Linux 从2.4内核开始支持I/O调度器,到目前为止有5种类型:Linux 2.4内核的 Linus Elevator、Linux 2.6内核的 Deadline、 Anticipatory、 CFQ、 Noop,其中Anticipatory从Linux 2.6.33版本后被删除了。目前主流的Linux发行版本使用Deadline、 CFQ、 Noop三种I/O调度器。下面依次简单介绍:
在2.4 内核中它是第一种I/O调度器。它的主要作用是为每个设备维护一个查询请求,当内核收到一个新请求时,如果能合并就合并。如果不能合并,就会尝试排序。如果既不能合并,也没有合适的位置插入,就放到请求队列的最后。
Anticipatory的中文含义是"预料的,预想的",顾名思义有个I/O发生的时候,如果又有进程请求I/O操作,则将产生一个默认的6毫秒猜测时间,猜测下一个进程请求I/O是要干什么的。这个I/O调度器对读操作优化服务时间,在提供一个I/O的时候进行短时间等待,使进程能够提交到另外的I/O。Anticipatory算法从Linux 2.6.33版本后被删除了,因为使用CFQ通过配置也能达到Anticipatory的效果。
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的工作流程如图 2 所示。
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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最好的选择,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,CFQ的工作流程如图 3 所示 。
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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,它像电梯的工作主法一样对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。NOOP的工作流程如图4 所示。
目前主流Linux发行版本使用三种I/O调度器:DeadLine、CFQ、NOOP,通常来说Deadline适用于大多数环境,特别是写入较多的文件服务器,从原理上看,DeadLine是一种以提高机械硬盘吞吐量为思考出发点的调度算法,尽量保证在有I/O请求达到最终期限的时候进行调度,非常适合业务比较单一并且I/O压力比较重的业务,比如web服务器,数据库应用等。CFQ 为所有进程分配等量的带宽,适用于有大量进程的多用户系统,CFQ是一种比较通用的调度算法,它是一种以进程为出发点考虑的调度算法,保证大家尽量公平,为所有进程分配等量的带宽,适合于桌面多任务及多媒体应用。NOOP 对于闪存设备和嵌入式系统是最好的选择。对于固态硬盘来说使用NOOP是最好的,DeadLine次之,而CFQ效率最低。
查看Linux系统的I/O调度器一般分成两个部分,一个是查看Linux系统整体使用的I/O调度器,另一个是查看某磁盘使用的I/O调度器。
查看当前系统支持的I/O调度器,使用如下命令:
- # dmesg | grep -i scheduler
- [ 1.508820] io scheduler noop registered
- [ 1.508827] io scheduler deadline registered
- [ 1.508850] io scheduler cfq registered (default)
清单1的代码显示cfq是目前的I/O调度器。
查看某块硬盘的IO调度算法I/O调度器,使用如下命令:
- # cat /sys/block/sda/queue/scheduler
- noop deadline [cfq]
清单2显示当前使用的调度器是cfq,就是括号括起来的那一个。
修改Linux系统的 I/O调度器有三种方法,分别是使用shell命令、使用grubby命令或者修改grub配置文件。下面依次介绍:
Linux下更改的I/O调度器很简单。不需要更新内核,可以使用shell命令修改:
- #echo noop > /sys/block / sdb / queue / scheduler
清单3的命令把noop设置为一个磁盘的I/O调度器,你可以随时更改而无需重启计算机。
使用shell命令修改I/O调度器,只是临时修改,系统重启后,修改的调度器就会失效,要想修改默认的调度器,有两种方法使用grubby命令或者直接编辑grub配置文件。
例如需要把I/O调度器从cfq调整成 DeadLine ,命令如下:
- #grubby--grub--update - kernel = ALL--args = "elevator=deadline"
清单4的命令,通过设置内核加载参数, 这样当机器重启的时候,系统自动把所有设备的 I/O调度器变成 DeadLine 。
也可以直接编辑grub的配置文件 ,通过修改grub配置文件,系统自动把所有设备的 I/O调度器变成cfq。操作过程如下:
- #vi cat /etc/default/grub
- #修改第五行,在行尾添加#
- elevator= cfq
- 然后保存文件,重新编译配置文件,
- #grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
重新启动计算机系统即可。
Linux I/O调度器是 Linux 内核中的一个组成部分,用户可以通过根据不同的存储器来设置 Linux I/O 调度器从而达到优化系统性能。 一般来说 NOOP 调度器最适合于固态硬盘,DeadLine 调度器适用于写入较多的文件服务器,比如Web服务器,数据库应用等,而CFQ 调度器适合于桌面多任务及媒体应用。
红帽子知识库文章:How to use the Noop I/O Scheduler
深入理解Linux内核(第三版) 原名: Understanding the Linux Kernel
来源: http://www.ibm.com/developerworks/cn/iot/iot-php-app-iot-foundation-bluemix/index.html