[转载] 每周推荐阅读 BFQ：实现IO的隔离共享与高吞吐访问

磁盘IO和网络IO隔离与共享是混部应用中基本需求，从早些年的BVC到现在的Matrix，以及Galaxy，或者未来的BS/Mint混部都遇到类似的问题：由于无法有效实现IO级的隔离（包括吞吐隔离、延时隔离、故障/安全隔离，优先预留），磁盘资源只能以盘块为单位进行物理隔离，即使数据集很小的应用也不得不分配整块盘独占，这就导致了大量盘块的存储空间浪费。

精确的IO隔离是很有挑战的，在现实应用中的IO隔离的功能应用主要包括两类：Isolation for Sharing和Isolation for Reservation。Isolation for sharing主要focus在如何提高IO资源的利用率，比如100MB/s的IO资源如何调度才能充分发挥到100%利用率，如果无争抢则单一应用可以全部用完所有的资源。而Isolation for reservation主要focus在hard limit的范畴，比如小流量上线限制不得超过10MB/s，即使剩余90MB/s空闲也不得占用，这一般应用在故障/安全隔离领域，即限制用量在给定的警戒线之内。2008年我在XtreemOS项目中参与cgroup社区所开发cgroup-based disk limitation isolation功能（IBM france的Daniel Lezcano和IBM usa的Serge E. Hallyn主导，他们也是后来container社区的maintainer），就属于Isolation for Reservation的功能，它后来被应用NASA的安全计算网格。期间，我还接触了当时正在和日本一个团队正在竞争进入kernel主干的BFQ disk scheduler，它是Isolation for Sharing类型的一个很棒的工作。其中budage-based fair scheduling的算法可以很好地兼顾隔离和吞吐，不仅仅可以用在disk IO也可以应用在network IO等很多地方。BFQ作者Paolo valente当年还给我发了一份还未发表的详细设计文档，当然后来这些工作都发表在正式的会议和期刊上。

本周推荐阅读的是Paolo valente在2010年发表在IEEE Transactions on Computers上的High Throughput Disk Scheduling with Fair Bandwidth Distribution，首次正式提出BFQ算法。当然后续在2012年还有一篇发表在SYSTOR上的补充版Improving Application Responsiveness with the BFQ Disk I/O Scheduler也可以做深入阅读；另外Paolo也把相关代码开源了。