并发写入同一文件导致磁盘 I/O 性能下降

Question

我正在对多个进程的并发磁盘 I/O 进行基准测试，并且在写入同一文件或不同文件时得到非常不同的结果。因为我使用的是 O_DIRECT，所以我没有预料到这种差异。

使用的脚本：

#!/bin/sh
set -eu
nprocs=$1
for i in $(seq $nprocs)
do
    target=test_file$i
    [[ "${2:-}" == "same" ]] && target=test_file
    echo $(date) - Run $i/$nprocs $(dd if=/dev/zero of=$target bs=2k count=128000 oflag=direct 2>&1) &
done

结果：

# iostat while running: sh mkfile.sh 10
vg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.39    0.00    9.62   12.09    0.00   77.89

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     0.00    0.00 11016.00     0.00 33409.50     6.07    81.36    0.12    0.00    0.12   0.09 100.00


# iostat while running: sh mkfile.sh 10 same
vg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.51    0.00    7.95    4.87    0.00   86.67

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     0.00    0.00 7780.00     0.00 16362.00     4.21     0.75    0.10    0.00    0.10   0.10  74.90

差异可以在 W/S、11016.00（多文件）和 7780.00（单文件）上看到。因为 dd 使用 O_DIRECT，所以无论写入相同的物理区域，我都不希望有任何类型的内核级锁定，avgqu-sz 较低且 %util 未达到 100%，因此我无法进行物理 I/O 争用任何一个。

我一定在这里错过了一些非常微不足道的东西:)

您知道 IOPS 率低得多的原因吗？