Планировщики ввода/вывода в Linux

Планировщики ввода/вывода в Linux
© 2006 Santa Claus

Примечание. Эта информация будет полезна при настройке
производительности системы на ядре 2.6.

Не слишком углубляясь в дебри ядра, скажем, что с т/з планирования все
процессы в Linux подразделяются на:

* I/O-зависимые
* CPU-зависимые

Первые слишком плотно работают с устройствами ввода/вывода, вторым
требуется как можно больше процессорного времени.

По другой, независимой от первой, классификации процессы также могут
быть:

* Интерактивными
* Фоновыми и пакетными
* Real-time

Например, процесс СУБД является фоновым и I/O-зависимым.

Поэтому важно понимать, что далее речь пойдет о планировании I/O, а не CPU.

Итак, существует ровно четыре основных планировщика I/O:

* CFQ — Completely Fair Queuing — полностью справедливая очередь
* Deadline
* NOOP
* Anticipatory — упреждающий конвейер

Чтобы узнать какие планировщики ввода/вывода зарегистрированы в
системе, введите команду

$ dmesg | grep schedule
io scheduler noop registered
io scheduler anticipatory registered
io scheduler deadline registered
io scheduler cfq registered (default)

Чтобы выбрать планировщик, отличный от дефолтного добавьте параметр

elevator=as | deadline | cfq | noop

в строку kernel конфигурационного файла загрузчика GRUB
(/boot/grub/grub.conf) или в строку «append=„ для LILO.

Все четыре конвейера являются встроенными и перекомпиляция ядра не
потребуется.

CFQ является планировщиком по-умолчанию (по крайней мере в Fedora).
Поддерживает очередь ввода/вывода для каждого процесса и пытается
распределить доступную полосу пропускания равномерно между всеми
запросами. CFQ отлично подходит для многопроцессорных системы выше
среднего уровня и для систем, которым требуется сбалансированная
производительность подсистемы ввода/вывода между различными
устройствами и контроллерами. Если несколько программ одновременно
запросят доступ к диску, все программы получат ответ.

Deadline использует алгоритм предельного срока для минимизации
задержек ввода/вывода для данного запроса. Этот планировщик
предоставляет поведение близкое к реальному времени и использует
политику перебора (round robin), пытаясь быть справедливым по
отношению к нескольким запросам, для предотвращения „голодания“
процессов. Используя пять очередей ввода/вывода, планировщик активно
переупорядочивает запросы для улучшения производительности. Другими
словами, из очереди извлекается одна программа, которая и получает
практически монопольный доступ к диску. Пока эта программа работают,
все остальные ожидают в очереди. По истечению определенного времени,
планировщик переводит эту программу в состояние ожидания и
переключается на другую программу — следующую в очереди. Теперь вторая
программа получается доминирующий доступ к диску. Потом третья,
четвертая и т.д. Данный метод хорош для сервера баз данных, но не для
десктопа.

NOOP представляет собой простую очередь „Первый вошел — Первый вышел“
(FIFO) и использует минимальное количество команд CPU на одну операцию
ввода/вывода, выполняя простые операций объединения и сортировки.
Подразумевается, что производительность системы ввода/вывода
оптимизируется на уровне блочного устройства (память-диск) или при
помощи интеллектуального HBA или внешнего контроллера. Что снимает
нагрузку с процессора и обеспечивает адекватную производительность
ввода/вывода для систем с интеллектуальным контроллером ввода/вывода,
обладающим собственными возможностями по упорядочиванию запросов.

Anticipatory (упреждающий конвейер) вводит управляемую задержку перед
обработкой операции в попытке объединить и/или переупорядочить
запросы, улучшая смежность и уменьшая количество операций перемещения
по диску. Этот алгоритм предназначен для оптимизации систем с
небольшой или медленной дисковой подсистемой. Одним из побочных
эффектов этого планировщика может оказаться увеличенная задержка
ввода/вывода. Из дизайна планировщика следует, что он лучше всего
подойдет для клиентских систем и рабочих станций, для которых
интерактивность работы имеет приоритет над задержками ввода/вывода.

Планировщик CFQ обычно устанавливается по умолчанию, т.к. он
предлагает наивысшую производительность для широкого круга приложений
и конфигураций систем ввода/вывода.


Выбор планировщика ввода/вывода
Правильный выбор планировщика ввода/вывода состоит в том, чтобы
проверить на практике и настроить вашу задачу для каждого из
планировщиков, с перезагрузкой системы и выполнением замеров
производительности.

Поэтому не существует единого или правильного ответа на вопрос «какой
планировщик ввода/вывода является лучшим“.