性能相关 磁盘 I/O 子系统



1. 进程使用write()系统调用写入文件。

2. 内核更新映射到文件的page cache。

3. 内核线程pdflush负责把页缓存刷入到磁盘中。

4. 文件系统层把各个块缓存放入一个bio结构，并且提交一个写入到块设备层的请求。

5. 块设备层从上层获得请求，执行I/O elevator操作，把请求放入到I/O请求队列中。

6. 磁盘驱动，例如SCSI或其它特定驱动将会负责写操作。

7. 磁盘驱动固件执行硬件操作，例如寻址、旋转、数据传送到磁盘的扇区。



因为存储器和磁盘的速度限制了整个系统性能，所以系统的整体性能并没有因 为处理器速度的提升而提升。但是，通过把常用数据放入到更快速度的内存中，以缓存机制 可以解决这个问题。



存储器层次

这项技术还带来了局部引用（Locality of reference）的好处，越高的的缓存命中率和越快的 内存，就能越快的获取到数据

局部性引用（Locality of reference）

最近使用过的数据即将被使用的可能性很高（时间局部性，temporal locality）。

使用过数据的附近数据被使用的可能性很高（空间局部性，spatial locality）

Linux在很多组件中用到了这个原则，例如页缓存、文件对象缓存（i-node缓存、目录条 目缓存等等）、预读缓冲区等



刷新脏缓冲区（Flushing a dirty buffer）

同步脏缓冲的进程叫做flush

块层

块层处理所有和块设备相关的操作。块层中的关键数据结构是bio。bio结构是文件系统层和块 层之间的一个接口。

块层处理bio请求，并且把请求链接到I/O请求队列中。这个链接操作叫做I/O elevator

作为参考，如果服务器 要处理很多小文件，设置较小的块大小比较好。如果服务是需要处理大文件的，较大的块大 小可能会提高性能。

I/O elevator