linuxI/O棧預(yù)習(xí)（下）

二、預(yù)習(xí)下

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由于我們?cè)谏弦黄恼轮校枋隽吮容^高層的I/O stack的結(jié)構(gòu)，接下來我們來講講底層的結(jié)構(gòu)。

這一節(jié)，可能絕大多數(shù)的人在實(shí)際的工作中，并不是涉及到開發(fā)，但也是linux I/O中非常重要的。
那我們就一一列舉，來講講它們都是什么。
1、Block Layer，在很多年前，我在看SCSI子系統(tǒng)的時(shí)候，我那時(shí)候就不是太確立Block Layer到底是什么，因?yàn)檫@其中要理解block device、BIO和一系列的request_fn。所以理解block layer應(yīng)該不是什么簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)樗且粋€(gè)很抽象的概念，更不能一言能概括，但是我們能夠從圖上看出一點(diǎn)，就是經(jīng)過block layer的多個(gè)bio,最終都變成了有序的request，那么我們應(yīng)該能看出來它可以排序合并bio，并且能夠make request from bios。

2、I/O scheduler和blkmq，因?yàn)榇疟P訪問數(shù)據(jù)尋道和旋轉(zhuǎn)延遲所導(dǎo)致出磁盤訪問的一個(gè)特性，linux為磁盤設(shè)計(jì)了特殊的map bios to requests的方式，就叫做I/O scheduler，從這個(gè)function的結(jié)構(gòu)來看，一個(gè)request從init到build之間的時(shí)差是用來map bios的，這個(gè)時(shí)差對(duì)于I/O scheduler是不可控的，linux i/o stack為此提供了一個(gè)專屬的方法，被叫做blk_plug和blk_unplug，即從上層來派發(fā)bios的時(shí)候，上層是知道某些bios是需要并且可以做合并和排序的，那么就需要上層來plug這個(gè)bios seq，由unplug來觸發(fā)build request，這個(gè)過程通常需要block device之間或和LIO/VFS配合實(shí)現(xiàn)。
blkmq:是linux為那些不需要做I/O scheduler的設(shè)備所設(shè)計(jì)的新的隊(duì)列模型，具有高并發(fā)的特性，適用于新型的nvme ssd等具有高h(yuǎn)ardware queue depth的設(shè)備，由于幾乎不再依賴blk_plug等增加latency的處理流程，這種I/O隊(duì)列模型的性能會(huì)非常高。

3、scsi mid layer：scsi子系統(tǒng)一直是支持存儲(chǔ)協(xié)議的big子系統(tǒng)，就連其內(nèi)部也分為high layer、mid layer和low layer。這三層的特點(diǎn)就好像殖民地時(shí)期的殖民地結(jié)構(gòu)，其中high layer扮演者那些殖民者，他們對(duì)當(dāng)?shù)夭⒉皇煜?，需要在?dāng)?shù)亟⒖苷?quán)，來保證其統(tǒng)治地位，也就是scsi子系統(tǒng)中的high layer用來實(shí)現(xiàn)的scsi disk，scsi tape，scsi cdrom，這種scsi高級(jí)特性的設(shè)備描述，他們是不管當(dāng)?shù)厥鞘裁辞闆r，用同一的方式來發(fā)布scsi cmd。為了保證scsi high layer的命令得以執(zhí)行，那么scsi subsystem中的傀儡政權(quán)，也就是scsi結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層，scsi mid layer構(gòu)建了一個(gè)等級(jí)森嚴(yán)的拓?fù)浞绞剑篽ost:channel:target:lun，而且必須要所有的low layer都必須遵循這種拓?fù)浞绞?，雖然說這種方式很殘忍，甚至來說在一個(gè)host被注冊(cè)的時(shí)候，它直接能和low layer通信的方式也顯得很露骨（比如：slave_configure等)，但是還有事一批的喜歡當(dāng)slave的公司做出了無數(shù)的scsi low layer的產(chǎn)品，這其中比較著名的是：mpt3sas(lsi)，pm8001(pmc)，qla2xxx(qlogic)等吧，這些商品一般就是大家比較熟知的sas hba,raid card,fc hba等，所以沒有諂媚就沒有暴力，他們記住做硬件產(chǎn)品一定要抱個(gè)和scsi這樣粗的大腿，做出來就不愁賣。但是這些年scsi也沒有那么好過了，因?yàn)檫@充滿等級(jí)森嚴(yán)的scsi mid layer的存儲(chǔ)I/O，必須要求所有的scsi deivce去dispatch cmd都必須是一個(gè)接口到low layer，導(dǎo)致了單個(gè)scsi host沒辦法發(fā)揮新型介質(zhì)nand flash的所有性能，讓新的協(xié)議nvme大行其道，好比共產(chǎn)主義給殖民地同志們帶來的希望，大家紛紛要突破scsi host的牢籠，那么scsi的命運(yùn)如何，未來到底會(huì)不會(huì)被nvme所取代，我們拭目以待。

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