BLOCK层代码分析（8）IO下发之plug/unplug机制

最新推荐文章于 2023-05-10 14:46:38 发布

linux解码者

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分类专栏： BLOCK_SCSI 文章标签： BLOCK plug unplug

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本文详细介绍了Linux内核中的BLOCK层PLUG/UNPLUG机制，该机制用于提升磁盘处理性能。通过blk_start_plug()开启PLUG，将IO请求加入请求池，当达到一定数量或大小时，通过UNPLUG过程统一调度下发。UNPLUG时机包括：IO数量达到阈值、主动冲刷和调度前检查。blk_plug_flush_list()负责排序并下发IO请求，异步或同步执行。

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前面bio bounce过程，bio的切分和合并，request的获取是为IO请求下发做准备工作。当这些准备工作完成后，才进入到真正的IO下发过程。之前在前面章节中介绍过，IO下发基本上有三条路径：经过plug->mq_list往调度器或ctx->rq_lists下发、不经过plug->mq_list往调度器或ctx->rq_lists下发、直接往驱动下发。是否经过plug->mq_list即为是否支持PLUG/UNPLUG机制。本节介绍plug/unplug机制。

BLOCK层的plug/unplug机制为提升处理磁盘的性能：在开启机制后，IO请求会放置到请求池中（plug过程），当达到某个条件时会将IO请求统一下发（unplug过程）。这样有利于BLOCK请求的合并和排序操作。

1. PLUG的时机

BLOCK PLUG的开启是由函数blk_start_plug()开启的。对于每个线程描述符task_struct，存在成员blk_plug，若为空表示没有使能PLUG，否则表示已使能PLUG。函数blk_start_plug()进行成员初始化，同时给task_struct->plug赋值。

在开启BLOCK PLUG后，可以将通过函数blk_add_rq_to_plug()将IO请求加入到plug->mq_list中，且判断所包含的IO请求是否来自多个队列（通过成员multiple_queues）。

2. UNPLUG的时机

目前UNPLUG的时机有三种：

所积攒的IO数目达到BLK_MAX_REQUEST_COUNT(16)或遇到的IO大小超过BLK_PLUG_FLUSH_SIZE (128K)时；
使用blk_finish_plug()主动冲刷；
在线程被调度前会执行函数sched_submit_work()检查线程plug->mq_list上是否存在IO请求，若存在进行异步冲刷；

无论主动冲刷还是被动冲刷，最终调用函数blk_plug_flush_list()完成IO请求的下发。首先它会根据IO请求是否来自多个请求队列，若是会依次根据IO请求的mq_ctx(软件队列)/mq_hctx(硬件队列)/扇区位置做排序。待排序后依次将属于相同hctx且相同ctx的IO统一下发异步下发，下发具体函数为blk_mq_sched_insert_requests()（后面章节做介绍）。

对于blk_plug_flush_list()，在调度前冲刷时会其异步线程（workqueue）做IO下发。其他情况目前都是同步做IO下发。