【IT168 技术文章】

     1、顺序读性能调优

    VMM 的顺序预读功能能够改进需要顺序访问大文件的程序的性能。
    下面的插图展示了典型的预读的情况。
    顺序预读的例子. 插图显示了用一行块模拟一分段磁道的文件页号。这些块段按 0，1 到 3，4 到 7，8 到 15 以及 16 到 23 编号。顺序预读的步骤可以在紧接着插图后的文本中找到。

    在这个例子中，minpgahead 的值为 2，maxpgahead 的值为 8 （缺省值）。程序顺序处理文件。图中只显示了对预读机制有重要作用的数据引用（按从 A 到 F 的顺序标出）。这些步骤是：
    A
    第一次文件访问读取文件的第一页（第 0 页）。在这个时候，VMM 并不知道这次访问是随机还是顺序访问。
    B
    当程序访问下一页（第 1 页）的首字节而不存在对文件其它页的插入访问时，VMM 推断出该程序正在进行顺序访问。于是将页提前量设为 minpgahead (2) 并且调度读取额外的页（第二、三页）。这样步骤 B 总共读取了 3 页。
    C
    当程序访问预读的第一页（第 2 页）的首字节时，VMM 将页提前量加倍到 4 并且调度读取第 4 到 7 页。
    D
    当程序访问前次预读的第一页（第 4 页）的首字节时，VMM 将页提前量加倍到 8 并且调度读取第 8 到 15 页。
    E
    当程序访问前次预读的第一页（第 8 页）的首字节时，VMM 决定将页提前量设为 maxpgahead 并且调度读取第 16 到 23 页。
    F
    VMM 在程序访问前一组预读页的首字节的情况下继续预读 maxpgahead 页直到文件结尾。
    一旦程序偏离了顺序访问模式并且不按次序访问了文件中的一页，顺序预读就会终止。当 VMM 检测到程序恢复顺序访问后，页提前量便会恢复到 minpgahead 页。
    可在 ioo 命令中使用 -r 和 -R 选项来更改 minpgahead 和 maxpgahead 的值。如果您打算改变这些值，请记住：
    该值必须是集合：0、1、2、4、8、16 等中的一个。使用其它值可能会对性能或功能造成不利影响。
    o 由于 VMM 的加倍算法，该值应该是 2 的幂。
    o 大于 16 的 maxpgahead 值（预读量大于 64 KB）会超出某些磁盘设备驱动程序的能力。在这种情况下，预读的大小会保持在 64 KB。
    o 更大的 maxpgahead 值可用于条带状逻辑卷的顺序性能显得至关重要的系统中。
    minpgahead 和 maxpgahead 的值都为 0 能有效消除此机制。这会给性能带来负面影响。但是，在 I/O 随机的一些情况下，这可能也有用处，这时 I/O 的大小会使预读算法生效。
    对于非条带状文件系统，当 maxpgahead 值为 8 或 16 时，其顺序 I/O 性能会达到可能的最大值。
    预读值从 minpgahead 增加到 maxpgahead 的过程很快，对于大多数文件大小来说增大 minpgahead 值都不会带来任何性能的提高。
    可以针对 JFS 和增强型 JFS 分别调优顺序预读功能。JFS 的预读页可以通过改变 minpgahead 和 maxpgahead 的值调优，而增强型 JFS 使用 j2_minPageReadAhead 和 j2_maxPageReadAhead。

    2、顺序和随机后写性能调优
    后写涉及在达到某个阈值后将内存中修改过的页面异步写到磁盘上，而不是等待 syncd 守护程序将页面清空到磁盘上。这被用于限制内存中的脏页数，减少系统开销和最小化磁盘碎片。后写有两种类型：顺序后写和随机后写。

    顺序后写
    缺省情况下，一个 JFS 文件划分成 16 KB 大小的分区或 4 页。每一个这样的分区被称为一簇。如果该簇中的 4 页都是脏页，那么一旦修改完下一个分区，系统就会调度该簇中的 4 页并将其写入磁盘。如果不具备这一功能，则直到 syncd 守护程序运行前，该页都会留存于内存，导致可能的 I/O 瓶颈和文件碎片。
    VMM 用于充当阈值的簇数是可调优的。缺省值是一簇。使用 ioo -o numclust 命令来增加 numclust 参数可以延迟后写。
    对于增强型 JFS，ioo -o j2_nPagesPerWriteBehindCluster 命令用来指定每次调度的页数，而不是簇数。增强型 JFS 簇的缺省页数为 32，意味着增强型 JFS 的缺省大小为 128 KB。

