转自：http://jackyrong.iteye.com/blog/898938
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IO调度器的总体目标是希望让磁头能够总是往一个方向移动,移动到底了再往反方向走,
这恰恰就是现实生活中的电梯模型,所以IO调 度器也被叫做电梯. (elevator)而相应的算法也就被叫做电梯算法.
1) NOOP
特点:
在Linux2.4或更早的版本的调度程序,那时只有这一种I/O调度算法.
NOOP实现了一个简单的FIFO队列,它像电梯的工作主法一样对I/O请求进行组织,当有一个新的请求到来时,
它将请求合并到最近的请求之后,以此来保证请求同一介质。
NOOP倾向饿死读而利于写。NOOP对于闪存设备,RAM,嵌入式系统是最好的选择。
电梯算法饿死读请求的解释：
因为写请求比读请求更容易.
写请求通过文件系统cache,不需要等一次写完成,就可以开始下一次写操作,写请求通过合并,堆积到I/O队列中.
读请求需要等到它前面所有的读操作完成,才能进行下一次读操作.在读操作之间有几毫秒时间,而写请求在这之间就到来,饿死了后面的读请求.
NOOP算法的全写为No Operation。
该算法实现了最最简单的FIFO队列，所有IO请求大致按照先来后到的顺序进行操作。
“大致”原因是NOOP在FIFO的基础上还做了相邻IO请求的合并，并不是完完全全按照先进先出的规则满足IO请求。
NOOP假定I/O请求由驱动程序或者设备做了优化或者重排了顺序(就像一个智能控制器完成的工作那样)。
在有些SAN环境下，这个选择可能是最好选择。Noop 对 IO 不那么操心，对所有的 IO请求都用 FIFO 队列形式处理，默认认为 IO 不会存在性能问题。
这也使得 CPU 也不用那么操心。当然，对于复杂一点的应用类型，使用这个调度器，用户自己就会非常操心。
2) Deadline scheduler
特点:
通过时间以及硬盘区域进行分类,这个分类和合并要求类似于noop的调度程序.
Deadline确保了在一个截止时间内服务请求,这个截止时间是可调整的,而默认读期限短于写期限.这样就防止了写操作因为不能被读取而饿死的现象.
Deadline对数据库环境(ORACLE RAC,MYSQL等)是最好的选择.
DEADLINE在CFQ的基础上，解决了IO请求饿死的极端情况。
除了CFQ本身具有的IO排序队列之外，DEADLINE额外分别为读IO和写IO提供了FIFO队列。
读FIFO队列的最大等待时间为500ms，写FIFO队列的最大等待时间为5s。
FIFO队列内的IO请求优先级要比CFQ队列中的高，而读FIFO队列的优先级又比写FIFO队列的优先级高。
优先级可以表示如下： FIFO(Read) > FIFO(Write) > CFQ
deadline 算法保证对于既定的 IO 请求以最小的延迟时间，从这一点理解，对于 DSS 应用应该会是很适合的。
3) Anticipatory scheduler
特点:
本质上与Deadline一样,但在最后一次读操作后,要等待6ms,才能继续进行对其它I/O请求进行调度.
可以从应用程序中预订一个新的读请求,改进读操作的执行,但以一些写操作为代价.
它会在每个6ms中插入新的I/O操作,而会将一些小写入流合并成一个大写入流,用写入延时换取最大的写入吞吐量.
AS适合于写入较多的环境,比如文件服务器
AS对数据库环境表现很差.
CFQ和DEADLINE考虑的焦点在于满足零散IO请求上。对于连续的IO请求，比如顺序读，并没有做优化。
为了满足随机IO和顺序IO混合的场景，Linux还支持ANTICIPATORY调度算法。
ANTICIPATORY的在DEADLINE的基础上，为每个读IO都设置了6ms的等待时间窗口。
如果在这6ms内OS收到了相邻位置的读IO请求，就可以立即满足
Anticipatory scheduler（as) 曾经一度是 Linux 2.6 Kernel 的 IO scheduler 。Anticipatory ：”预料的, 预想的”。
简单的说，有个 IO 发生的时候，如果又有进程请求 IO 操作，则将产生一个默认的 6 毫秒猜测时间，猜测下一个 进程请求 IO 是要干什么的。
这对于随即读取会造成比较大的延时，对数据库应用很糟糕，而对于 Web Server 等则会表现的不错。
这个算法也可以简单理解为面向低速磁盘的，因为那个”猜测”实际上的目的是为了减少磁头移动时间。
4）CFQ
特点:
在最新的内核版本和发行版中,都选择CFQ做为默认的I/O调度器,对于通用的服务器也是最好的选择.
