15、提升 Linux 系统 I/O 性能与进程管理全解析

提升 Linux 系统 I/O 性能与进程管理全解析

一、I/O 性能优化的重要性

在系统中，磁盘 I/O 相较于其他组件的性能而言十分缓慢，然而 I/O 却是现代计算中极为重要的一环，因此最大化 I/O 性能至关重要。在进行系统编程时，有一些基本的优化步骤值得考虑：
- 减少 I/O 操作 ：将多个小的 I/O 操作合并为较少的大操作。
- 执行块大小对齐的 I/O ：确保 I/O 操作与块大小相匹配。
- 使用用户缓冲 ：利用用户空间的缓冲机制。
- 采用高级 I/O 技术 ：如向量 I/O、定位 I/O 和异步 I/O 等。

对于那些对性能要求极高、I/O 密集型的关键任务应用程序，还可以采用额外的技巧来进一步提升性能。虽然 Linux 内核已经使用了先进的 I/O 调度器来减少令人头疼的磁盘寻道，但用户空间的应用程序也可以以类似的方式朝着相同的目标努力，从而进一步提高性能。

二、用户空间的 I/O 调度

I/O 密集型应用程序如果发出大量的 I/O 请求，并且需要挖掘出每一点性能，那么可以对其待处理的 I/O 请求进行排序和合并，这与 Linux I/O 调度器的职责相同。

假设一个应用程序提交了大量未排序的 I/O 请求，这些请求通常会以随机顺序进入 I/O 调度器的队列。I/O 调度器会对请求进行排序和合并后再发送到磁盘，但在应用程序仍在生成 I/O 并提交请求时，请求就已经开始到达磁盘了。而且，I/O 调度器一次只能对一小部分请求进行