我想知道为什么系统在将大量数据写入磁盘时会变慢。
我认为系统变慢应该是CPU有问题。但写入仅受 I/O 限制。
写数据时会发生硬件中断吗？如果是这样，可能是因为中断的原因，CPU一直在进行上下文切换。
答案1
背后的核心原因是通常的：I/O 是很多比 CPU/RAM 慢。即使执行 I/O 操作的进程使用 DMA（这会减轻 CPU 的负载），在某些时候它们也可能需要等待请求的完成。
在最常见的硬盘驱动器情况下，只需添加几个尝试访问分散在驱动器周围的文件的应用程序，您就可以给自己泡一杯咖啡（茶，等等）。使用SSD，情况会变得更好，但即使是SSD - 在SATA上测量的吞吐量为数百MB/s（与旋转盘HDD的数十MB/s相比），并且寻道时间实际上可以忽略不计（与毫秒级相比）旋转板） - 可能成为瓶颈。
据我了解，问题不仅在于数据传输本身，还在于必要的开销 - I/O 由内核控制，但在没有用户空间的情况下很少发生。因此，仅从等待 I/O 的应用程序检查是否发生某些事情（当然取决于实现）就可以进行大量上下文切换。在磁盘传输的情况下，很可能有多个内核线程竞争资源或忙等待（有时这是适当的策略）。请记住，例如，将数据从一个分区复制到另一个分区需要现代文件系统来：找出源数据的位置，读取它，在目标文件系统上分配空间，写入元数据，写入数据，重复直到完成。
如果在某个时刻，您的系统开始交换（通常比常规 I/O 具有更高的优先级），灾难就结束了。
编辑：在与一些 Linux 内核开发人员交谈后，情况变得更加清晰了。主要问题是 I/O 调度程序，它不太清楚要优先考虑哪个 I/O。因此，任何用户输入和随后的图形输出都与磁盘/网络活动共享队列。因此，当它断定可以在其他 I/O 上更有效地使用页面缓存时，也可能会丢弃页面缓存中缓存的进程数据（例如加载的库）。这当然意味着一旦需要再次运行该代码，就必须再次从可能已经处于重负载状态的磁盘中获取它。
也就是说，就 Linux 内核而言，其中许多问题最近已得到修复（问题已已知），所以说 4.4.x 或 4.5.x应该表现比以前更好，并且应该报告问题（通常，当有人想要通过错误报告和测试提供帮助时，内核人员会很高兴）。
答案2
我的经验是，仅 I/O 活动不会减慢系统速度。当其他任务也需要 I/O 时，就会出现这种效果。如果系统正在交换（被迫）并且导致 I/O 负载过重，情况将变得非常糟糕。
您可以通过 影响 I/O 繁重任务的影响ionice。如果您将它们放在idle优先位置，那么其他任务的延迟可能仍会增加，但不会超过最小值。如果另一个（非空闲）任务有 I/O 任务要做，则 I/O 任务会立即中断。如果您使用的调度程序支持这些设置。