    随机后写
    可能存在一些应用程序执行大量的随机 I/O，即 I/O 模式不满足后写算法的要求，因而导致所有页面驻留在内存中，直到 syncd 守护程序运行为止。如果应用程序在内存中修改了许多页，就有可能在 syncd 守护程序调用 sync() 时向磁盘写入大量页。
    后写功能提供了这样一种机制，即当给定文件在内存中的脏页数超过规定阈值后，则会调度所写的后续页面以写到磁盘上。
    通过使用 ioo 命令并带有 JFS maxrandwrt 参数可调整此阈值。缺省值为 0，表示随机后写是禁用的。将该值增加到 128 表示一旦文件驻留于内存的页达到 128 页，随后的任何脏页都将被调度写入磁盘。而这些页将在调用 sync() 后刷新。
    对于增强型 JFS，ioo 命令选项 j2_nRandomCluster（-z 标志）和 j2_maxRandomWrite（-J 标志）用来调优随机后写。增强型 JFS 的 j2_maxRandomWrite 选项和 JFS 的 maxrandwrt 选项功能相同。即它限定了每个文件可以留在内存中的脏页数。j2_nRandomCluster 选项指定了可以被视为随机的两次连续写入之间的簇数。

    3、异步磁盘 I/O 性能调优
    如果应用程序进行同步 I/O 操作，它必须等待 I/O 完成后才能继续执行。相反，异步 I/O 操作在后台运行，不会阻塞用户应用程序。这就改进了性能，因为 I/O 操作和处理中的应用程序可以同时运行。许多应用程序，诸如数据库和文件服务器，利用了重叠处理和重叠 I/O 的能力。
    应用程序可以使用 aio_read() 命令、aio_write() 或 lio_listio() 子例程（或它们的副本）来执行异步磁盘 I/O。一旦请求被排队，控制权就从子例程返回应用程序。当磁盘操作被执行时，应用程序可以继续处理。
    为了管理异步 I/O，每一个异步 I/O 请求在应用程序地址空间有一个相应的控制块。该控制块包含了请求的控制和状态信息。在 I/O 操作完成后可以被再次使用。
    在发出了一个异步 I/O 请求，用户应用程序可以决定何时并以何种方式结束 I/O 操作。这些信息在以下三种方式的任何一种中提供：

    应用程序可以轮询 I/O 操作的状态。
    当 I/O 操作完成后系统可以异步通知应用程序。
    应用程序可以阻塞，直到 I/O 操作完成。

    每个 I/O 是由单个 kproc 处理，并且一般来说 kproc 不能处理任何更多的队列中的请求，直到 I/O 已经完成。当异步 I/O 启用时，缺省的配置好的服务器最小数目为 1。这是 minservers 属性。还存在一个可以创建的最大异步 I/O 服务器数，它由 maxservers 属性控制，缺省值为 10（每个 CPU）。服务器的数量限制了可以在系统中同时处理的异步磁盘 I/O 操作的数目。服务器数可用 SMIT 命令（smitty -> 设备 -> 异步 I/O -> 更改／显示异步 I/O 的特征 -> {MINIMUM | MAXIMUM} 服务器数目或 smitty aio）或者使用 chdev 命令来设置。
    很少运行应用程序的系统可以使用异步 I/O，缺省值通常可以勉强够用。
    如果异步 I/O 请求数目是高的，那么推荐您增加 maxservers 大约至同时 I/O 可能的数目。在大多数情况下，您最好保留 minservers 参数为缺省值，因为如果需要的话，AIO 内核扩展将生成附加的服务器数。
    注:
    执行在裸逻辑卷上的 AIO 操作并不使用 kproc 服务器进程。有关 maxservers 和 minservers 的设置在这种情况下没有效果。
    通过查看 AIO 服务器的 CPU 利用率，如果利用率在它们中间均匀的分配，那就意味着它们都在使用中；在这种情况下，您可能要增加它们的数量。以名称查看 AIO 服务器，运行 pstat -a 命令。运行 ps -k 命令来查看名称为 kproc 的 AIO 服务器。
    在异步磁盘 I/O 的性能很重要并且卷请求很高，而你又没有一个适当的同步 I/O 数量的环境下，建议把 maxservers 至少设置为 10（异步存储磁盘的数）。
    对系统来说可以通过三个异步存取磁盘获得，如下所示：
    # chdev -l aio0 -a maxservers='30'
    此外，您可以设置未完成异步 I/O 请求的最大值以及服务器的优先级。如果您的系统拥有大量的异步 I/O 应用程序，那就可以适当地增加请求数以及降低优先级数目。