NVMe中断与轮询：I/O延迟优化

"这篇文档是Damien LeMoal在2017年Linux Storage and Filesystems Conference（Vault会议）上的演讲稿，主题是利用NVMe轮询技术优化I/O延迟。主要内容涵盖了I/O模型的比较，Linux内核中的实现，评估结果以及结论与未来方向。" 在这篇演讲中，Damien LeMoal探讨了两种不同的I/O模型：基于中断请求（IRQ）和轮询（polling）的方法。传统的基于IRQ的I/O模型中，设备生成中断来异步通知驱动器命令完成，这通常涉及设备驱动程序、中断处理程序以及VFS（虚拟文件系统）和BIO（块I/O）堆栈。用户进程发起系统调用如read或write后，会进入等待状态，直到中断处理程序通过VFS和BIO栈传递完成信号。 相反，轮询I/O模型中，驱动程序会定期检查设备状态，而不是等待中断。NVMe（非易失性内存 express）设备的引入使得轮询成为可能，因为它们提供了更低的延迟和更高的带宽，这使得轮询模式在某些情况下比基于IRQ的模型更具优势，尤其是在优化I/O延迟方面。 Linux内核的实现部分，LeMoal讨论了如何在块层和NVMe驱动中实现轮询模式。他可能详细解释了如何将轮询机制集成到现有的内核结构中，以及这种改变对性能和效率的影响。 评估结果显示，经典轮询与混合轮询的对比中，混合轮询可能表现出更好的性能。此外，他还研究了进程调度对I/O性能的影响，以及与用户级驱动程序的比较。这可能涉及到如何在系统负载变化时调整轮询策略，以适应不同的工作负载和系统资源需求。 演讲的结论部分，LeMoal可能概述了轮询I/O模型在NVMe环境中的潜力，以及未来的研究和开发方向。这可能包括改进轮询算法以减少开销，优化调度策略，或者探索新的硬件特性以进一步提高I/O效率。 这篇演讲深入探讨了NVMe设备上轮询技术如何优化I/O延迟，为Linux存储和文件系统的开发者提供了有价值的洞见，并为未来的系统优化指明了道路。