Linux中常见IO调度器
| 单队列调度算法 | 多队列调度算法 |
|---|---|
| deadline | mqdeadlines |
| cfq | bfq |
| noop | none |
| kyber |
对于磁盘I/O，Linux提供了cfq, deadline和noop三种调度策略
- cfq: 这个名字是Complete Fairness Queueing的缩写，它是一个复杂的调度策略，按进程创建多个队列，试图保持对多个进程的公平（这就没考虑读操作和写操作的不同耗时）
- deadline: 这个策略比较简单，只分了读和写两个队列（这显然会加速读取量比较大的系统），叫这个名字是内核为每个I/O操作都给出了一个超时时间
- noop: 这个策略最简单，只有单个队列，只有一些简单合并操作
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：
- 根据多篇文章的说法，deadline和noop差异不是太大，但它们俩与cfq差异就比较大
- MySQL这类数据存储系统不要使用cfq（时序数据库可能会有所不同。不过也有说从来没见过deadline比cfq差的情况）
- 对于虚拟机上面的磁盘，建议采用比较简单的noop，毕竟数据实际上怎么落盘取决于虚拟化那一层
Noop调度器算法（SSD）
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。
echo noop > /sys/block/sdb/queue/scheduler
Deadline调度器算法（读优先）
-
Linus Elevator
在2.4 内核中它是第一种I/O调度器。它的主要作用是为每个设备维护一个查询请求，当内核收到一个新请求时，如果能合并就合并。如果不能合并，就会尝试排序。如果既不能合并，也没有合适的位置插入，就放到请求队列的最后。
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：
读写请求分离，读请求具有高优先调度权，除非写请求即将被饿死的时候，才会去调度处理写请求。这种处理可以保证读请求的延迟时间最小化。
对请求的顺序批量处理。对那些地址临近的顺序化请求，deadline给予了高优先级处理权。例如一个写请求得到调度后，其临近的request会在紧接着的调度过程中被处理掉。这种顺序批量处理的方法可以最大程度的减少磁盘抖动。
保证每个请求的延迟时间。每个请求都赋予了一个最大延迟时间，如果达到延迟时间的上限，那么这个请求就会被提前处理掉，此时，会破坏磁盘访问的顺序化特征，回影响性能，但是，保证了每个请求的最大延迟时间。
echo deadline > /sys/block/sdb/queue/scheduler
cfq（读写公平）
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最好的选择，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。
echo cfq > /sys/block/sdb/queue/scheduler
none (Multiqueue)
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。
mq-deadline（多队列）
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。
I/O调度器的选择
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Deadline
适用于大多数环境,特别是写入较多的文件服务器，从原理上看，DeadLine是一种以提高机械硬盘吞吐量为思考出发点的调度算法，尽量保证在有I/O请求达到最终期限的时候进行调度，非常适合业务比较单一并且I/O压力比较重的业务，比如Web服务器，数据库应用等。
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CFQ
为所有进程分配等量的带宽,适用于有大量进程的多用户系统，CFQ是一种比较通用的调度算法，它是一种以进程为出发点考虑的调度算法，保证大家尽量公平,为所有进程分配等量的带宽,适合于桌面多任务及多媒体应用。
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NOOP
对于闪存设备和嵌入式系统是最好的选择。对于固态硬盘来说使用NOOP是最好的，DeadLine次之，而CFQ效率最低。
测试磁盘读写
echo noop|cfq|deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler
# 测试磁盘读写
time dd if=/dev/sda1 of=/tmp/test bs=2M count=300 conv=fdatasync
# 结果，在读写测试场景下的结果是：
第一，deadline: 用时3.06569s,速度 68.5 MB/s
第二，cfq:用时3.34928s,速度62.7 MB/s
第三，noop:用时3.38164s,速度62.1 MB/s
# 测试磁盘只读操作
time dd if=/dev/sda1 of=/dev/null bs=2M count=300
# 结果，在只读测试场景下的结果是：
第一，noop: 用时1.4871s,速度 141.2 MB/s
第二，deadline:用时1.59658s, 速度131.5 MB/s
第三，cfq:用时1.61414s, 130.1 MB/s
# 测试磁盘写操作
time dd if=/dev/zero of=/tmp/test bs=2M count=300 conv=fdatasync
# 结果，在写测试场景下的结果是：
第一，deadline:用时0.9383s,速度 223.8 MB/s
第二，cfq: 用时1.03042s, 速度203.8 MB/s
第三，noop：用时1.21247s, 速度173.2 MB/s
