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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，我們的日常工作和生活離不開計(jì)算機(jī)。而計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展與更新，其中Linux這個(gè)開源操作系統(tǒng)已經(jīng)成為了非常流行和受歡迎的一種操作系統(tǒng)。然而，當(dāng)我們?cè)谑褂肔inux系統(tǒng)的時(shí)候，我們會(huì)遇到一些和磁盤IO（Input/Output）相關(guān)的問題。這些問題會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)的性能和穩(wěn)定性，因此優(yōu)化磁盤操作效率也變得相當(dāng)重要。本文將介紹如何優(yōu)化磁盤操作的性能，使你的Linux系統(tǒng)更加高效穩(wěn)定。
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什么是IO TPS？
我們需要了解什么是IO TPS。IO TPS 意為 “輸入/輸出每秒處理的次數(shù) “。簡(jiǎn)單來說，就是每秒讀寫磁盤操作的次數(shù)。通常，我們可以通過iostat命令來查看系統(tǒng)的IO TPS。例如，在終端中輸入以下命令：
“`
$ iostat -d -x 1
“`
這條命令將輸出每秒磁盤操作數(shù)，以及磁盤的平均響應(yīng)時(shí)間和傳輸速率。這些數(shù)據(jù)是評(píng)估磁盤操作效率的關(guān)鍵指標(biāo)。
如何優(yōu)化磁盤操作效率？
接下來，我們將介紹一些改善磁盤操作效率的方法。
1. 優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)
調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)可以解決系統(tǒng)中的性能問題。Linux系統(tǒng)的內(nèi)核參數(shù)包含了許多與IO相關(guān)的參數(shù)，例如磁盤調(diào)度器、磁盤IO調(diào)度算法等等。找到適合自己的參數(shù)能夠顯著提高系統(tǒng)的磁盤IO性能。
例如，通過更改磁盤調(diào)度器算法，可以降低I/O操作的延遲，從而提高IO TPS。
2. 更改默認(rèn)磁盤IO調(diào)度算法
Linux系統(tǒng)默認(rèn)使用CFQ（Complete Fr Queuing）調(diào)度算法，它以公平的方式分配磁盤帶寬，但這可能會(huì)導(dǎo)致I/O性能的下降。針對(duì)某些應(yīng)用程序，我們需要更改磁盤IO調(diào)度算法，使其更適合特定的應(yīng)用。例如，對(duì)于高并發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，使用deadline或noop算法可以顯著提高IO性能。
3. 合理地添加硬盤
通過橫向擴(kuò)展添加更多的硬盤可以提高系統(tǒng)的IO性能，提高IO TPS。在添加硬盤時(shí)，我們需要考慮多種因素。例如，在同一塊磁盤上添加更多的分區(qū)可能會(huì)影響性能。此外，添加過多的硬盤也可能導(dǎo)致磁盤IO競(jìng)爭(zhēng)。
4. 減少IO操作負(fù)載
如果系統(tǒng)的IO負(fù)載過大，就會(huì)降低磁盤的吞吐量，從而影響IO TPS。為了減輕IO負(fù)載，我們可以使用緩存和緩存技術(shù)，例如使用（Buffered）緩存的方式進(jìn)行讀寫，以及使用Cached頁(yè)緩存技術(shù)。
5. 使用RD技術(shù)
RD技術(shù)可以提高磁盤IO的可靠性和性能，從而提高IO TPS。通過使用RD（Redundant Array of Independent Disks）技術(shù)的磁盤陣列，RD0可以提高IO吞吐量，而RD1則可以提高IO可靠性。
結(jié)論
優(yōu)化系統(tǒng)的磁盤操作效率可以顯著改善系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性，提高IO TPS。選擇合適的磁盤IO調(diào)度算法、在系統(tǒng)內(nèi)核中進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、合理地添加硬盤陣列、減少IO負(fù)載、使用RD技術(shù)都是提高磁盤操作效率的有效方法。通過本文所介紹的方法，你可以輕松優(yōu)化你的Linux系統(tǒng)，使其更加高效穩(wěn)定。
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Linux如何查看與測(cè)試磁盤IO性能
top命令的其他參數(shù)代表的含義詳見top命令詳解
sar 命令是分析系統(tǒng)瓶頸的神器，可以用來查看 CPU 、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等性能。
