腾讯工程师重构Linux多交流装备I/O调理：彻底消除全局锁

7月14日消息，腾讯工程师 Kairui Song 最近向 Linux 内核提交了一组 RFC 补丁，旨在彻底重构多个交换设备的 I/O 分配机制。

对于使用交换分层或分层交换处理的复杂服务器场景，这套方案有望显著改善系统性能与可扩展性。

这套补丁引入了一种全新的方法来公平分配多交换设备的I/O负载。其核心改动是完全移除可变的plist和全局锁，进而取消了全局集群缓存。这样一来，分配和轮换可以更加自由地进行。

作为依赖项，该系列还清理并重构了交换设备管理的锁定模式。

此前，每个交换设备都有自己的percpu集群缓存。后来一个提交将集群缓存移到了全局作用域，让所有设备共享同一个全局缓存，以减少对plist的频繁修改。

快速交换分配直接使用每个CPU的集群缓存，设备轮换仍由plist处理。这种设计虽然可行，却引发了多个长期存在的问题。

其中最关键的是，位于设备选择之上的全局CPU集群缓存，与交换分层和分层交换分配等概念存在根本冲突。

plist本身需要plist_requeue()函数来轮换设备以实现轮询，这需要持有swap_avail_lock锁，所有CPU都会争用这把锁。

此外，轮换被认为是慢速路径，为了不触碰plist而采用快慢路径设计，导致了诸多变通方案和设计局限。

新补丁将所有交换设备和新引入的percpu读取器优先级队列，统一由percpu rwsem保护，从而大幅提高了可扩展性。这一设计也为未来的交换分层等新想法做好了铺垫。