[Linux Kernel Block Layer第一篇] block layer架构设计
目录
1. single queue架构
2. multi-queue架构（blk-mq)
3. 问题
随着SSD快速存储设备的发展，内核社区越发发现，存储的性能瓶颈从硬件存储设备转移到了内核block layer，主要因为当时的内核block layer是single hw queue的架构，导致cpu锁竞争问题严重，本文先提纲挈领的介绍内核block layer的架构演进，然后根据最新的架构研究内核源码的实现细节，直击内核block layer本质原理。
1. single queue架构
可以看到整个block layer只有一个硬件派发队列（相对于软件派发队列而言，下面讲到multi-queue架构就知道了），太多了竞争导致性能下降：
2. multi-queue架构（blk-mq)
为了避免多cpu导致的锁竞争，当前内核引入了multi-queue架构，有几层含义：
1. 两层的queue架构
per-cpu的software queue，避免cpu锁竞争
2. hardware queue
充分发挥快速存储设备的并发能力，块设备驱动支持配置多个hardware queue
3. 问题
看到上面架构图之后我们会想到很多的问题：
- block layer怎么支持配置hardware queue的数量和队列深度？
- 如果存在多个hardware queue时，怎么管理software queue和hardware queue的映射关系
- block layer什么时候将software queue数据转发到hardware queue，以及hardware queue是怎么转发数据到block driver
- blk-mq架构内核是支持io scheduler算法的：比如kyber或者mq-deadline，这种调度算法引入之后，调度算法内部的队列和上图中software queue是什么关系？
上述问题在后续的分析文章当中都会一一得到答案。