linux I/O栈 预习（下）

二、预习下

由于我们在上一篇文章中，描述了比较高层的I/O stack的结构，接下来我们来讲讲底层的结构。

这一节，可能绝大多数的人在实际的工作中，并不是涉及到开发，但也是linux I/O中非常重要的。
那我们就一一列举，来讲讲它们都是什么。
1、Block Layer，在很多年前，我在看SCSI子系统的时候，我那时候就不是太确立Block Layer到底是什么，因为这其中要理解block device、BIO和一系列的request_fn。所以理解block layer应该不是什么简单的事情，因为它是一个很抽象的概念，更不能一言能概括，但是我们能够从图上看出一点，就是经过block layer的多个bio,最终都变成了有序的request，那么我们应该能看出来它可以排序合并bio，并且能够make request from bios。

2、I/O scheduler和blkmq，因为磁盘访问数据寻道和旋转延迟所导致出磁盘访问的一个特性，linux为磁盘设计了特殊的map bios to requests的方式，就叫做I/O scheduler，从这个function的结构来看，一个request从init到build之间的时差是用来map bios的，这个时差对于I/O scheduler是不可控的，linux i/o stack为此提供了一个专属的方法，被叫做blk_plug和blk_unplug，即从上层来派发bios的时候，上层是知道某些bios是需要并且可以做合并和排序的，那么就需要上层来plug这个bios seq，由unplug来触发build request，这个过程通常需要block device之间或和LIO/VFS配合实现。
blkmq:是linux为那些不需要做I/O scheduler的设备所设计的新的队列模型，具有高并发的特性，适用于新型的nvme ssd等具有高hardware queue depth的设备，由于几乎不再依赖blk_plug等增加latency的处理流程，这种I/O队列模型的性能会非常高。

3、scsi mid layer：scsi子系统一直是支持存储协议的big子系统，就连其内部也分为high layer、mid layer和low layer。这三层的特点就好像殖民地时期的殖民地结构，其中high layer扮演者那些殖民者，他们对当地并不熟悉，需要在当地建立傀儡政权，来保证其统治地位，也就是scsi子系统中的high layer用来实现的scsi disk，scsi tape，scsi cdrom，这种scsi高级特性的设备描述，他们是不管当地是什么情况，用同一的方式来发布scsi cmd。为了保证scsi high layer的命令得以执行，那么scsi subsystem中的傀儡政权，也就是scsi结构网络层，scsi mid layer构建了一个等级森严的拓扑方式：host:channel:target:lun，而且必须要所有的low layer都必须遵循这种拓扑方式，虽然说这种方式很残忍，甚至来说在一个host被注册的时候，它直接能和low layer通信的方式也显得很露骨（比如：slave_configure等)，但是还有事一批的喜欢当slave的公司做出了无数的scsi low layer的产品，这其中比较著名的是：mpt3sas(lsi)，pm8001(pmc)，qla2xxx(qlogic)等吧，这些商品一般就是大家比较熟知的sas hba,raid card,fc hba等，所以没有谄媚就没有暴力，他们记住做硬件产品一定要抱个和scsi这样粗的大腿，做出来就不愁卖。但是这些年scsi也没有那么好过了，因为这充满等级森严的scsi mid layer的存储I/O，必须要求所有的scsi deivce去dispatch cmd都必须是一个接口到low layer，导致了单个scsi host没办法发挥新型介质nand flash的所有性能，让新的协议nvme大行其道，好比共产主义给殖民地同志们带来的希望，大家纷纷要突破scsi host的牢笼，那么scsi的命运如何，未来到底会不会被nvme所取代，我们拭目以待。

【本文只在51cto博客作者 "底层存储技术" https://blog.51cto.com/12580077 个人发布，公众号发布：存储之谷】，如需转载，请于本人联系，谢谢。