优化I/O堆栈:提升Linux系统性能的关键策略
1. 技术要求
本文的内容是建立在之前所讨论的概念之上的。如果你已经熟悉了磁盘I/O层次结构中各层的功能,那么理解本文会更加轻松。若你对Linux内存管理有一定的了解,那将更有助于理解。
本文中提到的命令和示例适用于任何Linux操作系统,如Debian、Ubuntu、Red Hat或Fedora。文中会多次引用内核源代码,你可以从https://www.kernel.org 下载内核源代码。
2. 内存使用对I/O的影响
VFS是I/O请求的入口点,包含多种类型的缓存,其中最重要的是页缓存。页缓存的目的是提高I/O性能,减少因交换和文件系统操作产生的I/O开销,避免不必要地访问底层物理磁盘。
虚拟内存管理器(VMM)负责管理物理内存的分配、实现虚拟内存和按需分页、将文件映射到进程地址空间,以及在内存不足时释放内存。
内核会充分利用空闲内存,填充各种缓存。可用的空闲内存越多,缓存机制就越有效。但如果内存稀缺,不仅缓存会被定期清理,数据还可能被交换到磁盘,从而影响性能。
3. 内存子系统调优
虽然内核的默认行为在大多数情况下表现良好,但频繁缓存可能会导致一些问题:
- 磁盘繁忙 :当内核在页缓存中积累大量数据并开始将其刷新到磁盘时,磁盘会因大量写入操作而长时间繁忙,影响整体I/O性能并增加磁盘响应时间。
- 缺乏优先级区分 :内核无法区分页缓存中数据的重要性,可能会让后台任务的I/O操作影响前台任务。
对于一些自
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