☰

CPU 如何知道有 IO 待处理？

tag-icon • tag-icon linux cpu top load-average
CPU 如何知道有 IO 待处理？

我一直在研究iowait顶部实用程序输出中显示的属性，如下所示。

top - 07:30:58 up  3:37,   1 user,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
Tasks:  86 total,   1 running,   85 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.0 us,  0.3 sy,  0.0 ni, 99.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st

iowait一般定义如下：

“这是 CPU 空闲并且有一些 IO 待处理的时间。”

我的理解是进程是在单个CPU上运行的。当它因为用完其时隙或被阻塞而被取消调度后，它最终可以在任何一个 CPU 上再次被调度。

在 IO 请求的情况下，将进程置于不间断睡眠状态的 CPU 负责跟踪时间iowait。其他 CPU 报告的空闲时间与它们实际空闲的时间相同。这个假设正确吗？

此外，假设有一个很长的 IO 请求（意味着该进程有几次机会被调度，但由于 IO 未完成而没有被调度），CPU 如何知道存在“待处理 IO”？此类信息是从哪里获取的？ CPU 如何简单地发现某个进程已进入睡眠状态一段时间以等待 IO 完成，因为任何 CPU 都可能使该进程进入睡眠状态。这个“pending IO”的状态是如何确认的呢？

答案1

CPU 不知道这些，任务调度程序知道。

你引用的定义有些误导；目前的procfs(5)联机帮助页有一个更准确的定义，但有一些注意事项：

iowait（自 Linux 2.5.41 起）

(5) 等待I/O完成的时间。该值并不可靠，原因如下：

  1. CPU不会等待I/O完成；iowait是任务等待 I/O 完成的时间。当CPU因未完成的任务I/O而进入空闲状态时，将在该CPU上调度另一个任务。

  2. 在多核CPU上，等待I/O完成的任务并不在任何CPU上运行，因此iowait每个CPU的值很难计算。

  3. 在某些情况下，该字段的值可能会减少。

iowait一般来说，尝试测量等待 I/O 所花费的时间。没有被追踪经过一个特定的CPU，也不可能是（上面的第2点——这也符合你想知道的）。被测量每CPU，但尽可能。

任务调度程序“知道”有挂起的 I/O，因为它知道它因等待 I/O 而挂起了给定的任务。这是根据in_iowait领域中的每个任务进行跟踪的task_struct；你可以in_iowait在调度器核心查看它是如何设置、跟踪和清除的。Brendan Gregg 最近关于 Linux 平均负载的文章包括有用的背景信息。每当考虑到计时器滴答时，并且 CPU“上”的当前进程处于空闲状态时，iowait中的条目（/proc/stat最终是中的条目）就会递增；top你可以通过account_idle_time在调度程序的CPU时间跟踪代码。

因此，更准确的定义是“当没有更好的事情可做时，CPU 花费在等待 I/O 上的时间”...

相关内容