blk-iocost权重限速功能是Alibaba Cloud Linux对cgroup I/O子系统（blkcg）基于权重的磁盘限速功能的改进。它是一种I/O控制器，可以根据应用程序或进程的优先级为块设备上的I/O操作分配带宽，并且可以通过设置权重值来限制特定应用程序或进程对块设备的I/O带宽使用，以便帮助您更好地实现对磁盘I/O资源的控制和管理。
说明 cgroup v1和cgroup v2是Linux内核中的两个不同版本的资源管理功能。在Alibaba Cloud Linux内核中，blk-iocost功能同时支持cgroup v1和v2接口，但通常在一个系统中只有一个版本是被激活和使用的。您可以通过stat -fc %T /sys/fs/cgroup命令查看当前系统使用的是cgroup v1接口还是cgroup v2接口：
接口说明
cost.qos接口
该接口用于开启或关闭blk-iocost功能以及基于延迟（latency）权重限制I/O服务质量（QoS）的速率。是一个可读可写接口，接口文件只存在于blkcg根组，且在不同cgroup中的完整名称不同：
接口配置说明：
每行配置以设备的Major号和Minor号开头，格式为MAJ:MIN（通过lsblk | grep <云盘名称>命令查询设备号），后边衔接其他配置项，说明如下。
enable：是否开启blk-iocost功能。
默认值0：关闭blk-iocost功能。
修改为1：开启blk-iocost功能。
ctrl：控制模式，可选值为auto和user。
auto：系统自动探测设备类型并使用内置参数。
重要 设置ctrl=auto时，如果ECS实例挂载的云盘存储类型为SSD云盘、ESSD云盘或NVMe SSD本地盘等固态存储设备时，需要手动将对应云盘的rotational属性设置为0。blk-iocost可以更准确地估计I/O成本并相应地调整其调度策略，以提高固态存储设备的I/O性能。命令示例如下：
sudo sh -c 'echo 0 > /sys/block/<DISK_NAME>/queue/rotational' #<DISK_NAME>需替换为实际的云盘名称
user：需要用户手动设置以下控制参数。
rpct：读延迟百分比，取值范围为[0,100]。
rlat：读延迟，单位为us。
wpct：写延迟百分比，取值范围为[0,100]。
wlat：写延迟，单位为us。
min：最小速率调整比例，取值范围为[1,10000]。
max：最大速率调整比例，取值范围为[1,10000]。
cost.model接口
该接口用于设置成本模型（cost model）。是一个可读可写接口，接口文件只存在于blkcg根组，且在不同cgroup中的完整名称不同：
接口配置说明：
每行配置以设备的Major号和Minor号开头，格式为MAJ:MIN（通过lsblk | grep <云盘名称>命令查询设备号），后边衔接其他配置项，说明如下。
weight（Alibaba Cloud Linux 3）/cost.weight（Alibaba Cloud Linux 2）接口
该接口可以为每个设备配置权重，也可以修改该整个子组的默认权重（100），范围为[1,10000]。是一个可读可写接口，接口文件只存在blkcg的子组中，且在不同cgroup中的完整名称不同：
Alibaba Cloud Linux 3
在不同cgroup中的完整名称不同：
接口配置说明：
功能限制
仅以下内核版本的Alibaba Cloud Linux镜像支持配置blk-iocost功能：
操作步骤
步骤一：使用cost.qos接口开启blk-iocost功能
场景示例：使用cost.qos接口为设备254:48开启blk-iocost功能，并且当读写请求延迟rlat|wlat有5%超过5ms时，认为磁盘饱和。内核将进行磁盘发送请求速率的调整，调整区间为最低降至原速率的50%，最高升至原速率的150%。cgroup v1接口和cgroup v2接口命令分别如下。
cgroup v1接口
sudo sh -c 'echo "254:48 enable=1 ctrl=user rpct=95.00 rlat=5000 wpct=95.00 wlat=5000 min=50.00 max=150.00" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.cost.qos'
cgroup v2接口
sudo sh -c 'echo "254:48 enable=1 ctrl=user rpct=95.00 rlat=5000 wpct=95.00 wlat=5000 min=50.00 max=150.00" > /sys/fs/cgroup/io.cost.qos'
步骤二：使用cost.model接口设置成本模型
场景示例：使用cost.model接口在设备254:48上使用用户输入的linear建模参数设置模型。cgroup v1接口和cgroup v2接口命令分别如下。
cgroup v1接口
sudo sh -c 'echo "254:48 ctrl=user model=linear rbps=2706339840 rseqiops=89698 rrandiops=110036 wbps=1063126016 wseqiops=135560 wrandiops=130734" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.cost.model'
cgroup v2接口
sudo sh -c 'echo "254:48 ctrl=user model=linear rbps=2706339840 rseqiops=89698 rrandiops=110036 wbps=1063126016 wseqiops=135560 wrandiops=130734" > /sys/fs/cgroup/io.cost.model'
步骤三：使用weight接口修改权重
场景示例：通过步骤一：使用cost.qos接口开启blk-iocost功能或步骤二：使用cost.model接口设置成本模型配置cost.qos或cost.model接口开启blk-iocost功能之后，创建blkcg1（cgroup v1）/cg1（cgroup v2）控制组并使用cost.weight（cgroup v1）/weight（cgroup v2）接口将控制组的默认权重修改为50，然后设置控制组在设备254:48上的权重为50，cgroup v1接口和cgroup v2接口命令分别如下。
cgroup v1接口
sudo mkdir /sys/fs/cgroup/blkio/blkcg1 # 创建控制组blkcg1
