linux io协议栈

深入理解Linux系统IO性能优化：存储协议与队列调度

引言

在Linux系统中，IO性能是影响应用程序响应时间和系统吞吐量的关键因素，为了提升IO性能，我们需要深入理解存储协议和队列调度的工作原理及其优化方法。

存储协议概述

块存储协议

SATA（Serial ATA）： 串行连接，适用于个人计算机和低端服务器。

SAS（Serial Attached SCSI）： 提供更高的速度和可靠性，用于企业级应用。

NVMe（NonVolatile Memory Express）： 针对固态硬盘（SSD）设计，提供高吞吐量和低延迟。

网络存储协议

iSCSI（Internet Small Computer System Interface）： 允许在IP网络上进行块级存储访问。

NFS（Network File System）： 分布式文件系统，允许网络间的文件共享。

CIFS/SMB（Common Internet File System/Server Message Block）： 微软开发，用于文件共享。

队列调度算法

CFQ（完全公平队列）

旨在为每个请求提供相等的IO带宽。

适合通用目的和多任务环境。

Deadline

为IO请求设定时间期限，确保请求在最后期限前完成。

适合交互式应用和多媒体处理。

NOOP（无操作）

按请求到达的顺序执行IO，不进行排队。

适合具有自身调度策略的高级存储系统。

KYLE

专为具有大量IO负载的系统设计。

试图最小化平均服务时间。

性能优化策略

选择合适的存储协议

根据应用需求选择最合适的存储协议，例如对于需要高性能的应用，可以选择NVMe。

调整队列调度算法

基于系统的应用场景和工作负载特性选择和调优队列调度算法。

使用缓存机制

合理利用内存作为缓存，减少对慢速存储设备的直接访问。

考虑IO合并与拆分

通过合并小IO请求或拆分大IO请求来优化IO流。

相关问题与解答

Q1: 我应该如何选择适合我系统的队列调度算法？

A1: 选择队列调度算法时，应考虑你的系统主要是处理交互式应用、多媒体内容还是批处理作业，Deadline调度器适合交互式应用，而CFQ更适合多任务环境。

Q2: 对于拥有多个磁盘的系统，有没有特殊的优化建议？

A2: 对于多磁盘系统，可以采用RAID技术来提高数据的冗余性和读写性能，可以通过创建磁盘阵列和使用逻辑卷管理（LVM）来条带化数据，从而提高IO性能。