前言LinuxI/O调度器是Linux内核不可或缺的一部分。用户可以通过调整这个调度器来优化系统性能。本文首先介绍了LinuxI/O调度器的结构，然后介绍了如何根据不同的内存设置LinuxI/O调度器来优化系统性能。LinuxI/O系统简介LinuxI/O调度器（LinuxI/OScheduler）是LinuxI/O系统的一个组件，介于通用块层和块设备驱动之间。如图1所示。图1LinuxI/O调度器介于通用块层和块设备驱动之间。当Linux内核组件要读写一些数据时，内核不会在请求一发出就立即执行，而是推迟执行。.当传输一个新的数据块时，内核需要检查它是否可以通过。LinuxIO调度器介于通用块层和块设备驱动之间，因此它接收来自通用块层的请求，尝试合并请求，并找到最合适的请求发送给块设备驱动。块设备驱动程序然后调用一个函数来响应请求。Linux整体的I/O系统可以分为七层，分别是：1.VFS虚拟文件系统：内核要处理多个文件系统，内核抽象出这个VFS，专门用来适应各种文件系统并与外界通信。提供统一的操作界面。2.磁盘缓存：磁盘缓存是一种软件机制，将磁盘上的一些数据保存在RAM中，使得对这部分数据的访问响应更快。Linux中的磁盘缓存分为三种：Dentry缓存、Page缓存、Buffer缓存。3、映射层：内核从块设备中读取数据，因此内核必须确定数据在物理设备上的位置，这是由映射层（MappingLayer）完成的。4、通用块层：由于大部分I/O操作都与块设备打交道，Linux提供了一个类似于vfs层的块设备操作抽象层。下层连接各种不同属性的块设备，向上层提供统一的BlockIO请求标准。5、I/O调度层：大部分块设备都是磁盘设备，因此需要根据这类设备的特点和应用特点设置一些不同的调度器。6、块设备驱动：块设备驱动提供了高级的设备操作接口。7、物理硬盘：这一层是具体的物理设备。5种LinuxI/O调度器Linux从2.4内核开始支持I/O调度器，目前有5种：Linux2.4内核的LinusElevator、Linux2.6内核的Deadline、Anticipatory、CFQ和Noop，其中自Linux2.6.33以来，Anticipatory已被删除。目前，主流的Linux发行版使用三种I/O调度器：Deadline、CFQ和Noop。下面依次简单介绍一下：1LinusElevator是2.4内核中的第一个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，当内核收到新的请求时，如果能合并就合并。如果不能合并，则尝试排序。如果既不能合并也不能插入到合适的位置，则将其放在请求队列的末尾。2AnticipatoryAnticipatory的中文意思是“预期的，预期的”。顾名思义，当一个I/O发生时，如果另一个进程请求一个I/O操作，会产生一个默认的6毫秒的猜测时间来猜测下一个进程请求。I/O的用途。I/O调度器优化读操作的服务时间，在提供一个I/O的同时等待一小段时间，以便进程可以提交另一个I/O。Anticipatory算法从Linux2.6.33开始被删除，因为Anticipatory的效果也可以通过CFQ的配置来实现。3DeadLineDeadline翻译成中文是一个截止时间调度器，是对LinusElevator的改进，可以防止一些请求被处理的时间过长。此外，可以区别对待读操作和写操作。DEADLINE还分别为读取I/O和写入I/O提供了FIFO队列。Deadline的工作流程如图2所示。图2Deadline工作流程4CFQCFQ全称CompletelyFairScheduler，中文名称为CompletelyFairScheduler。它是很多Linux发行版的默认调度器，CFQ是内核默认选择的I/O调度器。它将进程提交的同步请求放入多个进程队列中，然后为每个队列分配时间片访问磁盘。通用服务器的最佳选择，CFQ平均分配对I/O带宽的访问。CFQ为每个进程和线程创建一个单独的队列来管理进程产生的请求，从而保证每个进程都能很好地分配I/O带宽，I/O调度器一次执行一个队列。来自进程的4个请求。该算法的特点是按照I/O请求的地址排序，而不是按照先来后到的顺序响应。