面試中遇到的IO排程

2021-07-10 15:51:06 字數 1511 閱讀 4209

io排程演算法

io排程演算法存在的意義有兩個:一是提高io吞吐量,二是降低io響應時間。然而io吞吐量和io響應時間往往是矛盾的,為了盡量平衡這兩者,io排程器提供了多種排程演算法來適應不同的io請求場景。

1、noop

該演算法實現了最簡單的fifo佇列,所有io請求大致按照先來後到的順序進行操作。之所以說"大致",原因是noop在fifo的基礎上還做了相鄰io請求的合併,並不是完完全全按照先進先出的規則滿足io請求。

假設有如下的io請求序列:

100,500,101,10,56,1000

noop將會按照如下順序滿足:

100(101),500,10,56,1000

2、cfq

cfq演算法的全寫為completely fair queuing。該演算法的特點是按照io請求的位址進行排序,而不是按照先來後到的順序來進行響應。

假設有如下的io請求序列:

100,500,101,10,56,1000

cfq將會按照如下順序滿足:

100,101,500,1000,10,56

在傳統的sas盤上,磁碟尋道花去了絕大多數的io響應時間。cfq的出發點是對io位址進行排序,以盡量少的磁碟旋轉次數來滿足盡可能多的io請求。在cfq演算法下,sas盤的吞吐量大大提高了。但是相比於noop的缺點是,先來的io請求並不一定能被滿足,可能會出現餓死的情況。

3、deadline

deadline在cfq的基礎上,解決了io請求餓死的極端情況。除了cfq本身具有的io排序佇列之外,deadline額外分別為讀io和寫io提供了fifo佇列。讀fifo佇列的最大等待時間為500ms,寫fifo佇列的最大等待時間為5s。fifo佇列內的io請求優先順序要比cfq佇列中的高,而讀fifo佇列的優先順序又比寫fifo佇列的優先順序高。優先順序可以表示如下:

fifo(read) > fifo(write) > cfq

這個演算法特別適合資料庫這種隨機讀寫的場景。

4、anticipatory

cfq和deadline考慮的焦點在於滿足離散io請求上。對於連續的io請求,比如順序讀,並沒有做優化。為了滿足隨機io和順序io混合的場景,linux還支援anticipatory排程演算法。anticipatory的在deadline的基礎上,為每個讀io都設定了6ms的等待時間視窗。如果在這6ms內os收到了相鄰位置的讀io請求,就可以立即滿足。

磁碟排程演算法:磁碟排程的目標是使磁碟的平均尋到時間最少,常用的磁碟排程演算法有先來先服務(fcfs),最短尋道時間優先(sstf)及掃瞄演算法(scan)

1.先來先服務直接從字面的意思 可以理解不用多解釋

2.最短尋道時間優先,當前磁頭我距離哪乙個近我就讀取哪乙個,但是這個會出現問題,磁頭頻繁移動上下肯定會降低效率的,不能保證平均的尋道時間最短,而且還可能 出現飢餓現象,我一直朝這個方向讀下去。

3.掃瞄演算法,在2的演算法基礎上考慮的磁頭的方向問題。這個又稱為電梯排程演算法。

spooling:為了緩衝cpu的高速性與io裝置低俗性間的矛盾而引入的離線輸入輸出技術。提高io的速度,將獨佔裝置改造為共享裝置,實現了虛擬裝置

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