticSearch稳定性优化

内存由操作系统维护,该部分内存是可以被回收的正常情况下,如果系统内存不足,则内核通过回收PageCache的内存即可提供足够的空闲内存,即不会内存不足的情况;反过来说,当前出现内存不足,则说明PageCache...未被正常回收,于是针对内存优化则聚焦到PageCache回收问题上。...针对PageCache回收问题,首先我们先明确什么因素导致PageCache不能及时回收,其中MMap就可能导致PageCache不能正常回收,原因是MMap后应用程序会引用到这部分内存,则内核在回收内存时会忽略这部分内存...方式读取文件,对应内存关联关系如下:图片采用NIO方式访问文件,PageCache内存只被操作系统维护,则内核可以及时回收PageCache以保证足够的内存使用,这样就解决了内存不足问题,进而解决CPU...,其中JVM和PageCache分布在不同的NODE上),这就意味着我们可以只优化PageCache间的内存碎片,这样就可以满足我们需求;对应优化流程如下:图片具体分为两个步骤:1、释放内存:释放PageCache

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