简单的说就是给所有的同步进程分配时间片，然后排队访问磁盘。CFQ的工作流程如图3所示。图3CFQ工作流程5NOOPNOOP全称NoOperation，中文名称为elevatorscheduler。该算法实现了最简单的FIFO队列，所有的I/O请求大致按照先到先得的顺序进行操作。NOOP实现了一个简单的FIFO队列，它像电梯工作方式一样组织I/O请求。它是Linux内核中基于先进先出(FIFO)队列概念的最简单的I/O调度程序。此调度程序最适用于固态驱动器。I/O调度器的选择目前，主流的Linux发行版使用三种I/O调度器：DeadLine、CFQ和NOOP。一般来说，Deadline适用于大部分环境，尤其是写入比较多的文件服务器。从原理上看，DeadLine是一种基于提高机械硬盘吞吐量的调度算法。它试图确保在达到截止日期时安排I/O请求。非常适合业务比较单一，I/O压力大的业务。如Web服务器、数据库应用等。CFQ为所有进程分配相同的带宽，适用于进程数较多的多用户系统。CFQ是一种比较通用的调度算法。它是一种以进程为出发点的调度算法，尽可能保证每个人都公平，为所有进程分配相同数量的带宽，适用于桌面多任务和多媒体应用。NOOP是闪存设备和嵌入式系统的最佳选择。对于SSD，使用NOOP是最好的，其次是DeadLine，CFQ效率最低。查看Linux系统的I/O调度器查看Linux系统的I/O调度器一般分为两部分，一是查看Linux系统整体使用的I/O调度器，二是查看Linux系统使用的I/O调度器查看某个磁盘设备使用的I/O调度程序。查看当前系统支持的I/O调度器，使用以下命令：#dmesg|grep-ischeduler[1.508820]ioschedulernoopregistered[1.508827]ioschedulerdeadlineregistered[1.508850]ioschedulercfqregistered(default)显示cfq是当前的I/O调度器。查看某个硬盘的I/O调度器，使用如下命令：#cat/sys/block/sda/queue/schedulernoopdeadline[cfq]可以看出当前使用的调度器是cfq，也就是括号里的那个。修改Linux系统的I/O调度器修改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命令或修改grub配置文件。下面依次介绍：1、在Linux下使用shell命令改变I/O调度器非常简单。不需要更新内核，可以使用shell命令修改：#echonoop>/sys/block/sdb/queue/scheduler清单3中的命令将noop设置为磁盘I/O调度程序，您可以随时更改它而无需重新启动计算机。2.永久修改默认的I/O调度器。使用shell命令修改I/O调度程序。这只是一个临时修改。系统重启后，修改后的调度器将失效。要修改默认调度程序，有两种方法。grubby命令或直接编辑grub配置文件。以使用grubby命令为例，需要将I/O调度器从cfq调整为DeadLine，命令如下：#grubby--grub--update-kernel=ALL--args="elevator=deadline"通过设置内核加载参数，这样当机器重启时，系统自动将所有设备的I/O调度器改为DeadLine。3.使用编辑器修改配置文件。您也可以直接编辑grub配置文件。通过修改grub配置文件，系统自动将所有设备的I/O调度器改为cfq。运行过程如下：#vicat/etc/default/grub#修改第五行，在行尾添加#elevator=cfq并保存文件，重新编译配置文件，#grub2-mkconfig-o/boot/grub2/grub.cfg重启电脑系统。总结LinuxI/O调度程序是Linux内核不可或缺的一部分。用户可以根据不同的内存设置LinuxI/O调度器来优化系统性能。一般来说，NOOP调度器最适合固态硬盘，DeadLine调度器适合写入比较多的文件服务器，比如Web服务器、数据库应用等，CFQ调度器适合桌面多任务和媒体应用.
