如何防止磁盘 I/O 接管我的 CPU？

Question

我在四核 i7 处理器上运行 Debian Jessie，由于超线程，这导致显示 8 个内核。在磁盘繁重的负载上，所有八个内核都通过 io-wait 达到最大值，如 htop 所示。这导致界面非常缓慢（我使用 Gnome），并且系统有时会完全冻结，直到 I/O 完成。

我应该如何诊断这个？我可以调整哪些设置来防止这种情况发生？

我使用单个硬盘，并且 SMART 检查表明它是健康的。

编辑：为了澄清一些事情，我对加速 I/O 不感兴趣。我只想让它在后台运行，而我做其他事情。升级到 SSD 目前对我来说不是一个选择。

Answer 1

有多种方法可以调整 I/O 性能。

• 文件系统选择 - 根据典型数据的情况选择文件系统 - 有些文件系统可以更好地处理大量较小的文件，有些可以很好地处理大文件，有些在一次访问（尤其是创建）多个文件时不能很好地扩展。碎片整理可能对旋转盘驱动器有帮助（对基于闪存的设备没有那么多帮助，但差异应该仍然存在）。

• 文件系统调整——现代文件系统具有大量选项（创建时和安装时），这些选项可以向一个或另一个方向推动文件系统的性能。最好的例子就是如何写日记。

• DMA 设置 - 虽然这已经自动完成很多年了，但检查它总没有坏处（这hdparm -i是你的朋友）。

具体针对 Linux（但对于其他内核也可能类似）：

• THP - 透明大页用于导致性能下降。IIRC 该问题不久前已得到解决（至少在某种程度上）。如果复制到 USB 或从 USB 复制是问题，您可能应该朝这个方向看。禁用透明大页可能是如何禁用 THP 的一个很好的起点。

• 内核 I/O 调度程序对性能影响很大。有些人主张使用 Deadline 调度程序而不是 CFQ，CFQ 更复杂，有时据称往往会想得太多。

除此之外，在某些情况下，会发生大量 I/O。当您开始将文件从 USB 存储卡读卡器复制到硬盘驱动器、从硬盘驱动器复制到 USB 闪存盘时，浏览网页（某些浏览器可能会fsync()很重，以确保在崩溃时可以恢复内容）、下载电子邮件、运行P2P客户端和播放电影同时进行，物理磁盘和文件系统就会成为瓶颈。在某些情况下，精心构建（使用适当的条带大小和组成驱动器数量读取）RAID0 可能有助于缓解问题。