磁盘 I/O 的概念 I/O的概念,从字义来理解就是输入输出。操作系统从上层到底层,各个层次之间均存在 I/O。比如,CPU 有 I/O,内存有 I/O, VMM有I/O, 底层磁盘上也有 I/O,这是广义上的 I/O. 通常来讲,一个上层的 I/O 可能会产生针对磁盘的多个 I/O,也就是说,上层的 I/O 是稀疏的,下层的 I/O 是密集的。 磁盘的 I/O,顾名思义就是磁盘的输入输出。输入指的是对磁盘写入数据,输出指的是从磁盘读出数据。 衡量磁盘 I/O 性能的指标 图 1. 物理磁盘的架构以及常
在我之前的文章:《探讨 Linux 的磁盘 I/O》中,我谈到了 Linux 磁盘 I/O 的工作原理,我们了解到 Linux 存储系统 I/O 栈由文件系统层(file system layer)、通用块层( general block layer)和设备层(device layer)构成。
缓冲I/O是指通过标准库缓存来加速文件的访问,而标准库内部再通过系统调度访问文件。带缓存I/O也叫标准I/O,它符合ANSI C的标准I/O处理,是不依赖系统内核的,所以移植性是比较强的,在使用标准I/O操作的时候为了减少对read()、write()系统调用次数,带缓存I/O就是在用户层再建立一个缓存区,这个缓存区的分配和优化长度等细节都是标准I/O库处理好的,用户不用去关心。
在 Linux 系统中,Node Exporter 是一款用于 Prometheus 监控系统的客户端软件,用于收集和导出系统的各种指标数据。其中包括了对磁盘 I/O 的监控,它能够提供有关磁盘读写操作的详细信息。本文将详细介绍如何使用 Node Exporter 监控 Linux 上的磁盘 I/O。
上一篇文章大概介绍了I/O的一些基本原理和技术,这篇我们主要介绍基于Linux系统的I/O的一些运行原理、监控方式。
之前文章《Linux服务器性能评估与优化(一)》太长,阅读不方便,因此拆分成系列博文:
顺序预读(prefetch,在Linux中也称为预读,read ahead)是一种用于提升顺序读性能的技术,用于缩小存储设备和应用程序之间巨大的效率差距。Linux内核在通用预读框架中执行顺序文件预读,它主动拦截VFS层中的文件读取请求,并将顺序的请求转换为异步预读请求,为即将到来的请求引入数据块,并在大块中进行。
I/O设备,包括磁盘、键盘、显示器、各种网络传输设备、及各种驱动程序等。计算机系统参与I/O的外设大体分为三类:
正常情况下,svctm应该是小于await值的,而svctm的大小和磁盘性能有关,CPU、内存的负荷也会对svctm值造成影响,过多的请求也会间接导致svctm值的增加。
首先就是通过top命令查看,因为top命令最直接,且信息量够大,覆盖面够全,可以看到CPU的wa有点高
计算机的文件系统是一种存储和组织计算机数据的方法,它使得对其访问和查找变得容易,文件系统使用文件和树形目录的抽象逻辑概念代替了硬盘和光盘等物理设备使用数据块的概念,用户使用文件系统来保存数据不必关心数据实际保存在硬盘(或者光盘)的地址为多少的数据块上,只需要记住这个文件的所属目录和文件名。在写入新数据之前,用户不必关心硬盘上的那个块地址没有被使用,硬盘上的存储空间管理(分配和释放)功能由文件系统自动完成,用户只需要记住数据被写入到了哪个文件中。
📚 文档目录 合集-数的二进制表示-定点运算-BCD 码-浮点数四则运算-内置存储器-Cache-外存-纠错-RAID-内存管理-总线-指令集: 特征- 指令集:寻址方式和指令格式 RAID 基本思想 使用多个磁盘, 分散的 I/O 请求, 以至于单一的 I/O 请求可以被并行处理, 只要请求的数据分散在不同的磁盘上. 特点 RAID 是被视为一块逻辑磁盘的一组物理磁盘. 数据交叉分布在物理磁盘上. 冗余的磁盘可用于存储奇偶校验信息, 以保证再磁盘故障的情况下的数据可恢复性. RAID 0 数据在可用的磁盘
控制的复杂性:例如,打印机仅需要一个相对简单的控制接口,而磁盘的控制接口则要复杂得多。
前面两讲我们介绍了B-/+树的特性对比,数据库系统普遍采用B-/+树作为索引结构。
设备管理是对计算机输入、输出系统的管理,这是操作系统最具有多样性和复杂性的部分,其主要任务是选择合适的设备进行数据传输,控制数据交换的过程,为用户提供透明的接口让用户不必关心设备的特性,为完成这些任务,需要提供的功能主要包括:缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备管理、实现设备独立性等。
