适用范围 SUSE Linux Enterprise Server 15 SP2

12 微调 I/O 性能 #

I/O 调度用于控制将输入/输出操作提交到储存空间的方式。SUSE Linux Enterprise Server 提供适合不同工作负载的各种 I/O 算法（称为电梯算法）。电梯算法有助于减少搜寻操作并可指定 I/O 请求的优先级。

如何选择最合适的 I/O 电梯算法不仅取决于工作负载，还取决于硬件。例如，每个 ATA 磁盘系统、SSD、RAID 阵列或网络储存系统都需要不同的微调策略。

12.1 切换 I/O 调度 #

SUSE Linux Enterprise Server 在引导时会选取默认的 I/O 调度程序，您可以针对每个块设备即时更改此设置。例如，可为托管系统分区的设备以及托管数据库的设备设置不同的算法。

根据设备是否报告为旋转磁盘为每个设备选择默认 I/O 调度程序。如果是旋转磁盘，则选取 BFQ I/O 调度程序。其他设备默认选择 MQ-DEADLINE 或 NONE。

要更改正在运行的系统中特定设备的电梯算法，请运行以下命令：

tux > sudo echo SCHEDULER > /sys/block/DEVICE/queue/scheduler

此处，SCHEDULER 是 bfq、none、kyber 或 mq-deadline 其中之一。DEVICE 是块设备（例如 sda）。请注意，此项更改在重引导期间不会保留。要对特定设备进行永久性的 I/O 调度程序更改，请将用于切换 I/O 调度程序的命令放入 init 脚本，或将相应的 udev 规则添加到 /lib/udev/rules.d/ 中。有关此类微调的示例，请参见 /lib/udev/rules.d/60-io-scheduler.rules。

注意：IBM Z 上的默认调度程序

在 IBM Z 上，储存设备的默认 I/O 调度程序由设备驱动程序设置。

注意：由于使用多队列 (blk-mq) I/O 路径而发生的更改

elevator 引导参数不再适用于使用 blk-mq I/O 路径的设备。

12.2 使用 blk-mq I/O 路径的可用 I/O 电梯算法 #

下面是 SUSE Linux Enterprise Server 上可用于使用 blk-mq I/O 路径的设备的电梯算法列表。如果某个电梯算法包含可调参数，可使用以下命令设置这些参数：

echo VALUE > /sys/block/DEVICE/queue/iosched/TUNABLE

在上述命令中，VALUE 是 TUNABLE 的所需值，DEVICE 是块设备。

要确定某个设备（例如 sda）适用哪些电梯算法，请运行以下命令（当前选择的调度程序列在方括号中）：

tux > cat /sys/block/sda/queue/scheduler
[mq-deadline] kyber bfq none

注意：从传统块切换到 blk-mq I/O 路径时的调度程序选项

从设备的传统块切换到 blk-mq I/O 路径时，none 选项大致相当于 noop，mq-deadline 相当于 deadline，bfq 相当于 cfq。

12.2.1 `MQ-DEADLINE` #

MQ-DEADLINE 是延迟导向的 I/O 调度程序。MQ-DEADLINE 具有以下可调参数：

表 12.1︰ MQ-DEADLINE 可调参数 #

文件	说明
`writes_starved`	控制优先处理读取操作而不是写入操作的次数。值 `3` 表示在执行写入操作之前可以执行三次读取操作，读取操作按照相同的选择准则进行调度。默认值为 `3`。
`read_expire`	设置读取操作的最后期限（当前时间加 `read_expire` 值），以毫秒为单位。默认值为 `500`。
`write_expire`	设置写入操作的最后期限（当前时间加 `write_expire` 值），以毫秒为单位。默认值为 `5000`。
`front_merges`	启用 (1) 或禁用 (0) 前端合并请求尝试。默认值为 `1`。
`fifo_batch`	设置每批的最大请求数（仅检查批的最后期限失效时间）。使用此参数可在延迟与吞吐量之间实现平衡。如果设置为 `1`（即每批一个请求），则会产生“先到先得”行为，通常可将延迟降到最低。设置更大的值通常会提高吞吐量。默认值为 `16`。

12.2.2 `NONE` #

如果选择 NONE 作为 blk-mq 的 I/O 电梯算法选项，则不会使用任何 I/O 调度程序，并且 I/O 请求将传递给设备，而不做进一步的 I/O 调度交互。