sudo sh -c 'echo "50" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkcg1/blkio.cost.weight' # 将默认权重修改为50
sudo sh -c 'echo "254:48 50" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkcg1/blkio.cost.weight' #将设备上的权重设置为50
cgroup v2接口
Alibaba Cloud Linux 2
sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cg1 # 创建控制组cg1
sudo sh -c 'echo "50" > /sys/fs/cgroup/cg1/io.cost.weight' # 将默认权重修改为50
sudo sh -c 'echo "254:48 50" > /sys/fs/cgroup/cg1/io.cost.weight' #将设备上的权重设置为50
Alibaba Cloud Linux 3
sudo mkdir /sys/fs/cgroup/cg1 # 创建控制组cg1
sudo sh -c 'echo "50" > /sys/fs/cgroup/cg1/io.weight' # 将默认权重修改为50
sudo sh -c 'echo "254:48 50" > /sys/fs/cgroup/cg1/io.weight' #将设备上的权重设置为50
常用监测工具
blk-iocost需要能够监控和评估系统的I/O性能，可以通过以下工具或接口来监测I/O资源的使用情况，以便帮助您更好地理解和调优I/O资源的使用情况。
iocost monitor脚本
Linux内核源码中的tools/cgroup/iocost_monitor.py脚本基于drgn调试器可以直接获取内核参数进行I/O性能数据的监控输出。脚本使用方式如下。
首先确保安装drgn调试器。示例命令：
sudo pip3 install drgn
更多关于drgn的信息，请参见drgn。
（可选）下载 iocost_monitor.py。
如果您没有下载完整的Linux内核源码，需要从Linux内核的公共仓库克隆或下载 iocost_monitor.py 脚本。示例命令：
wget https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/plain/tools/cgroup/iocost_monitor.py
运行 iocost_monitor.py脚本。示例命令（以vdd云盘为例）：
sudo python3 ./iocost_monitor.p vdd
返回结果示例如下。
vdd RUN per=500.0ms cur_per=3930.839:v14620.321 busy= +1 vrate=6136.22% params=hdd
active weight hweight% inflt% dbt delay usages%
blkcg1 * 50/ 50 9.09/ 9.09 0.00 0 0*000 009:009:009
blkcg2 * 500/ 500 90.91/ 90.91 0.00 0 0*000 089:091:092
cgroup v1接口下的blkio.cost.stat接口
Alibaba Cloud Linux内核提供了在cgroup v1接口下的blk-iocost统计接口，该接口文件中记录了每个受控制的设备的QoS数据。查看该接口文档的命令如下。
cat /sys/fs/cgroup/blkio/blkcg1/blkio.cost.stat
返回结果示例如下。
254:48 is_active=1 active=50 inuse=50 hweight_active=5957 hweight_inuse=5957 vrate=159571
ftrace监测工具
Alibaba Cloud Linux内核提供了blk-iocost相关的ftrace工具。对于 blk-iocost 功能，ftrace可以帮助捕捉调度器的决策过程，详细跟踪I/O请求的处理，从而提供深入的性能分析。使用方式如下。
将enable属性设置为1，开启ftrace工具。
sudo sh -c 'echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/iocost/enable'
查看信息输出接口。
sudo cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
返回结果示例如下。
dd-1593 [008] d... 688.565349: iocost_iocg_activate: [vdd:/blkcg1] now=689065289:57986587662878 vrate=137438 period=22->22 vtime=0->57986365150756 weight=50/50 hweight=65536/65536
dd-1593 [008] d.s. 688.575374: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1
<idle>-0 [008] d.s. 688.608369: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1
dd-1594 [006] d... 688.620002: iocost_iocg_activate: [vdd:/blkcg2] now=689119946:57994099611644 vrate=137438 period=22->26 vtime=0->57993412421644 weight=250/250 hweight=65536/65536
<idle>-0 [008] d.s. 688.631367: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1
<idle>-0 [008] d.s. 688.642368: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1
<idle>-0 [008] d.s. 688.653366: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1
<idle>-0 [008] d.s. 688.664366: iocost_ioc_vrate_adj: [vdd] vrate=137438->137438 busy=0 missed_ppm=0:0 rq_wait_pct=0 lagging=1 shortages=0 surpluses=1