I/O系统的主要任务: 完成用户提出的I/O请求; 提高I/O速率; 提高设备的利用率;为更高层的进程方便地使用这些设备提供手段;
小文件读写的性能瓶颈是磁盘的寻址(随机读写性能更差),评估的标准是tps。大文件读写的性能瓶颈是带宽,评估的标准是持续的读写速度。Linux可以利用空闲内存作文件系统访问的cache,因此系统内存越大存储系统的性能也越好。
IO体系结构是计算机系统和外部的接口,同时也是操作系统中设计最难的部分,因为存在许多不同的设备和它们的应用,难有统一一致的解决方案。 IO体系结构的设计目标是提供一种系统化方法来控制与外部的交互,并且给操作系统提供有效管理IO所需的信息。
No.21期 磁盘算法概述 Mr. 王:现在我们谈谈磁盘算法的问题。根据你的了解,跟我说说计算机中都采用了哪些种类的存储器? 小可:这个我还是略知一二的。计算机中有很多用来存储数据的存储器,比如寄存器、缓存(Cache)、内存和硬盘等。 Mr. 王:这些存储结构都有什么特点呢? 小可:寄存器、缓存和内存都是需要依靠电来维持其所存储的数据的,而磁盘可以在断电的情况下保存数据。数据是存储在磁性介质上的。 Mr. 王:它们的速度、容量和价格又如何呢? 小可:它们的容量是依次变大的,但访问速度却是越来越慢
文件系统,本身是对存储设备上的文件,进行组织管理的机制。组织方式不同,就会形成不同的文件系统。
设备管理概述 计算机系统的一个重要组成部分是I/O系统,在该系统中包括用于实现信息输入、输出和存储功能的设备和相应的设备控制器,在有些大型机中,还有I/O通道或I/O处理机。 I/O设备是计算机系统中重要的资源,并且品种繁多,功能各异,因此设备管理是操作系统中最繁杂而且硬件紧密相关的部分。 设备管理的对象是I/O设备,设备控制器和I/O通道。 设备管理的基本任务是完成用户提出的I/O请求,提高I/O速度,改善I/O设备的利用率。 设备管理的功能包括缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备以及实现设备独立性等
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I/O 问题是任何编程语言都无法回避的问题,可以说 I/O 问题是整个人机交互的核心问题,因为 I/O 是机器获取和交换信息的主要渠道。在当今这个数据大爆炸时代,I/O 问题尤其突出,很容易成为一个性能瓶颈。正因如此,所以 Java 在 I/O 上也一直在做持续的优化,如从 1.4 开始引入了 NIO,提升了 I/O 的性能。关于 NIO 我们将在后面详细介绍。
上文说过,红黑树等数据结构也可以用来实现索引,但是文件系统及数据库系统普遍采用B-/+Tree作为索引结构,这一节将结合计算机组成原理相关知识讨论B-/+Tree作为索引的理论基础。
当我们使用C语言中的printf、C++中的"<<",Python中的print,Java中的System.out.println等时,这是I/O;当我们使用各种语言读写文件时,这也是I/O;当我们通过TCP/IP进行网络通信时,这同样是I/O;当我们使用鼠标龙飞凤舞时,当我们扛起键盘在评论区里指点江山亦或是埋头苦干努力制造bug时、当我们能看到屏幕上的漂亮的图形界面时等等,这一切都是I/O。
本篇文章是性能篇的最后一篇文章,算是一个学习笔记吧,当中的例子也是从别的文章里面摘录的,主要用来讲解如何使用和查看对应的指标。这一篇主要介绍文件系统,说的更加具体点其实是磁盘这个点。
磁盘是计算机主要的存储介质,可以存储大量的二进制数据,并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的磁盘是软磁盘(Floppy Disk,简称软盘),如今常用的磁盘是硬磁盘(Hard disk,简称硬盘)。--摘自百度百科。
现代操作系统都使用虚拟内存来印射到物理内存,内存大小有限且价格昂贵,所以数据的持久化是在磁盘上。虚拟内存、物理内存、磁盘都使用页作为内存读取的最小单位。一般一页为4KB(8个扇区,每个扇区512B,8*512B=4KB)。
在Linux环境中,了解存储/磁盘I/O性能对于评估系统性能和优化存储子系统非常重要。通过测试存储/磁盘I/O性能,我们可以确定磁盘的读写速度、延迟和吞吐量等指标。本文将介绍几种常用的方法来测试Linux机器中的存储/磁盘I/O性能。
磁盘可以说是计算机系统最慢的硬件之一,读写速度相差内存 10 倍以上,所以针对优化磁盘的技术非常的多,比如零拷贝、直接 I/O、异步 I/O 等等,这些优化的目的就是为了提高系统的吞吐量,另外操作系统内核中的磁盘高速缓存区,可以有效的减少磁盘的访问次数。