sar 命令查看當(dāng)前磁盤性能的命令為：
Linux中常見IO調(diào)度器
對(duì)于磁盤I/O，Linux提供了cfq, deadline和noop三種調(diào)度策略
考慮到硬件配置、實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景（讀寫比例、順序還是隨機(jī)讀寫）的差異，上面的簡(jiǎn)單解釋對(duì)于實(shí)際選擇沒有太大幫助，實(shí)際該選擇哪個(gè)基本還是要實(shí)測(cè)來驗(yàn)證。不過下面幾條說明供參考：
NOOP全稱No Operation,中文名稱電梯式調(diào)度器，該算法實(shí)現(xiàn)了最簡(jiǎn)單的FIFO隊(duì)列，所有I/O請(qǐng)求大致按照先來后到的順序進(jìn)行操作。NOOP實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的FIFO隊(duì)列,它像電梯的工作方式一樣對(duì)I/O請(qǐng)求進(jìn)行組織。它是基于先入先出（FIFO）隊(duì)列概念的 Linux 內(nèi)核里最簡(jiǎn)單的I/O 調(diào)度器。此調(diào)度程序最適合于固態(tài)硬盤。
Deadline翻譯成中文是截止時(shí)間調(diào)度器，是對(duì)Linus Elevator的一種改進(jìn)，它避免有些請(qǐng)求太長(zhǎng)時(shí)間不能被處理。另外可以區(qū)分對(duì)待讀操作和寫操作。DEADLINE額外分別為讀I/O和寫I/O提供了FIFO隊(duì)列。
Deadline對(duì)讀寫request進(jìn)行了分類管理，并且在調(diào)度處理的過程中讀請(qǐng)求具有較高優(yōu)先級(jí)。這主要是因?yàn)樽x請(qǐng)求往往是同步操作，對(duì)延遲時(shí)間比較敏感，而寫操作往往是異步操作，可以盡可能的將相鄰訪問地址的請(qǐng)求進(jìn)行合并，但是，合并的效率越高，延遲時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)。因此，為了區(qū)別對(duì)待讀寫請(qǐng)求類型，deadline采用兩條鏈表對(duì)讀寫請(qǐng)求進(jìn)行分類管理。但是，引入分類管理之后，在讀優(yōu)先的情況下，寫請(qǐng)求如果長(zhǎng)時(shí)間得到不到調(diào)度，會(huì)出現(xiàn)餓死的情況，因此，deadline算法考慮了寫?zhàn)I死的情況，從而保證在讀優(yōu)先調(diào)度的情況下，寫請(qǐng)求不會(huì)被餓死。
總體來講，deadline算法對(duì)request進(jìn)行了優(yōu)先權(quán)控制調(diào)度，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
CFQ全稱Completely Fair Scheduler ，中文名稱完全公平調(diào)度器，它是現(xiàn)在許多 Linux 發(fā)行版的默認(rèn)調(diào)度器，CFQ是內(nèi)核默認(rèn)選擇的I/O調(diào)度器。它將由進(jìn)程提交的同步請(qǐng)求放到多個(gè)進(jìn)程隊(duì)列中，然后為每個(gè)隊(duì)列分配時(shí)間片以訪問磁盤。
對(duì)于通用的服務(wù)器是更好的選擇，CFQ均勻地分布對(duì)I/O帶寬的訪問
。CFQ為每個(gè)進(jìn)程和線程，單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列來管理該進(jìn)程所產(chǎn)生的請(qǐng)求,以此來保證每個(gè)進(jìn)程都能被很好的分配到I/O帶寬，I/O調(diào)度器每次執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程的4次請(qǐng)求。該算法的特點(diǎn)是按照I/O請(qǐng)求的地址進(jìn)行排序，而不是按照先來后到的順序來進(jìn)行響應(yīng)。簡(jiǎn)單來說就是給所有同步進(jìn)程分配時(shí)間片，然后才排隊(duì)訪問磁盤。
多隊(duì)列無操作I / O調(diào)度程序。不對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行重新排序，最小的開銷。NVME等快速隨機(jī)I / O設(shè)備的理想選擇。
這是對(duì)最后期限I / O調(diào)度程序的改編，但設(shè)計(jì)用于 多隊(duì)列設(shè)備。一個(gè)出色的多面手，CPU開銷相當(dāng)?shù)汀?/p>
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網(wǎng)站標(biāo)題：LinuxIOTPS：如何優(yōu)化磁盤操作效率？(linuxiotps)
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