问题描述
我有一个任务来模拟我们目前遇到的一个问题，那就是从旧硬盘驱动器中排出数据。假设我们有 5 个硬盘 H1 ... H5。每个都有特定的容量 Ci 和剩余空间 Ri。而且，我们不希望磁盘达到其全部容量，因此我们需要提出一个调度程序作业，该作业经常从磁盘中排出数据并将其重新定位到其他一些磁盘中。现在的问题是这个排空过程会影响我们系统的工作流程。系统的性能可以通过一些指标来衡量，比如 M1 和 M2。现在，我如何设计一个排空调度程序，它告诉我应该何时以及从哪个磁盘中重新定位多少数据，以便最大限度地减少对 M1 和 M2 的影响？ 我使用 SimPy 在 python 中模拟这个系统。
解决方法
适用于任何现实和实用的场景；性能指标（M1 和 M2）与 CPU 时间或（CPU）调度无关。所有现代（和大多数“非现代”）磁盘控制器都使用 DMA/总线控制来向/从磁盘本身传输数据（不使用任何 CPU 时间进行传输），因此 M1 和 M2 将（主要）取决于磁盘 IO 带宽和不是 CPU 时间。
磁盘控制器的设备驱动程序应该/将支持某种IO优先级；允许“当磁盘控制器没有更重要的事情要做（没有更高优先级的传输）时，磁盘控制器驱动程序要求磁盘控制器传输数据以耗尽磁盘（由文件系统层预先安排）”。换句话说，只要使用低IO优先级就可以实现“空闲时清空磁盘”。
然而；仅此一项是行不通的，“仅在（磁盘）空闲时才消耗”的想法从根本上是有缺陷的。问题是，如果磁盘长时间被重击，它仍然会变满（因为磁盘控制器不断有更高优先级的工作要做），从而导致“没有可用磁盘空间”的临界情况（可能出现故障）。解决办法是让draining的IO优先级取决于磁盘的满度。如果磁盘上有足够的剩余空间（超过某个阈值），则“排空的IO优先级”为最低优先级（以免破坏正常磁盘IO的性能）；如果可用磁盘空间较少，则排空的 IO 优先级成正比，直到您达到“排空的 IO 优先级是可能的最高优先级，因为没有可用磁盘空间”（牺牲正常磁盘 IO 的性能以防止“没有可用空间当您接近这个极端时，所有”都处于临界状态）。基本上，可能类似于“if(Ri >= threshold) { draining_IO_priority = (1.0 - threshold / Ri) * (max_IO_priority - min_IO_priority) + min_IO_priority; } else { draining_IO_priority = min_IO_priority; }”
另请注意，文件系统层（以及磁盘控制器驱动程序和除一些旧的用户空间 API 之外的几乎所有其他内容）主要是事件驱动的。当文件系统收到会导致分配磁盘空间的请求时（例如，由于进程执行“write()”），它通过决定是否需要向磁盘发送“耗尽请求”来响应该事件控制器（除了分配一些磁盘空间）或决定先前的请求是否需要提升 IO 优先级；当文件系统从磁盘控制器接收到“drain request completed”回复事件时，它决定是否需要向磁盘控制器发送另一个排放请求；等考虑到这一点，文件系统层应该使用“高 CPU 调度程序”优先级来快速响应事件（但这与磁盘 IO 优先级无关）。
最后；是的，有一个“IO调度程序”（例如可能内置在磁盘控制器的驱动程序中）；但这希望是一个非常简单的“当一个传输完成时，找到最高优先级的待处理传输并执行下一个”算法，不需要太多思考或复杂性。但是，在某些情况下，这取决于设备（例如，对于旧的“旋转机械磁盘”硬盘，可能会尝试减少/优化寻道时间）。
我想我想说的是，对于一个设计良好的系统，根本不应该存在“排空调度器”。