随着计算机技术的不断提高和发展,我们的日常工作和生活离不开计算机。而计算机的操作系统也在不断地发展与更新,其中Linux这个开源操作系统已经成为了非常流行和受欢迎的一种操作系统。然而,当我们在使用Linux系统的时候,我们会遇到一些和磁盘IO(Input/Output)相关的问题。这些问题会严重影响计算机的性能和稳定性,因此优化磁盘操作效率也变得相当重要。本文将介绍如何优化磁盘操作的性能,使你的Linux系统更加高效稳定。
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什么是IO TPS?
我们需要了解什么是IO TPS。IO TPS 意为 “输入/输出每秒处理的次数 “。简单来说,就是每秒读写磁盘操作的次数。通常,我们可以通过iostat命令来查看系统的IO TPS。例如,在终端中输入以下命令:
“`
$ iostat -d -x 1
“`
这条命令将输出每秒磁盘操作数,以及磁盘的平均响应时间和传输速率。这些数据是评估磁盘操作效率的关键指标。
如何优化磁盘操作效率?
接下来,我们将介绍一些改善磁盘操作效率的方法。
1. 优化系统内核参数
调整系统内核参数可以解决系统中的性能问题。Linux系统的内核参数包含了许多与IO相关的参数,例如磁盘调度器、磁盘IO调度算法等等。找到适合自己的参数能够显著提高系统的磁盘IO性能。
例如,通过更改磁盘调度器算法,可以降低I/O操作的延迟,从而提高IO TPS。
2. 更改默认磁盘IO调度算法
Linux系统默认使用CFQ(Complete Fr Queuing)调度算法,它以公平的方式分配磁盘带宽,但这可能会导致I/O性能的下降。针对某些应用程序,我们需要更改磁盘IO调度算法,使其更适合特定的应用。例如,对于高并发的数据库应用程序,使用deadline或noop算法可以显著提高IO性能。
3. 合理地添加硬盘
通过横向扩展添加更多的硬盘可以提高系统的IO性能,提高IO TPS。在添加硬盘时,我们需要考虑多种因素。例如,在同一块磁盘上添加更多的分区可能会影响性能。此外,添加过多的硬盘也可能导致磁盘IO竞争。
4. 减少IO操作负载
如果系统的IO负载过大,就会降低磁盘的吞吐量,从而影响IO TPS。为了减轻IO负载,我们可以使用缓存和缓存技术,例如使用(Buffered)缓存的方式进行读写,以及使用Cached页缓存技术。
5. 使用RD技术
RD技术可以提高磁盘IO的可靠性和性能,从而提高IO TPS。通过使用RD(Redundant Array of Independent Disks)技术的磁盘阵列,RD0可以提高IO吞吐量,而RD1则可以提高IO可靠性。
结论
优化系统的磁盘操作效率可以显著改善系统性能和稳定性,提高IO TPS。选择合适的磁盘IO调度算法、在系统内核中进行参数优化、合理地添加硬盘阵列、减少IO负载、使用RD技术都是提高磁盘操作效率的有效方法。通过本文所介绍的方法,你可以轻松优化你的Linux系统,使其更加高效稳定。
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top命令的其他参数代表的含义详见top命令详解
sar 命令是分析系统瓶颈的神器,可以用来查看 CPU 、内存、磁盘、网络等性能。
sar 命令查看当前磁盘性能的命令为:
对于磁盘I/O,Linux提供了cfq, deadline和noop三种调度策略
考虑到硬件配置、实际应用场景(读写比例、顺序还是随机读写)的差异,上面的简单解释对于实际选择没有太大帮助,实际该选择哪个基本还是要实测来验证。不过下面几条说明供参考:
NOOP全称No Operation,中文名称电梯式调度器,该算法实现了最简单的FIFO队列,所有I/O请求大致按照先来后到的顺序进行操作。NOOP实现了一个简单的FIFO队列,它像电梯的工作方式一样对I/O请求进行组织。它是基于先入先出(FIFO)队列概念的 Linux 内核里最简单的I/O 调度器。此调度程序最适合于固态硬盘。
Deadline翻译成中文是截止时间调度器,是对Linus Elevator的一种改进,它避免有些请求太长时间不能被处理。另外可以区分对待读操作和写操作。DEADLINE额外分别为读I/O和写I/O提供了FIFO队列。
Deadline对读写request进行了分类管理,并且在调度处理的过程中读请求具有较高优先级。这主要是因为读请求往往是同步操作,对延迟时间比较敏感,而写操作往往是异步操作,可以尽可能的将相邻访问地址的请求进行合并,但是,合并的效率越高,延迟时间会越长。因此,为了区别对待读写请求类型,deadline采用两条链表对读写请求进行分类管理。但是,引入分类管理之后,在读优先的情况下,写请求如果长时间得到不到调度,会出现饿死的情况,因此,deadline算法考虑了写饿死的情况,从而保证在读优先调度的情况下,写请求不会被饿死。
总体来讲,deadline算法对request进行了优先权控制调度,主要表现在如下几个方面:
CFQ全称Completely Fair Scheduler ,中文名称完全公平调度器,它是现在许多 Linux 发行版的默认调度器,CFQ是内核默认选择的I/O调度器。它将由进程提交的同步请求放到多个进程队列中,然后为每个队列分配时间片以访问磁盘。
对于通用的服务器是更好的选择,CFQ均匀地分布对I/O带宽的访问
。CFQ为每个进程和线程,单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求,以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽,I/O调度器每次执行一个进程的4次请求。该算法的特点是按照I/O请求的地址进行排序,而不是按照先来后到的顺序来进行响应。简单来说就是给所有同步进程分配时间片,然后才排队访问磁盘。
多队列无操作I / O调度程序。不对请求进行重新排序,最小的开销。NVME等快速随机I / O设备的理想选择。
这是对最后期限I / O调度程序的改编,但设计用于 多队列设备。一个出色的多面手,CPU开销相当低。
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