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10分で分かるLinuxブロックレイヤ
- 2. 内容 • Linux ブロックレイヤ俯瞰 – IO スケジューラ – デバイスドライバインターフェース – IO インターフェース • ⾼高度度な機能 – md, dm, DRBD, 他 • 最近の話題 2
- 4. IO スケジューラ • IO リクエストを並べ変える • 種類(kernel 3.13) – noop – cfq (プロセスに対して公平) – deadline (レイテンシ重視) • ⽣生 HDD に対しては効果が⼤大きい • むしろ邪魔になることもある 4
- 5. ブロックデバイスドライバのインターフェース • bio interface – 全て⾃自分で⾯面倒を⾒見見なければならない • reqeust-queue (single) interface – IOスケジューラの恩恵を受けられる – システムで 1 つしかキューがないので ボトルネックに • request-queue (multi) interface – 昨今の⾼高速デバイス/マルチコアシステム⽤用 – Kernel 3.13 or later 5
- 6. Single-queue vs Multi-queue Single-queue Multi-queue 出典: Linux Block IO: Introducing Multi-queue SSD Access on Multi-core Systems 6
- 7. IO インターフェース (投げる側) void generic_make_request(struct bio *bio); • bio の中⾝身(抜粋) – データバッファ – read or write フラグ – その他フラグ • FLUSH: 直前までの全 write IO の永続化を保証 • FUA： 当該 IO の永続化を保証 • DISCARD: SSD などの trim/unmap ⽤用のフラグ – bi_end_io: IO 完了了時に呼ばれるコールバック 7
- 8. IO インターフェース (投げられる側) void make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio); • bio interface 使⽤用時のコールバック – q 内のデータを使ってデバイスを特定し， IO に必要な処理理を実⾏行行 – make_request() は並列列に呼ばれる可能性も – IO が完了了したら bio_endio() を呼んでブロッ クレイヤに伝える 8
- 9. md (multiple devices) • 機能 – Software RAID (0,1,4,5,6,10) – Multipath • mdadm ツールで操作 9
- 10. dm (device mapper) • 機能 – 仮想化 – Snapshot (dm-snap) – Thin-provisioning (dm-thinp) – Software RAID (dm-raid, md を流流⽤用) – 暗号化(dm-crypt) • LVM2 ツール他から操作 10
- 11. DRBD • ブロックデバイスレプリケーション ドライバ – 同期/⾮非同期モードのバリエーション – Linbit 社が主に開発 • DRBD Proxy – 遠隔レプリケーションには事実上必須 – 有償 – ⼤大容量量バッファリングを実現 11
- 12. 最近の話題 • Atomic IO – MySQL の double-write などが必要なくなる – まだ汎⽤用ではない • NVM (Non-volatile-memory) – Block layer を使わないインターフェースを提案 – ⾼高速な flash memory などのため • TPPS (Tiny Parallel Proportion Scheduler) – cgoup + ⾼高速デバイス向け 12
- 13. 最近の話題 –cont. • dm-writeboost – Write IO を⾼高速化するキャッシュ機構 – WAL 使⽤用 – 開発中 • WalB (⼿手前味噌) – 差分記録/取り出し⽤用のラッパーデバイス – WAL 使⽤用 – ver 1.0 13
- 14. 参考⽂文献 • 詳解LINUXカーネル第3版 – Daniel P. Bovet, Marco Cesati • Linux Block IO: Introducing Multi-queue SSD Access on Multi-core Systems – Matias Bjørling, Jens Axboe, David Nellans, Philippe Bonnet • Linux Weekly News – http://lwn.net/ 14