Alibaba Cloud Linux:Alibaba Cloud Linux 2 ECSインスタンス上のExt4ファイルシステムのバッファI/O書き込みパフォーマンスが期待どおりでない場合はどうすればよいですか？

問題の説明

以下の構成のECSインスタンス上のExt4ファイルシステムでは、バッファI/O書き込み操作が期待どおりに実行されない場合があります。

• イメージバージョン: aliyun-2.1903-x64-20G-alibase-20190327.vhd 以上 aliyun_2_1903_x64_20G_alibase_20220525.vhd 未満。

• カーネルバージョン: kernel-4.19.24-9.al7 以上 kernel-4.19.91-26.al7.x86_64 未満。uname -r コマンドを実行して、カーネルバージョンを確認できます。

• dioread_nolock オプションと nodelalloc オプションを使用してマウントされたExt4ファイルシステム。

  説明

  • 詳細については、「ブロックストレージのパフォーマンス」をご参照ください。

  • 次の手順を実行します。

    ファイルシステムの種類とマウントオプションを確認する

    1. 書き込み操作のターゲットディレクトリが配置されているディスクパーティションを特定します。

       <$DIR> を書き込み操作のターゲットディレクトリに置き換えます。

       df <$DIR> | grep -v Filesystem | awk '{ print $1 }'

    2. ディスクパーティションのファイルシステムの種類とマウントオプションを表示します。

       <$Partition> を前の手順で取得したディスクパーティション名に置き換えます。

       mount | grep -w <$Partition> | grep ext4 | grep -w dioread_nolock | grep -w nodelalloc

cp <$LargeFiles> /mnt/badfile

dd if=/dev/zero of=/mnt/badfile bs=10M count=1000

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.00    0.00   12.77    0.00    0.00   87.23

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
vda               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00    0.00    0.00   0.00   0.00
vdb               0.00  7194.00    0.00   57.00     0.00    28.05  1008.00     0.02   17.81    0.00   17.81   0.39   2.20

原因

Ext4 ファイルシステムが dioread_nolock オプションと nodelalloc オプションを使用してマウントされている場合、unwritten extents と呼ばれる 4 KB のダーティページがカーネルに多数生成されます。Ext4ファイルシステムの処理ロジックの欠陥により、これらのページは書き戻される前にヒュージページにマージされず、小さなページとして処理されます。Perf ツールを使用してカーネルのページキャッシュ書き戻しプロセスを監視すると、プロセスが Ext4 ファイルシステムの ext4_writepages 関数によって実行されていることがわかります。4 KB のダーティページの検索とマッピングにかなりの時間が費やされ、ファイルの書き込みパフォーマンスが非常に低くなります。

解決策