2010-4-13 pdflush 之 balance_dirty_pages_ratelimited 之ratelimit_pages

ratelimite_pages、 write_trunk 的计算

对于ratelimit_pages ，代码中的注释为 "After a CPU has dirtied this many pages, balance_dirty_pages_ratelimited will look to see if it needs to force writeback or throttling" 。

即：当一个cpu 弄脏了这么多页后， balance_dirty_pages() 函数将会检查是否需要回写。而要求的回写量 write_trunk ，则由函数 sync_writeback_page() 计算得出，其全部代码为：

static inline long sync_writeback_pages(void)

{

return ratelimit_pages + ratelimit_pages / 2;

}

即，write_trunk = 1.5 * ratelimit_pages ， 1.5 倍的原因是： "It should be somewhat larger than RATELIMIT_PAGES to ensure that reasonably large amounts of I/O are submitted" ，即回写量应该比 ratelimit_pages 大，确保合理数目的 I/O 被提交。

ratelimit_pages初始化为 32 页，但系统在启动过程中会通过调用函数 set_ratelimit() 来根据系统环境重新设定（ start_kernel()-->page_writeback_init()-->set_ratelimit() ）。

set_ratelimit()函数的代码很少，全部代码如下所示：

ratelimit_pages = total_pages / (num_online_cpus() * 32);

if (ratelimit_pages < 16)

ratelimit_pages = 16;

if (ratelimit_pages * PAGE_CACHE_SIZE > 4096 * 1024)

ratelimit_pages = (4096 * 1024) / PAGE_CACHE_SIZE;

    

其中total_pages 为 "The total number of pages in the machine" ，由此可知 ratelimit_pages 是系统中页总数的 3% 在每个 cpu 上的分量，且不小于 16 页，不大于 1024 页。

设定一个这样的量的目的是："Here we set ratelimit_pages to a level which ensures that when all CPUs are dirtying in parallel, we cannot go more than 3% (1/32) over the dirty memory thresholds before writeback cuts in." ，即：当多个 cpu 并行的使页变脏时，确保超出脏页阈值的脏页不会达到系统页数的 3% 。

一开始，我看到注释，怎么都想不通，" we cannot go more than 3% (1/32)  over the dirty memory thresholds  before writeback cuts in "是什么意思， " over the dirty memory thresholds "体现在什么地方。结合 balance_dirty_pages() 函数的流程，我想我终于明白了，为什么说“ 超出脏页阈值的脏页不会达到系统页数的3% ”，并且对 balance_dirty_pages_ratelimited()函数有了新的理解。

balance_dirty_pages()函数在调用 write_inodes() 之前会检测系统中的脏页是否超过了脏阈值。只有在超过脏页阈值的情况下，才会调用 write_inodes() 回写数量为 1.5*ratelimit_pages 的一些页，而 ratelimit_pages 正是系统中总页数的 3% 在每个 cpu 上的分量。

但是，在超出了脏阈值后，回写1.5*ratelimit_pages 个页，并不能保证“ 超出脏页阈值的脏页不会达到系统页数的3% ”。

那么怎样才能保证这一点呢？最简单的办法就是每写脏一页就检查是否超过了脏阈值，如果超过了就回写。但是每写一页就检查势必会降低系统性能，于是系统设定了一个“频率限制”，用以限制balance_dirty_pages() 函数的调用，即 "so try to avoid calling it too often (ratelimiting)" ，而这个“ ratelimiting ”又是通过 ratelimit_pages 来实现的。

balance_dirty_pages_ratelimited_nr()函数每次调用时，对一个 per_cpu 变量 ratelimit 进行加一操作，当这个 ratelimit 达到 ratelimit_pages 后，就将其清 0 ，并调用 balance_dirty_pages() 函数， balance_dirty_pages() 函数将检查脏页数是否超过了脏阈值，然后再进行进一步处理。即：每次写脏系统所有页 3% 在 cpu 上的分量，就检查一次脏页是否超过了脏阈值，这样就可以确保“ we cannot go more than 3% (1/32) over the dirty memory thresholds ”了。