通用块层

提前总结

总结

通用块层

• 总作用
  • 管理块设备。为了减少不同块设备的差异带来的影响，Linux 通过一个统一的 通用块层，来管理不同的块设备。
• 具体功能
  1. 提供访问块设备的标准接口
  2. IO调度

架构图

通用块层是 处于文件系统和磁盘驱动中间的一个块设备抽象层

功能

它主要有两个功能：

1. 提供标准接口

   • 向上为文件系统和应用程序，提供访问块设备的标准接口，向下把各种不同的磁盘设备抽象为统一的块设备，并在内核层面，提供一个框架来管理这些设备的驱动程序；

2. IO调度

   • 通用层还会给文件系统和应用程序发来的 I/O 请求排队，接着会对队列重新排序、请求合并等方式，也就是 I/O 调度，主要目的是为了提高磁盘读写的效率。
   • （但话说 “存储系统分层图” 里不是还有个块设备IO调度层嘛？不应该是那个负责的才对吗？）

5 种 I/O 调度算法

Linc：《小林图解里对这部分的描述不和很详细》，此处可以另外找资料补充下。

另参考：

• Linux IO Scheduler（Linux IO 调度器）
• io调度算法【转】

5种IO调度算法

Linux 内存支持 5 种 I/O 调度算法，分别是：

1. 没有调度算法 (NOOP, No Operation，又称电梯调度算法)
   • 原理：不对文件系统和应用程序的 I/O 做任何处理
   • 适用：虚拟机 I/O 比较常用，此时磁盘 I/O 调度算法交由物理机系统负责
2. 先入先出调度算法
   • 原理：先进入 I/O 调度队列的 I/O 请求先发生
   • 优点：这是最简单的 I/O 调度算法
3. 完全公平调度算法 (CFQ, Completely Fair Queuing，完全公平排队)
   • 原理：它为每个进程维护了一个 I/O 调度队列，并按照时间片来均匀分布每个进程的 I/O 请求
   • 适用：大部分系统 都把这个算法作为默认的 I/O 调度器
4. 优先级调度算法
   • 原理：顾名思义，优先级高的 I/O 请求先发生
   • 适用：运行大量进程的系统（像是桌面环境、多媒体应用等）（我记得桌面系统往往会有意将显示IO的优先级调高/低，避免画面卡死/降帧优化性能）
5. 最终期限调度算法
   • 原理：分别为读、写请求创建了不同的 I/O 队列
   • 优点：这样可以提高机械磁盘的吞吐量，并确保达到最终期限的请求被优先处理
   • 适用：I/O 压力比较大的场景（比如数据库等）

IO调度器

1. NOOP
2. CFQ (Completely Fair Queuing，完全公平排队)
3. DEADLINE：在CFQ基础上接触IO饿死问题
4. Anticipatory

修改IO调度算法

在RHEL5/OEL5以及之后的版本中（比如RHEL6和RHEL7），可以针对每块磁盘制定I/O Scheduler，修改完毕立刻生效，比如：

$ cat /sys/block/sda1/queue/scheduler
[noop] anticipatory deadline cfq

#修改为cfq
$ echo 'cfq'>/sys/block/sda1/queue/scheduler

#立刻生效
$ cat /sys/block/sda1/queue/scheduler
noop anticipatory deadline [cfq]