好程式設計師雲計算教程之linux效能優化io子系統，linux是乙個基於posix和unix的多使用者、多工、支援多執行緒和多cpu的作業系統，具有免費使用和自由傳播的特性。隨著開源軟體的發展以及雲計算技術的革新，linux成為雲計算人才必須要掌握的技能之一。接下來就給大家分享linux效能優化之io子系統。
很多同學聽過io流，即以流的方式進行輸入輸出，其中流是一種抽象的概念，它代表了資料的無結構化傳遞。io系統，英文全稱為「input output system」，中文全稱為「輸入輸出系統」，由輸入輸出控制系統和外圍裝置兩部分組成，是計算機系統的重要組成部分。
作為linux伺服器來講，最大的兩個io型別是磁碟io和網路io。乙個完整的io系統過程如下：
1）乙個使用者程序通過write()系統呼叫發起寫請求；
2）核心更新對應的page cache；
3）pdflush核心執行緒將page cache寫入至磁碟中；
4）檔案系統層將每乙個block buffer存放為乙個bio結構體，並向塊裝置層提交乙個寫請求；
5）塊裝置層從上層接受到請求，執行io排程操作，並將請求放入io請求佇列中；
6）裝置驅動（如scsi或其他裝置驅動）完成寫操作；
7）磁碟裝置韌體執行對應的硬體操作，如磁碟的旋轉、尋道等，資料被寫入到磁碟扇區中。
block layer處理bio請求，並將這些請求鏈結成乙個佇列，稱作io請求佇列，這個連線的操作就稱作io排程（也叫io elevator即電梯演算法）。bio結構體是file system layer到block layer的介面。
io排程器的總體目標是減少磁碟的尋道時間（因此排程器都是針對機械硬碟進行優化的），io排程器通過兩種方式來減少磁碟尋道：合併和排序。
合併即當兩個或多個io請求的是相鄰的磁碟扇區，通過合併請求，多個io請求只需要向磁碟傳送乙個請求指令，減少了磁碟的開銷。
排序就是將不能合併的io請求，根據請求磁碟扇區的順序，在請求佇列中進行排序，使得磁頭可以按照磁碟的旋轉順序的完成io操作，可以減小磁碟的尋道次數。
想要優化io系統效能，我們可以採用以下幾種方式：
1）調整buffer、提高效能，就是調整佇列數以及增加預讀數。
增加佇列長度：/sys/block/vda(特定某裝置)/queue/nr_requests
增加預讀數：/sys/block/vda(特定某裝置)/queue/read_ahead_kb
2）修改cfq，以調節其效能，涉及引數檔案：/sys/block/vda/queue/iosched/。
比如對cfq來講，有以下幾個值可以調整：
back_seek_max
反向尋道可能有負面影響，負載小的時候可以啟用，否則不要使用反向尋道太多值。
back_seek_penal
反向尋道做懲罰，如果不得不使用反向尋道的話，那麼必須對其做出一定懲罰，一旦做完懲罰之後，必須要正向尋道更多次數。
fifo_expire_async
用來控制非同步請求等待時間長度，預設是250毫秒，過期之後無法滿足的非同步請求將會被移動到排程佇列中，也就意味著要重新排程，通常這些值不需要調整。
除了以上方法，io優化的方法還有很多，大致思路是最好換ssd、調整raid級別、選擇io排程器、根據場景選擇合適的檔案系統、配置選定排程器的引數、使用工具進行分析優化結果是否理想、寫在開機啟動項裡。
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