Linux块IO：多队列SSD访问在多核系统上的引入

"这篇技术文章探讨了Linux操作系统中块I/O在多核系统上处理固态硬盘（SSD）访问的挑战与优化。作者Matias Bjørling、Jens Axboe、David Nellans和Philippe Bonnet分别来自哥本哈根信息技术大学和Fusion-io公司，他们分析了随着存储设备I/O性能的飞速提升，尤其是由于NAND闪存设备的数据并行设计，原有的块层架构已经成为了系统整体性能的瓶颈，尤其是在高NUMA（Non-Uniform Memory Access，非一致内存访问）因素的处理器系统中。文章提出了新一代的块层设计，旨在应对多核系统中配备单个存储设备时的千万级IOPS处理需求，并展示了该设计在核心数量增加，甚至是多插槽NUMA系统上的良好扩展性。" 文章详细讨论了以下几个关键知识点： 1. **存储设备的性能演变**：过去五年间，存储设备的I/O操作每秒（IOPS）性能从数百跃升至数十万，预计未来五年将进一步提升到数千万。这种增长主要归功于NAND闪存技术的发展，其数据并行设计显著提升了读写速度。 2. **块I/O层的瓶颈**：传统的Linux块I/O层最初设计用于处理数千IOPS，但在如今的高性能存储设备面前，这个层次已经成为限制整体存储系统性能的关键因素，特别是在那些具有高NUMA特性的多核系统中。 3. **NUMA系统的影响**：NUMA架构在多核系统中，不同核心访问内存的速度和延迟不一致，这会加剧块I/O层的性能问题，尤其是在处理高速SSD时。 4. **新一代块层设计**：作者提出了一个能够处理千万级别IOPS的新一代块层设计，该设计专为多核系统中的单一存储设备优化，旨在打破现有的性能限制。 5. **扩展性和性能**：实验结果表明，这个新设计可以随着核心数量的增加优雅地扩展，即使在有多个处理器插槽的NUMA系统中，仍能保持良好的性能表现。 6. **分类与主题**：根据文章的类别和主题描述，可以将其归类为计算机系统组织下的I/O系统和存储体系结构领域，特别是关注多核系统和高IOPS环境下的优化问题。 通过这些改进，Linux操作系统将更好地适应高性能存储设备的需求，提升数据中心和服务器的存储性能，尤其是在大规模并行处理和大数据应用中。