Optimering af Linux pipe-gennemstrømning

Formålet er at måle og optimere data­gennemstrømningen gennem Linux pipes ved trinvis at forbedre et testprogram og bruge perf til profilering.

Skrivning/læsning med write/read opnår kun omkring 3,5GiB/s, fordi pipes er cirkulære buffere med 4KiB-sider og kræver kopiering og side­allokering i kernen.

Ved at bruge vmsplice og splice til zero-copy overførsler undgås kerne­kopiering, hvilket øger hastigheden til ca. 32GiB/s.

get_user_pages_fast (iov_iter_get_pages) udtrækker struct page-referencer fra bruger­hukommelse, og ved at anvende 2MiB huge pages reduceres overhead yderligere og giver ~50 % bedre ydelse.

Ved at bruge nonblock-flag og busy looping i stedet for at vente på wakeups fjernes synkroniserings­ventetid, så gennem­strømningen når ~62GiB/s mod fuld CPU-udnyttelse.

Optimeringsrejsen demonstrerer vigtige emner inden for højtydende I/O: zero-copy, ring­buffere, paging, side­allokering og synkroniserings­omkostninger.