linux 磁盘io算法配置

本文详细介绍了Linux内核中的I/O调度算法,包括默认的完全公平排队算法、考虑请求超时的deadline算法、针对虚拟主机优化的anticipatory算法以及简单的noop算法。并提供了如何调整这些算法的具体步骤。

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有单一化策略,适用所有场景
内核允许 I/O选择不用的调度算法
     cfg:
                 默认调度算法,完全公平排队
                几乎所有的工作量,尤其是大量进程的阅读和写作
    deadline:
             deadline算法的核心就是在传统的电梯算法中加入了请求超时的机制,该机制主要体现在两点:
             (1)请求超时时,对超时请求的选择。
             (2)没有请求超时时,当扫描完电梯最后一个request后,准备返回时,对第一个request的选择。
             基于以上两点,平衡了系统i/o吞吐量和响应时间。此外,该算法开考虑到了读操作对写操作造成的饥饿。
     anticipatory: 
             等待一段时间后,重新读
              可以用到,虚拟主机上
    noop:
            NOOP调度器十分简单,其只拥有一个等待队列,每当来一个新的请求,仅仅是按先来先处理的思路将请求插入到等待队列的尾部。 
            其应用环境主要有以下两种:一是物理设备中包含了自己的I/O调度程序,比如SCSI的TCQ;
  二是寻道时间可以忽略不计的设备,比如SSD


                                            调整磁盘I/O 的调度算法
1.调整调度算法为:deadline
      [root@localhost sda]# echo deadline >/sys/block/sda/queue/scheduler
      查看结果:
      [root@localhost sda]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler
              noop anticipatory [deadline] cfq
 主要可调参数在 /sys/block/sda/queue/iosched
 最大排队时间
                            read_expire
                            write_expire
               [root@localhost iosched]# cat write_expire
                   5000
                [root@localhost iosched]# cat read_expire
                  500
    2.调整调度算法为:anticipatory
                  优化完成率取决于读取
                [root@localhost sda]# echo anticipatory >/sys/block/sda/queue/scheduler
      查看结果:
                [root@localhost iosched]# cat /sys/block/sda/queue/scheduler
         noop [anticipatory] deadline cfq
        可调参数  /sys/block/sda/queue/iosched
          另一个要等待多久,附近的读
             [root@localhost iosched]# cat antic_expire
            6 (默认)

### Linux 系统中的磁盘 I/O 性能优化 #### 使用 Fio 和 dd 工具进行性能测试 为了有效优化磁盘 I/O 性能,首先需要了解当前系统的性能瓶颈。常用工具如 `Fio` 可用于模拟各种负载条件下的磁盘读写行为[^1]。 ```bash fio --name=test --rw=randwrite --bs=4k --size=2G --numjobs=8 --runtime=60 --group_reporting ``` 这段命令会创建一个名为 test 的作业,在随机写入模式下执行 4KB 块大小的操作,持续时间为 60 秒,并发数设置为 8。这有助于识别潜在的性能问题所在。 另一种简单的测试方式是利用 `dd` 来测量顺序读写的吞吐量: ```bash dd if=/dev/zero of=testfile bs=1M count=1024 conv=fdatasync ``` 此命令将从 `/dev/zero` 复制 1GB 数据到目标文件并同步刷新缓存至物理介质,以此来评估实际存储设备的能力。 #### 提升磁盘调度算法效率 调整内核参数可改善磁盘访问延迟。例如更改默认电梯算法(elevator algorithm),可以通过修改配置项实现更高效的请求排序和服务机制[^3]。 编辑 `/etc/default/grub` 文件加入如下选项: ```bash GRUB_CMDLINE_LINUX="elevator=noop" ``` 更新引导加载程序后重启生效。对于 SSD 类型固态硬盘而言,“noop” 或者 “deadline” 调度器往往优于传统的 CFQ (完全公平队列) 方案。 #### 减少不必要的磁盘活动 减少频繁的小规模读取和写入操作可以显著降低机械硬盘的工作负荷。合理规划应用程序日志记录频率、数据库事务提交间隔等策略均有利于减轻压力;同时启用内存缓冲区或临时表空间也能起到积极作用[^2]。 #### 应用 vmstat, iostat 和 sar 统计监控 定期收集系统状态报告以便及时发现异常趋势至关重要。借助于 `vmstat`, `iostat` 和 `sar` 这些内置实用程序可以获得详尽的日志资料支持后续诊断工作[^4]。 ```bash vmstat 1 5 # 每秒采样一次共五次 iostat -x 1 5 # 同上但专注于磁盘统计详情 sar -d # 查看历史磁盘利用率变化曲线图 ``` 以上措施综合运用能够极大程度地增强 Linux 平台上的磁盘交互效能表现。
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