CFQ试图均匀地分布对I/O带宽的访问,避免进程被饿死并实现较低的延迟,是deadline和as调度器的折中.
CFQ对于多媒体应用(video,audio)和桌面系统是最好的选择.
CFQ赋予I/O请求一个优先级,而I/O优先级请求独立于进程优先级,高优先级的进程的读写不能自动地继承高的I/O优先级.
工作原理:
CFQ为每个进程/线程,单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求,也就是说每个进程一个队列,各队列之间的调度使用时间片来调度,
以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽.I/O调度器每次执行一个进程的4次请求.
CFQ算法的全写为Completely Fair Queuing。该算法的特点是按照IO请求的地址进行排序，而不是按照先来后到的顺序来进行响应。
在传统的SAS盘上，磁盘寻道花去绝大多数的IO响应时间。CFQ的出发点是对IO地址进行排序，以尽量少的磁盘旋转次数来满足尽可能多的IO请求。
在CFQ算法下，SAS盘的吞吐量大大提高了。但是相比于NOOP的缺点是，先来的IO请求并不一定能被满足，可能会出现饿死的情况。
Completely Fair Queuing （cfq, 完全公平队列) 在 2.6.18 取代了 Anticipatory scheduler 成为 Linux Kernel 默认的 IO scheduler 。
cfq 对每个进程维护一个 IO 队列，各个进程发来的 IO 请求会被 cfq 以轮循方式处理。也就是对每一个 IO 请求都是公平的。
这使得 cfq 很适合离散读的应用(eg: OLTP DB)。我所知道的企业级 Linux 发行版中，SuSE Linux 好像是最先默认用 cfq 的.
查看当前系统支持的IO调度算法
dmesg | grep -i scheduler
查看和修改IO调度器的算法非常简单。
假设我们要对sda进行操作，如下所示：
cat /sys/block/sda/queue/schedulerecho “cfq” > /sys/block/sda/queue/scheduler
想永久的更改I/O调度方法:
修改内核引导参数,加入elevator=调度程序名
vi /boot/grub/menu.lst
更改到如下内容:
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-8.el5 ro root=LABEL=/ elevator=deadline rhgb quiet
总结:
Anticipatory I/O scheduler 适用于大多数环境,但不太合适数据库应用
Deadline I/O scheduler 通常与Anticipatory相当,但更简洁小巧,更适合于数据库应用
CFQ I/O scheduler 为所有进程分配等量的带宽,适合于桌面多任务及多媒体应用，默认IO调度器
Default I/O scheduler
1 CFQ和DEADLINE考虑的焦点在于满足零散IO请求上。对于连续的IO请求，比如顺序读，并没有做优化。
为了满足随机IO和顺序IO混合的场景，Linux还支持ANTICIPATORY调度算法。
AS的在DEADLINE的基础上，为每个读IO都设置了6ms的等待时间窗口。如果在这6ms内OS收到了相邻位置的读IO请求，就可以立即满足。
IO调度器算法的选择，既取决于硬件特征，也取决于应用场景。
在传统的SAS盘上，CFQ、DEADLINE、ANTICIPATORY都是不错的选择；
对于专属的数据库服务器，DEADLINE的吞吐量和响应时间都表现良好。
然而在新兴的固态硬盘比如SSD、Fusion IO上，最简单的NOOP反而可能是最好的算法，因为其他三个算法的优化是基于缩短寻道时间的，而固态硬盘没有所谓的寻道时间且IO响应时间非常短。
2 对于数据库应用, Anticipatory Scheduler 的表现是最差的。
Deadline 在 DSS 环境表现比 cfq 更好一点，而 cfq 综合来看表现更好一些。
这也难怪 RHEL 4 默认的 IO 调度器设置为 cfq. 而 RHEL 4 比 RHEL 3，整体 IO 改进还是不小的。