为什么在对磁盘进行大量写入时系统变慢？

我想知道为什么在将大量数据写入磁盘时系统变慢。

我认为，要使系统变慢，CPU应该有一些问题。但是写入仅受I / O约束。

写入数据时是否发生硬件中断？如果是这样，则可能是由于中断导致CPU始终进行上下文切换。

背后的核心原因是通常的：I / O是多少比CPU / RAM慢。即使进行I / O操作的进程使用DMA（这会减轻CPU的负担），在某些时候它们也可能需要等待请求完成。

在最常见的HDD情况下，只需添加几个应用程序以尝试访问分散在驱动器周围的文件，您就可以自己煮咖啡（茶）。使用SSD时，情况会变得更好，但即使是SSD-在SATA上以数百MB / s的吞吐量进行测量（与旋转板HDD的数十MB / s相比），寻道时间也可以忽略不计（相比之下，毫秒数）。旋转板）-可能会成为瓶颈。

据我了解，问题不仅在于数据传输本身，还在于必要的开销-I / O由内核控制，但是在没有用户空间的情况下很少发生。因此，可以有大量的上下文切换，仅从等待I / O的应用程序检查是否正在发生（当然，取决于实现）。在磁盘传输的情况下，很可能会有多个内核线程争用资源或忙于等待（有时是适当的策略）。请记住，例如，将数据从一个分区复制到另一个分区需要一个现代化的文件系统来：查找源数据在哪里，读取它，在目标文件系统上分配空间，写入元数据，写入数据，重复执行直到完成。

而且，如果您的系统在某个时候开始交换（通常具有比常规I / O更高的优先级），则灾难将最终确定。

编辑：在与一些Linux内核开发人员交谈之后，情况变得更加清晰了。主要问题是I / O调度程序，它对确定哪个I / O优先级没有太多的想法。因此，任何用户输入和随后的图形输出都会与磁盘/网络活动共享队列。结果，当它断定可以在其他I / O上更有效地使用页面缓存时，它可能会丢弃页面缓存（例如已加载的库）中缓存的过程数据。当然，这意味着一旦需要再次运行该代码，就必须再次将其提取-形成可能已经很重的磁盘。

就是说，就Linux内核而言，许多问题最近都已得到修复（已知问题），因此说4.4.x或4.5.x 应该表现得比以前更好，并且应该报告问题（通常是当有人希望通过错误报告和测试来提供帮助时，内核人员会很高兴）。

我的经验是，仅I / O活动不会降低系统速度。当其他任务也需要I / O时，就会发生这种情况。如果系统进行交换（强制执行），然后导致大量的I / O负载，则情况将变得非常糟糕。

您可以通过来影响I / O繁重任务的影响ionice。如果将它们放在idle优先位置，则其他任务的延迟可能仍会增加，但不会超过最小值。如果另一个（非空闲）任务需要执行I / O，则I / O任务会立即中断。如果使用的调度程序支持这些设置。

请参阅选择Linux I / O调度程序