並發寫入相同檔案導致磁碟 I/O 效能下降

Question

我正在對來自多個進程的並發磁碟 I/O 進行基準測試，並且在寫入同一檔案或不同檔案時獲得非常不同的結果。因為我使用的是 O_DIRECT，所以我沒有預料到這種差異。

使用的腳本：

#!/bin/sh
set -eu
nprocs=$1
for i in $(seq $nprocs)
do
    target=test_file$i
    [[ "${2:-}" == "same" ]] && target=test_file
    echo $(date) - Run $i/$nprocs $(dd if=/dev/zero of=$target bs=2k count=128000 oflag=direct 2>&1) &
done

結果：

# iostat while running: sh mkfile.sh 10
vg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.39    0.00    9.62   12.09    0.00   77.89

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     0.00    0.00 11016.00     0.00 33409.50     6.07    81.36    0.12    0.00    0.12   0.09 100.00


# iostat while running: sh mkfile.sh 10 same
vg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.51    0.00    7.95    4.87    0.00   86.67

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     0.00    0.00 7780.00     0.00 16362.00     4.21     0.75    0.10    0.00    0.10   0.10  74.90

差異可以在 W/S、11016.00（多文件）和 7780.00（單文件）上看到。因為 dd 使用 O_DIRECT，所以無論寫入相同的物理區域，我都不希望有任何類型的內核級鎖定，avgqu-sz 較低且 %util 未達到 100%，因此我無法進行物理 I/O 爭用任何一個。

我一定在這裡錯過了一些非常微不足道的東西:)

您知道 IOPS 率低得多的原因嗎？