配置RAID的时候,有个可以手工设定的参数:Stripe size. 逻辑驱动器的Stripe size,代表控制器每次写入一块物理磁盘的数据量,以KB为单位。
最近在读一本<<软件架构设计:大型网站技术架构与业务融合之道>>,它就像是把你平时一点点积累的知识有条理且有深度的整合。一步一步的将读者断断续续的知识接起来。以下文章是记录书本中的一些知识并加以拓展。
我见过很多Linux性能工程师将CPU使用率中的“IOWait”部分视为指示系统是否受到I/O限制的东西。在本博客文章中,我将解释为什么这种方法是不可靠的,并介绍你可以使用的更好的指标。
文件系统是操作系统中负责管理持久数据的子系统,说简单点,就是负责把用户的文件存到磁盘硬件中,因为即使计算机断电了,磁盘里的数据并不会丢失,所以可以持久化的保存文件。
在当今的高科技环境下,生产环境服务器的性能问题可能是一个复杂且棘手的问题。当服务器变慢时,可能会对企业的运营产生重大影响,包括客户满意度下降,工作效率降低,甚至可能导致整个系统崩溃。为了解决这些问题,我们需要深入了解生产环境服务器变慢的原因,并掌握有效的诊断和处理方法。
背景 计算机硬件性能在过去十年间的发展普遍遵循摩尔定律,通用计算机的CPU主频早已超过3GHz,内存也进入了普及DDR4的时代。然而传统硬盘虽然在存储容量上增长迅速,但是在读写性能上并无明显提升,同时SSD硬盘价格高昂,不能在短时间内完全替代传统硬盘。传统磁盘的I/O读写速度成为了计算机系统性能提高的瓶颈,制约了计算机整体性能的发展。 硬盘性能的制约因素是什么?如何根据磁盘I/O特性来进行系统设计?针对这些问题,本文将介绍硬盘的物理结构和性能指标,以及操作系统针对磁盘性能所做的优化,最后讨论下基于磁盘I/O
话说搞运维的人没有两把“刷子”,都不好意思上服务器操作。还好,我还不是搞运维的,我一直都自诩是开发人员,奈何现在的东家运维人员“水”的一比,还要我这个自诩是开发的人撸起袖子亲自上阵,好吧,没有办法,重拾以前的命令,再次走起~~~
我们经常遇到iowait这个名词,在top命令中,vmstat中,sar命令中,都有它的身影。很多同学按照经验,当看到iowait非常高的时候,一般判定为磁盘I/O有瓶颈,但这并不完全正确。 io并不是一个可靠值。
通用块层是Linux中的一个重要组件,用于管理不同块设备的统一接口,减少不同块设备的差异带来的影响。它位于文件系统和磁盘驱动之间,类似于Java中的适配器模式,让我们无需关注底层实现,只需提供固定接口即可。
通过以上文章已经把kafka基本概念整理了一下,从生产者到Broker消费者。下面来简单总结一下,为什么kafka能做到这么高的吞吐。
磁盘IOPS(每秒输入/输出操作数)是衡量磁盘系统性能的关键指标。代表每秒可以执行的读写操作数量。对于严重依赖于磁盘访问的PG来说,了解和优化磁盘IOPS对实现最佳性能至关重要。本文讨论IOPS相关主题:IOPS是什么、如何影响PG、如何衡量它以及需要如何调优。
1.缓冲 I/O,是指利用标准库缓存来加速文件的访问,而标准库内部再通过系统调度访问文件。
本文主要讨论I/O在底层是如何工作的。本文服务的读者,迫切希望了解Java I/O操作是在机器层面如何进行映射,以及应用运行时硬件都做了什么。假定你熟悉基本的I/O操作,比如通过Java I/O API读写文件。这些内容不在本文的讨论范围。
我们之前的文章提到了操作系统的三个抽象,它们分别是进程、地址空间和文件,除此之外,操作系统还要控制所有的 I/O 设备。操作系统必须向设备发送命令,捕捉中断并处理错误。它还应该在设备和操作系统的其余部分之间提供一个简单易用的接口。操作系统如何管理 I/O 是我们接下来的重点。
在我们前面讲解零拷贝的内容时,我们了解到一个重要的概念,即内核缓冲区。那么,你可能会好奇内核缓冲区到底是什么?这个专有名词就是PageCache,也被称为磁盘高速缓存。也可以看下windows下的缓存区:如图所示:
I/O是计算机的输入输出,通俗一点讲是计算机数据的流动,包括CPU、内存、磁盘、网络、外设的数据流程,是针对不同主体而言的数据的输入和输出。
「 总感觉当下的生活不是想要的,总感觉一路走下去会是一个讨厌的未来,每天睁眼的一瞬间就是懊悔,昨天又浪费掉了...人生没有意义,但是要努力寻找活着的意义--------山河已无恙」
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