AIX 操作系统中AIO、DIO、CIO 的相关概念介绍 (二)

时间:2021-04-02 08:18:52

AIO

AIO 的全称为 Asynchronous I/O,即异步 I/O。在 AIO 的工作模式下,应用程序向操作系统发起 I/O 请求(读 / 写)以后,不必等 I/O 完成,即可发起新的 I/O 请求。通过这种方法,可以提示提升 I/O 吞吐量和性能。从 AIX5L 起,AIX 支持两种 AIO:legacy AIO 和 POSIX AIO。AIO 既支持文件系统也支持裸设备。

DIO

AIO 的全称为 Direct I/O,即直接 I/O。在 DIO 的工作模式下,数据直接从磁盘传送到应用的缓存,而不经过文件的 buffer cache。DIO 是 JFS 文件系统的一个选项,对于一些应用,如Oracle 数据库,它本身有自己的缓存,如果再使用文件系统缓存,反而会造成性能的下降,在这种情况下,使用 DIO 会提升一定的性能。但是,当应用有大量的顺序读 I/O 的时候,使用 DIO 的方式由于缺少读缓存,会造成一定的性能下降。

CIO

CIO 的全称为 Concurrent I/O 即并发 I/O。CIO 的工作模式是建立在 DIO 模式基础之上的。在 JFS2 的环境下,如果应用需要绕过文件系统缓存,经常会使用 CIO 模式来替代 DIO 模式。在 CIO 的工作模式下,数据会从磁盘直接传递到应用的缓存。从 AIX 5.2.10 开始,JFS2 支持 CIO 选项。

我们知道,在文件系统中,为了保证数据和文件系统的一致性,需要使用 inode lock。Inode lock 保证一个文件在某一时刻,只有一个写 I/O,并且为了避免读到 stale 的数据,写的时候并发读也是不被允许的。

而在 CIO 的工作模式下,JFS2 会绕过 inode lock,从而实现多个线程可以同时读写一个共享文件。而在这种情况下,数据的一致性就需要应用或数据库来提供,如 DB2 Pure Scale、oracle RAC。

AIO、DIO、CIO 的区别

AIO 在 AIX6.1 中默认是打开的,它既支持文件系统,也支持裸设备。而 DIO 和 CIO 是文件系统的一个选项。我们可以在 mount 文件系统的时候,进行设置,执行命令如下 :

 #mount -o dio /weixinyu 
#mount -o cio /weixinyu

对于已经挂载的文件系统,也可以修改其 I/O 方式 :

 # chfs -a options=rw,dio /weixinyu 
# chfs -a options=rw,aio /weixinyu

DIO 与 CIO 本质上并不矛盾,均属于“绕过文件系统缓存”的 I/O 方式。不同的是,在 DIO 的工作模式下,文件系统中的数据一致性是通过 inode lock 来实现的;而 CIO 为了提高文件的并发读写性,会绕过 inode lock,让应用来提供文件一致性锁。

AIO 对于裸设备的支持与 CIO 对文件系统支持的方式类似,都是通过“FastPath”来实现。前者受内核参数 fastpath 控制,后者受内核参数 fsfastpath 控制。在 AIX6.1 中,这两个参数默认都是设置为 1。

 # ioo -F -a |grep -i path 
aio_fastpath = 1
aio_fsfastpath = 1


三种 I/O 方式的逻辑关系如下图:



AIX 操作系统中AIO、DIO、CIO 的相关概念介绍 (二)