Linux存儲驅動性能提升秘籍
I/O調度器是存儲驅動的性能“指揮官”，其策略直接影響請求處理效率。對于NVMe設備，推薦使用deadline（針對順序I/O優化，減少請求延遲）或noop（無調度，適合硬件自身有調度能力的設備，如NVMe SSD）；對于機械硬盤，deadline或bfq（完全公平隊列，適合多任務場景）更合適。調整方法：通過echo deadline > /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler命令臨時切換，或修改/etc/sysfs.d/60-io.conf文件永久生效。
請求隊列的配置直接影響吞吐量。關鍵參數包括：
max_sectors_kb：調整單次I/O請求的最大扇區數（如SSD可設置為更大的值，如512KB），減少請求次數；nr_requests：增加隊列深度（如從默認的128提升至256），提高并發處理能力。max_sectors_kb從256KB調整為512KB后，4K隨機讀性能提升300%。對于NVMe設備，多隊列架構（Multi-Queue Block Layer）能充分利用多核CPU的優勢。默認情況下，NVMe驅動使用單隊列，容易成為瓶頸。啟用方法：在驅動加載時添加blk_mq=1參數（如modprobe nvme blk_mq=1），或修改內核啟動參數。某企業級NVMe存儲陣列通過該技術實現了200萬IOPS的性能突破。
異步I/O允許應用程序在等待I/O操作完成時繼續執行其他任務，提高CPU利用率。對于容器存儲或高頻I/O應用，啟用AIO可顯著提升性能。例如，Docker容器可通過--device-read-bps和--device-write-bps參數限制I/O帶寬，配合AIO減少等待時間。
掛載選項直接影響文件系統的I/O行為：
noatime/relatime：減少對文件訪問時間的更新（避免每次讀取都寫入磁盤），降低寫負載；discard：啟用TRIM功能（通知設備哪些數據塊不再需要），提高SSD寫入性能和壽命。sudo mount -o noatime,discard /dev/nvme0n1p1 /mnt/nvme。文件系統的特性決定了其對存儲設備的適配性：
ext4（支持延遲分配、多塊分配）或XFS（高性能、高并發，適合大文件場景）；ext4（穩定性好）或exFAT（兼容性好，適合跨平臺）；FAT32（無日志功能，易損壞數據）。內存管理直接影響I/O性能：
vm.dirty_ratio：控制內存中臟數據（未寫入磁盤的數據）的比例（如設置為20%，即內存的20%可用于臟數據）；vm.dirty_background_ratio：控制后臺刷臟數據的閾值（如設置為10%，即內存的10%為臟數據時，后臺開始刷盤）。echo 20 > /proc/sys/vm/dirty_ratio命令臨時修改，或修改/etc/sysctl.conf文件永久生效。dma_alloc_coherent分配DMA緩沖區）；usb_stor_bulk_transfer_sglist函數處理scatter-gather列表）。壞道會導致存儲性能下降甚至數據丟失：
make_request_fn替代默認壞道處理（如某NAND驅動通過該方案將壞塊重映射速度提升10倍）；badblocks工具掃描并修復壞道（如sudo badblocks -v /dev/sdX > badblocks.log）。性能優化需基于數據：
iostat（查看I/O利用率、吞吐量）、iotop（查看進程級I/O消耗）、nmon（綜合監控系統性能）等工具定位瓶頸；iozone（測試文件系統性能）、fio（測試塊設備性能）建立性能基線（如測試NVMe設備的4K隨機讀IOPS）。fio測試發現某SSD的4K隨機讀IOPS為50萬，優化后提升至150萬。
