io_uring 介绍

hang.yan@hotmail.com (涯余) — Fri, 27 Nov 2020 11:18:00 +0800

这几年内核带来了很多革命性的新特性。一个是 ebpf, 现在主要被广泛应用于网络处理，性能分析等领域。另一个是 io_uring, 带来了真正的全异步IO。本文将对 io_uring 做简要介绍。

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在 io_uring 之前，只有 aio 这个异步框架。为什么要重新弄一套，是因为 aio 自身限制比较多，比如:

只支持 direct_io.而O_DIRECT要求bypass缓存和size对齐等，直接影响了很多场景的使用。而对buffered IO，其表现为同步。
即使满足了所有异步IO的约束，有时候还是可能会被阻塞，例如，等待元数据IO，或者存储设备的请求槽位都正在使用等等。
存在额外的开销，每个IO提交需要拷贝64+8字节，每个IO完成需要拷贝32字节，这在某些场景下影响很可观。在使用完成event的时候需要非常小心，否则容易丢事件。IO总是需要至少2个系统调用（submit + wait-for-completion)，在spectre/meltdown开启下性能下降非常严重。

aio本身扩展性也很差，很多基于aio的开发也经常需要用dirty hack的方式来满足自己的需求。Linux 自己对它的评价也不好:

So I think this is ridiculously ugly.

AIO is a horrible ad-hoc design, with the main excuse being “other, less gifted people, made that design, and we are implementing it for compatibility because database people — who seldom have any shred of taste — actually use it”.

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