NONE 是 NVM Express 设备的默认值。与其他 I/O 电梯算法选项相比，此选项不会产生开销，被认为是通过多个队列向此类设备传递 I/O 请求最快的方式。

NONE 没有可调参数。

12.2.3 `BFQ`（预算公平队列） #

BFQ 是以公平性为导向的调度程序。其描述为“基于 CFQ 片服务模式的按比例储存 I/O 调度算法。但 BFQ 会向进程指派预算（以扇区数计）而不是时间片。”（信息来源：linux-4.12/block/bfq-iosched.c）

BFQ 允许向调度决策期间要考虑的任务指派 I/O 优先级（请参见第 8.3.3 节 “使用 ionice 指定磁盘访问优先级”）。

BFQ 调度程序具有以下可调参数：

表 12.2︰ BFQ 可调参数 #

文件	说明
`slice_idle`	值以毫秒为单位，指定处于空闲状态多长时间，以等待对空队列发出下一个请求。默认值为 `8`。
`slice_idle_us`	与 `slice_idle` 相同，但以微秒为单位。默认值为 `8000`。
`low_latency`	启用 (1) 或禁用 (0) `BFQ` 的低延迟模式。此模式优先处理特定的应用程序（例如，如果是交互式的），使其保持较低的延迟。默认值为 `1`。
`back_seek_max`	向后搜寻的最大值（以 KB 为单位）。默认值为 `16384`。
`back_seek_penalty`	用于计算向后搜寻的成本。默认值为 `2`。
`fifo_expire_async`	用于设置异步请求超时的值（以毫秒为单位）。默认值为 `250`。
`fifo_expire_sync`	值以毫秒为单位，指定同步请求的超时。默认值为 `125`。
`timeout_sync`	选择某个任务（队列）后，为其提供服务的最长时间（以毫秒为单位）。默认值为 `124`。
`max_budget`	在 `timeout_sync` 内为其提供服务的扇区数上限。如果设置为 `0，` `BFQ` 将在内部根据 `timeout_sync` 和估计的峰值速率计算出一个值。默认值为 `0`（设置为自动微调）。
`strict_guarantees`	启用 (1) 或禁用 (0)，需要 `BFQ` 特定队列处理，才能在特定条件下做出更严格的带宽共享保证。默认值为 `0`。

12.2.4 `KYBER` #

KYBER 是以延迟为导向的 I/O 调度程序。使用它可以设置读取操作和同步写入操作的目标延迟，并限制 I/O 请求以尝试符合这些目标延迟。

表 12.3︰ KYBER 可调参数 #

文件	说明
`read_lat_nsec`	设置读取操作的目标延迟，以纳秒为单位。默认值为 `2000000`。
`write_lat_nsec`	设置写入操作的目标延迟，以纳秒为单位。默认值为 `10000000`。

文件

说明

read_lat_nsec

设置读取操作的目标延迟，以纳秒为单位。

默认值为 2000000。

write_lat_nsec

设置写入操作的目标延迟，以纳秒为单位。

默认值为 10000000。

12.3 I/O 屏障微调 #

在完成 fsync 之后或在事务提交期间，大多数文件系统（例如 XFS、Ext3 或 Ext4）会将写入屏障发送到磁盘。写入屏障会强制按正确排序写入，以确保能安全使用非永久磁盘写入缓存（但会使性能有一定程度的下降）。如果您的磁盘以这样或那样的方式采用了电池供电机制，禁用屏障可以安全地改善性能。

您可以使用 nobarrier 装入选项禁用发送写入屏障。

警告：禁用屏障可能导致数据丢失

当磁盘无法保证在电源故障情况下正确写入缓存时，禁用屏障可能会导致严重的文件系统损坏和数据丢失。

12 微调 I/O 性能 #

12.1 切换 I/O 调度 #

12.2 使用 blk-mq I/O 路径的可用 I/O 电梯算法 #

12.2.1 MQ-DEADLINE #

12.2.2 NONE #

12.2.3 BFQ（预算公平队列） #

12.2.4 KYBER #

12.3 I/O 屏障微调 #

12.2.1 `MQ-DEADLINE` #

12.2.2 `NONE` #

12.2.3 `BFQ`（预算公平队列） #

12.2.4 `KYBER` #