LinuxIOTPS：如何优化磁盘操作效率？(linuxiotps)

随着计算机技术的不断提高和发展，我们的日常工作和生活离不开计算机。而计算机的操作系统也在不断地发展与更新，其中Linux这个开源操作系统已经成为了非常流行和受欢迎的一种操作系统。然而，当我们在使用Linux系统的时候，我们会遇到一些和磁盘IO（Input/Output）相关的问题。这些问题会严重影响计算机的性能和稳定性，因此优化磁盘操作效率也变得相当重要。本文将介绍如何优化磁盘操作的性能，使你的Linux系统更加高效稳定。

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什么是IO TPS？

我们需要了解什么是IO TPS。IO TPS 意为 “输入/输出每秒处理的次数 “。简单来说，就是每秒读写磁盘操作的次数。通常，我们可以通过iostat命令来查看系统的IO TPS。例如，在终端中输入以下命令：

“`

$ iostat -d -x 1

“`

这条命令将输出每秒磁盘操作数，以及磁盘的平均响应时间和传输速率。这些数据是评估磁盘操作效率的关键指标。

如何优化磁盘操作效率？

接下来，我们将介绍一些改善磁盘操作效率的方法。

1. 优化系统内核参数

调整系统内核参数可以解决系统中的性能问题。Linux系统的内核参数包含了许多与IO相关的参数，例如磁盘调度器、磁盘IO调度算法等等。找到适合自己的参数能够显著提高系统的磁盘IO性能。

例如，通过更改磁盘调度器算法，可以降低I/O操作的延迟，从而提高IO TPS。

2. 更改默认磁盘IO调度算法

Linux系统默认使用CFQ（Complete Fr Queuing）调度算法，它以公平的方式分配磁盘带宽，但这可能会导致I/O性能的下降。针对某些应用程序，我们需要更改磁盘IO调度算法，使其更适合特定的应用。例如，对于高并发的数据库应用程序，使用deadline或noop算法可以显著提高IO性能。

3. 合理地添加硬盘

通过横向扩展添加更多的硬盘可以提高系统的IO性能，提高IO TPS。在添加硬盘时，我们需要考虑多种因素。例如，在同一块磁盘上添加更多的分区可能会影响性能。此外，添加过多的硬盘也可能导致磁盘IO竞争。

4. 减少IO操作负载

如果系统的IO负载过大，就会降低磁盘的吞吐量，从而影响IO TPS。为了减轻IO负载，我们可以使用缓存和缓存技术，例如使用（Buffered）缓存的方式进行读写，以及使用Cached页缓存技术。

5. 使用RD技术

RD技术可以提高磁盘IO的可靠性和性能，从而提高IO TPS。通过使用RD（Redundant Array of Independent Disks）技术的磁盘阵列，RD0可以提高IO吞吐量，而RD1则可以提高IO可靠性。

结论

优化系统的磁盘操作效率可以显著改善系统性能和稳定性，提高IO TPS。选择合适的磁盘IO调度算法、在系统内核中进行参数优化、合理地添加硬盘阵列、减少IO负载、使用RD技术都是提高磁盘操作效率的有效方法。通过本文所介绍的方法，你可以轻松优化你的Linux系统，使其更加高效稳定。

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Linux如何查看与测试磁盘IO性能

top命令的其他参数代表的含义详见top命令详解

sar 命令是分析系统瓶颈的神器，可以用来查看 CPU 、内存、磁盘、网络等性能。

sar 命令查看当前磁盘性能的命令为：

Linux中常见IO调度器

对于磁盘I/O，Linux提供了cfq, deadline和noop三种调度策略

考虑到硬件配置、实际应用场景（读写比例、顺序还是随机读写）的差异，上面的简单解释对于实际选择没有太大帮助，实际该选择哪个基本还是要实测来验证。不过下面几条说明供参考：

NOOP全称No Operation,中文名称电梯式调度器，该算法实现了最简单的FIFO队列，所有I/O请求大致按照先来后到的顺序进行操作。NOOP实现了一个简单的FIFO队列,它像电梯的工作方式一样对I/O请求进行组织。它是基于先入先出（FIFO）队列概念的 Linux 内核里最简单的I/O 调度器。此调度程序最适合于固态硬盘。

Deadline翻译成中文是截止时间调度器，是对Linus Elevator的一种改进，它避免有些请求太长时间不能被处理。另外可以区分对待读操作和写操作。DEADLINE额外分别为读I/O和写I/O提供了FIFO队列。

Deadline对读写request进行了分类管理，并且在调度处理的过程中读请求具有较高优先级。这主要是因为读请求往往是同步操作，对延迟时间比较敏感，而写操作往往是异步操作，可以尽可能的将相邻访问地址的请求进行合并，但是，合并的效率越高，延迟时间会越长。因此，为了区别对待读写请求类型，deadline采用两条链表对读写请求进行分类管理。但是，引入分类管理之后，在读优先的情况下，写请求如果长时间得到不到调度，会出现饿死的情况，因此，deadline算法考虑了写饿死的情况，从而保证在读优先调度的情况下，写请求不会被饿死。

总体来讲，deadline算法对request进行了优先权控制调度，主要表现在如下几个方面：

CFQ全称Completely Fair Scheduler ，中文名称完全公平调度器，它是现在许多 Linux 发行版的默认调度器，CFQ是内核默认选择的I/O调度器。它将由进程提交的同步请求放到多个进程队列中，然后为每个队列分配时间片以访问磁盘。

对于通用的服务器是更好的选择，CFQ均匀地分布对I/O带宽的访问

。CFQ为每个进程和线程，单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求,以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽，I/O调度器每次执行一个进程的4次请求。该算法的特点是按照I/O请求的地址进行排序，而不是按照先来后到的顺序来进行响应。简单来说就是给所有同步进程分配时间片，然后才排队访问磁盘。

多队列无操作I / O调度程序。不对请求进行重新排序，最小的开销。NVME等快速随机I / O设备的理想选择。

这是对最后期限I / O调度程序的改编，但设计用于 多队列设备。一个出色的多面手，CPU开销相当低。

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