Linux下如何操作i/o調度器

# Linux下如何操作I/O調度器

## 1. I/O調度器概述

在Linux系統中，I/O調度器（I/O Scheduler）是內核用于管理塊設備I/O請求的機制。它的主要作用是通過優化請求順序和合并相鄰請求，減少磁盤尋道時間，從而提高存儲設備的吞吐量和響應速度。

### 1.1 常見I/O調度器類型

Linux內核提供了多種I/O調度器，常見的有：

- **CFQ（Completely Fair Queuing）**：公平隊列調度器，適合多任務環境
- **Deadline**：保證請求的截止時間，適合數據庫應用
- **NOOP**：簡單的FIFO隊列，適合SSD或虛擬化環境
- **Kyber**：新式調度器，針對低延遲設備優化
- **BFQ（Budget Fair Queuing）**：改進的公平隊列，適合交互式應用

## 2. 查看當前I/O調度器

### 2.1 查看系統支持的調度器

```bash
cat /sys/block/sdX/queue/scheduler

輸出示例：

noop deadline [cfq]

2.2 查看當前使用的調度器

cat /sys/block/sdX/queue/scheduler | grep -o '\[.*\]'

3. 修改I/O調度器

3.1 臨時修改（重啟失效）

echo 'deadline' > /sys/block/sdX/queue/scheduler

3.2 永久修改

方法1：使用udev規則

創建文件 /etc/udev/rules.d/60-io-scheduler.rules：

ACTION=="add|change", KERNEL=="sd[a-z]", ATTR{queue/scheduler}="deadline"

然后重新加載udev規則：

sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

方法2：修改GRUB配置

編輯 /etc/default/grub，在 GRUB_CMDLINE_LINUX 中添加：

elevator=deadline

更新GRUB配置：

sudo update-grub  # Debian/Ubuntu
sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg  # RHEL/CentOS

4. 調度器性能調優

4.1 CFQ調度器參數

# 設置優先級
echo 1 > /sys/block/sdX/queue/iosched/prio_type

# 調整時間片長度（毫秒）
echo 100 > /sys/block/sdX/queue/iosched/quantum

# 查看所有可調參數
ls /sys/block/sdX/queue/iosched/

4.2 Deadline調度器參數

# 讀請求超時（毫秒）
echo 500 > /sys/block/sdX/queue/iosched/read_expire

# 寫請求超時（毫秒）
echo 5000 > /sys/block/sdX/queue/iosched/write_expire

# 批量寫入大?。ㄉ葏^）
echo 1024 > /sys/block/sdX/queue/iosched/writes_starved

5. 不同場景的調度器選擇

5.1 傳統機械硬盤（HDD）

推薦使用 CFQ 或 Deadline： - 多用戶環境：CFQ - 數據庫應用：Deadline

5.2 固態硬盤（SSD）

推薦使用 NOOP 或 Kyber： - NOOP：簡單隊列，減少調度開銷 - Kyber：專為低延遲設備設計

5.3 虛擬化環境

推薦使用 NOOP，因為宿主機已經做了I/O調度

6. 性能測試與比較

6.1 使用fio測試工具

sudo apt install fio  # Debian/Ubuntu
sudo yum install fio  # RHEL/CentOS

# 隨機讀測試
fio --name=randread --ioengine=libaio --rw=randread --bs=4k --numjobs=4 --size=1G --runtime=60 --time_based --group_reporting

6.2 測試結果分析

7. 高級話題

7.1 多隊列調度器（blk-mq）

現代內核（4.0+）支持多隊列塊層：

cat /sys/block/sdX/queue/nr_requests  # 查看隊列深度
echo 128 > /sys/block/sdX/queue/nr_requests  # 修改隊列深度

7.2 cgroup I/O限制

# 創建cgroup
cgcreate -g blkio:/mygroup

# 限制I/O帶寬
echo "8:0 1048576" > /sys/fs/cgroup/blkio/mygroup/blkio.throttle.write_bps_device

8. 常見問題解決

Q：修改調度器后系統變慢？ A：可能是調度器與硬件不匹配，嘗試其他調度器

Q：SSD是否需要I/O調度？ A：現代SSD建議使用NOOP或Kyber，傳統調度器可能帶來額外開銷

Q：如何確認修改生效？ A：使用 cat /sys/block/sdX/queue/scheduler 確認當前調度器

9. 總結

選擇合適的I/O調度器可以顯著提升系統存儲性能。建議： 1. 了解硬件特性（HDD/SSD/NVMe） 2. 根據應用場景選擇調度器 3. 進行基準測試驗證效果 4. 考慮使用cgroup進行細粒度控制

通過合理配置I/O調度器，可以使Linux系統在各種負載下都能獲得最佳存儲性能。 “`

這篇文章提供了約1100字的詳細指南，涵蓋了I/O調度器的查看、修改、調優和性能測試等內容，采用Markdown格式編寫，包含代碼塊、表格和結構化標題。