trudyniisiТруды НИИСИSRISA Proceedings2225-73493033-6422НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» - НИИСИ10.25682/NIISI.2025.4.0005trudyniisi-128Research ArticleВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫCOMPUTING SYSTEMS AND THEIR COMPONENTSОптимизация ввода-вывода с помощью кеширующих блочных устройств в среде GNU/LinuxOptimizing Input/Output using caching block devices in GNU/Linux environmentПрилипкоА. Г.PrilipkoA. G.aleksey.prilipko@gmail.comРоманюкС. Г.RomanyukS. G.sgrom@niisi.ras.ruСамборскийД. В.SamborskiyD. V.samborsky_d@fastmail.comНИЦ «Курчатовский институт» - НИИСИRussian Federation202530122025154МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ3135Copyright © Прилипко А.Г., Романюк С.Г., Самборский Д.В., 20252025Прилипко А.Г., Романюк С.Г., Самборский Д.В.Prilipko A.G., Romanyuk S.G., Samborskiy D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.t-niisi.ru/jour/article/view/128

Современные устройства хранения данных имеют широкий диапазон основных характеристик: объёма, пропускной способности, и скорости записи. В силу физических ограничений в одном устройстве невозможно достичь максимальных значений всех этих характеристик. Тем не менее, совместное использование разных типов накопителей часто позволяет оптимизировать производительность операционной системы для решения прикладных задач. Ядро ОС GNU/Linux позволяет создавать композитные устройства блочного ввода-вывода, такие как программные массивы накопителей данных (RAID-устройства) и кеширующие программные устройства. В данной статье выполнен анализ системных средств и ядра ОС GNU/Linux с целью поиска стратегии повышения производительности аппаратно-программной конфигурации подсистемы ввода-вывода.

. Modern data storage devices vary widely in their key characteristics: capacity, throughput, and write latency. Due to physical limitations, no single device can maximize all of these characteristics simultaneously. However, combining different types of storage often makes it possible to optimize operating system performance for specific application workloads. The GNU/Linux kernel enables the creation of composite block I/O devices, including software RAID arrays and caching devices. This article presents an analysis of system tools and GNU/Linux kernel capabilities, with the goal of developing an algorithm for determining the optimal hardware-software configuration of the I/O subsystem.

ввод-вывод данныхLinuxRAIDdm-cachedm-writecacheinput-outputLinuxRAIDdm-cachedm-writecacheReferencesСайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: RAID». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/dm-raid.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: RAID». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/dm-raid.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Cache». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/cache.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Cache». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/cache.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Write cache». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/writecache.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Write cache». https://www.kernel.org/doc/Documentation/device-mapper/writecache.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Cache policies». https://www.kernel.org/doc/Documentation/admin-guide/device-mapper/cache-policies.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Device Mapper: Cache policies». https://www.kernel.org/doc/Documentation/admin-guide/device-mapper/cache-policies.txt (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Memory Management». https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/mm/index.html (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «Memory Management». https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/mm/index.html (дата обращения 19.12.2025)А.Б. Бетелин, Г.А. Прилипко, А.Г. Прилипко, С.Г. Романюк, Д.В. Самборский. Динамический анализ и оптимизация ввода-вывода в среде виртуализации GNU Linux/QEMU/KVM. «Труды НИИСИ РАН», т.14 (2024), №1, 25-32А.Б. Бетелин, Г.А. Прилипко, А.Г. Прилипко, С.Г. Романюк, Д.В. Самборский. Динамический анализ и оптимизация ввода-вывода в среде виртуализации GNU Linux/QEMU/KVM. «Труды НИИСИ РАН», т.14 (2024), №1, 25-32Сайт утилиты vmtouch. https://hoytech.com/vmtouch (дата обращения 19.12.2025)Сайт утилиты vmtouch. https://hoytech.com/vmtouch (дата обращения 19.12.2025)Сайт утилиты vmprobe. https://vmprobe.com/intro (дата обращения 19.12.2025)Сайт утилиты vmprobe. https://vmprobe.com/intro (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «RAM block device driver». https://www.kernel.org/ doc/html/latest/admin-guide/blockdev/ramdisk.html (дата обращения 19.12.2025)Сайт документации ядра Linux, раздел «RAM block device driver». https://www.kernel.org/ doc/html/latest/admin-guide/blockdev/ramdisk.html (дата обращения 19.12.2025)Сайт утилиты Flexible I/O tester (FIO). https://fio.readthedocs.io/en/latest/index.html (дата обращения 19.12.2025)Сайт утилиты Flexible I/O tester (FIO). https://fio.readthedocs.io/en/latest/index.html (дата обращения 19.12.2025)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.