Linux kernel探究IO Scheduling

Linux kernel探究IO Scheduling

为什么我们需要调整磁盘I/O scheduling算法？在什么情况下我们需要考虑调整调度算法？该如何调整？本文将针对上述问题做些回答。

I/O scheduling是操作系统存取数据块顺序的算法规则总称，某些情况下我们可能更熟悉称它为 disk scheduling。

出于以下几个目我们可能会需要考虑调整磁盘的调度算法：

最小化磁盘寻道时间；

优化关键进程的I/O请求，保证关键进程的I/O请求；

让服务器上的进程更好的共享I/O带宽；

在RHEL3版本之前我们只有一个电梯算法可以选择，由于该算法的局限性因此在之后RHEL4版本，我们有以下4中算法可以选择：

CFQ-completely fair queuing

NOOP-Noop scheduler，No Operation

Deadline scheduler

Anticipatory scheduling

下面针对上述4个算法逐个了解下具体的算法规则。

首先是CFQ，这个算法是大部分发行的Linux版本中默认采用的算法，全称为完全公平队列算法，该算法尝试公平的把i/o带宽资源给所有进程，进程提交的请求分别放入各自的队列（64个队列），因此同一个进程提交的请求通常会被存放到同一个队列当中去，在大部分情况下是适用大部分的应用系统。

NOOP，该算法最为简单，占用最少的CPU调度时间，遵循FIFO-先进先出的原则对I/O请求进行调度，但是也并不总是这样，因为它还是会对相临近I/O请求的进程做些合并。在存储硬件和磁盘较为优化的情况下该算法的信息还是不错的，比如SSD。

Deadline，最后期限算法，该算法最重要的是避免了CFQ算法中某些请求长时间得不到资源饿死的情况发生。使用了4个队列，2个读写队列和2个读写最后期限队列，根据他们的过期时间在最后期限队列排队。该算法中读请求优先级高于写请求，因此首先完成读请求队列（除非写请求已经被放弃、死亡过很多次），接着检查第1个请求的过期时间，读请求的过期时间为500ms，写请求的过期时间为5s，如果检查到第1个请求的最后期限时间已过，那么将它移动到队列末尾。适用于实时请求的系统，推荐数据库或者web服务器系统使用该算法。

Anticipatory，预期算法，这是最复杂的一种算法，实际上用起来并不是那么优化，从kernel 2.6.33开始已经被移除了。

通过上部描述推荐而且也有人经过验证了，针对Oracle数据库的环境，我们可以优先考虑选择Deadline算法。

如何查看系统现有使用的调度算法？

cat /sys/block/{DEVICE-NAME}/queue/scheduler

cat /sys/block/sda/queue/scheduler

修改调度算法:

echo {SCHEDULER-NAME} > /sys/block/{DEVICE-NAME}/queue/scheduler

echo noop > /sys/block/hda/queue/scheduler

最后，上述内容都是扯淡，没有一个算法是最优的，在不同的应用、硬件环境中只有逐个测试才能选择最适合的算法。

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