I/O調度算法在各個進程競爭磁盤I/O的時候擔當了裁判的角色。要求請求的次序和時機做最優化的處理，以求得盡可能最好的整體I/O性能。

一、I/O調度程序的總結

當向設備讀寫數據時，請求被安置在一個隊列中等待完成

每個塊設備都有自己的隊列

I/O調度程序負責維護這些隊列的順序，將無序的I/O操作變為有序的I/O操作

二、I/O調度的4種算法

1.CFQ（完全公平排隊I/O調度程序）

最新的內核版本和發行版中，都選擇CFQ做為默認的I/O調度器，對于通用的服務器是最好的選擇。

CFQ對于多媒體應用（video，audio）和桌面系統是最好的選擇。

CFQ賦予I/O請求一個優先級，而I/O優先級請求獨立于進程優先級，高優先級的進程的讀寫不能自動地繼承高的I/O優先級。

對于很多IO壓力較大的場景就并不是很適應，尤其是IO壓力集中在某些進程上的場景。因為這種場景我們需要更多的滿足某個或者某幾個進程的IO響應速度，而不是讓所有的進程公平的使用IO，比如數據庫應用。

CFQ試圖均勻地分布對I/O帶寬的訪問，避免進程被餓死并實現較低的延遲，是deadline和as調度器的折中。

工作原理：

CFQ為每個進程/線程，單獨創建一個隊列來管理該進程所產生的請求，也就是說每個進程一個隊列，每個隊列按照上述規則進行merge和sort。

各隊列之間的調度使用時間片來調度，以此來保證每個進程都能被很好的分配到I/O帶寬，I/O調度器每次執行一個進程的4次請求。可以調queued和quantum來優化。

2.NOOP（電梯式調度程序）

在Linux 2.4或更早的版本的調度程序，那時只有這一種I/O調度算法，I/O請求被分配到隊列，調度由硬件進行，只有當CPU時鐘頻率比較有限時進行。

Noop對所有的I/O請求都用FIFO隊列形式處理，默認認為I/O不會存在性能問題。

CPU像電梯算法一樣對I/O請求進行組織，當有一個新的請求到來時，它將請求合并到最近的請求之后，以此來保證請求同一介質。

NOOP傾向餓死讀而利于寫，NOOP對于閃存設備，RAM，嵌入式系統是最好的選擇。

電梯算法餓死讀請求的解釋：

因為寫請求比讀請求更容易，寫請求通過文件系統cache，不需要等一次寫完成，就可以開始下一次寫操作，寫請求通過合并，堆積到I/O隊列中。

讀請求需要等到它前面所有的讀操作完成，才能進行下一次讀操作，在讀操作之間有幾毫秒時間，而寫請求在這之間就到來，餓死了后面的讀請求。

3.Deadline（截止時間調度程序）

Deadline確保了在一個截止時間內服務請求，這個截止時間是可調整的，而默認讀期限短于寫期限，這樣就防止了寫操作因為不能被讀取而餓死的現象。

Deadline對數據庫環境（ORACLE、MySQL等）是最好的選擇。

Deadline實現了四個隊列，其中兩個分別處理正常read和write，按扇區號排序，進行正常IO的合并處理以提高吞吐量。

因為IO請求可能會集中在某些磁盤位置，這樣會導致新來的請求一直被合并，于是可能會有其他磁盤位置的IO請求被餓死。

于是實現了另外兩個處理超時read和write的隊列，按請求創建時間排序，如果有超時的請求出現，就放進這兩個隊列，調度算法保證超時（達到最終期限時間）的隊列中的請求會優先被處理，防止請求被餓死。

由于Deadline的特點，無法區分進程，也就不能實現針對進程的IO資源控制。

4.AS（預料I/O調度程序）

本質上與Deadline一樣，但在最后一次讀操作后，要等待6ms才能繼續進行對其它I/O請求進行調度。

可以從應用程序中預訂一個新的讀請求，改進讀操作的執行，但以一些寫操作為代價。

它會在每個6ms中插入新的I/O操作，而會將一些小寫入流合并成一個大寫入流，用寫入延時換取最大的寫入吞吐量。

AS適合于寫入較多的環境，比如文件服務器，AS對數據庫環境表現很差。

5.總結

1.cfq是一種比較通用的調度算法，是一種以進程為出發點考慮的調度算法，保證盡量公平。

2.deadline是一種以提高機械硬盤吞吐量為思考出發點的調度算法，只有當有IO請求達到最終期限的時候才進行調度，非常適合業務比較單一并且IO壓力比較重的業務，比如數據庫。

3.noop在固態硬盤這種場景下，使用noop是最好的，deadline次之，而cfq由于復雜度的原因，效率最低。

三、I/O調度方法的查看與設置

# 查看當前系統的I/O調度方法 cat /sys/block/sda/queue/schedulernoop anticipatory deadline [cfq]# 臨時更改I/O調度方法 # 更改到noop echo noop > /sys/block/sda/queue/scheduler# 永久更改I/O調度方法 # 修改內核引導參數，加入elevator=調度程序名 vim /boot/grub/menu.lstkernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet# 重啟后查看調度方法 cat /sys/block/sda/queue/schedulernoop anticipatory [deadline] cfq

總結

以上是生活随笔為你收集整理的优先级调度算法实现_「kernel」 - 磁盘IO调度算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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