Linux塊層多隊列中如何引入內核

本篇內容主要講解“Linux塊層多隊列中如何引入內核”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Linux塊層多隊列中如何引入內核”吧!

首先過目一下多隊列架構:

以讀IO為例，單隊列和多隊列相同的執行路徑：

read_pages() { ...   blk_start_plug() /* 進程準備蓄流 */   mapping->a_ops->readpages() /* 蓄流 */   blk_finish_plug() /* 進程開始泄流 */  ... } io_schedule() 進程蓄流之后等待io完成 (在blk_mq_make_request()函數中request的數目大于或者等于16 request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT 不需要調用io_schedule(),直接泄流到塊設備驅動)

mapping->a_ops->readpages() 會一直調用q->make_request_fn()

generic_make_request（）     q->make_request_fn() 調用blk_queue_bio()或者     多隊列blk_queue_make_request()       __elv_add_request()

為什么引入多隊列：多隊列相對與單隊列來說，每個cpu上都有一個軟隊列(使用blk_mq_ctx結構表示)避免插入request的時候使用spinlock鎖，而且如今的高速存儲設備，比如支持nvme的ssd(小弟剛買了一塊，速度確實快),訪問延遲非常小，而且本身硬件就支持多隊列,(引入的多隊列使用每個硬件隊列hctx->delayed_work替換了request_queue->delay_work)  以前的單隊列架構已經不能榨干它的性能，而且成為了它的累贅,單隊列在插入request和泄流到塊設備驅動時，一直有request_queue上的全局spinlock鎖，搞得人們都想直接bypass塊層的沖動。

單隊列插入request時會使用request_queue上的全局spinlock鎖

blk_queue_bio() {     ...     spin_lock_irq(q->queue_lock);     elv_merge（）     spin_lock_irq(q->queue_lock);     ... }

單隊列泄流到塊設備驅動時也是使用request_queue上的全局spinlock鎖:

struct request_queue *blk_alloc_queue_node（）   INIT_DELAYED_WORK(&q->delay_work, blk_delay_work);  blk_delay_work()   __blk_run_queue()     q->request_fn(q);

__blk_run_queue()函數必須在隊列鎖中，也就是spin_lock_irq(q->queue_lock);

281  * __blk_run_queue - run a single device queue  282  * @q:  The queue to run  283  *  284  * Description:  285  *    See @blk_run_queue. This variant must be called with the queue lock  286  *    held and interrupts disabled.  287  */       288 void __blk_run_queue(struct request_queue *q)  289 {         290         if (unlikely(blk_queue_stopped(q)))  291                 return;  292   293         __blk_run_queue_uncond(q);  294 }

多隊列插入request時沒有使用spinlock鎖:

blk_mq_insert_requests()   __blk_mq_insert_request()     struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx; (每cpu上的blk_mq_ctx)     list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list)

多隊列泄流到塊設備驅動也沒有使用spinlock鎖：

static int blk_mq_init_hw_queues()   INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delayed_work, blk_mq_work_fn);   708 static void blk_mq_work_fn(struct work_struct *work)  709 {                 710         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;  711                   712         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delayed_work.work);  713         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);  714 }  __blk_mq_run_hw_queue()       沒有spinlock鎖   q->mq_ops->queue_rq(hctx, rq); 執行多隊列上的->queue_rq()回調函數

從下圖可以看出系統使用多隊列之后的性能提升:

(我自己沒測試過性能，憑客觀想象應該與下列圖相符:) )

到此，相信大家對“Linux塊層多隊列中如何引入內核”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！