Linux历史IO：演变、监控与优化 Linux操作系统作为服务器领域的中流砥柱，其IO（输入/输出）系统的性能优化一直是开发者与系统管理员关注的焦点

    了解Linux历史IO的演进过程、当前监控工具以及优化方法，对于提高系统整体性能和稳定性至关重要

     一、Linux IO模型的演进 Linux的IO模型经历了从阻塞IO到非阻塞IO、再到IO多路复用及异步IO的演变过程

     1.阻塞IO（Blocking IO） 早期的Linux系统中，IO操作通常是阻塞的

    当一个进程发起IO请求时，该进程会被挂起，直到操作完成才会继续执行

    阻塞IO模型虽然编程简单，但在IO密集型应用中，大量阻塞进程会导致系统资源的浪费

     阻塞IO的优点在于编程简单，适合小型、低并发应用

    然而，其性能瓶颈明显，不能充分利用系统资源，多线程并发会带来额外开销，扩展性差

     2.非阻塞IO（Non-blocking IO） 为了提高效率，Linux引入了非阻塞IO模式

    在这种模式下，如果IO操作无法立即完成，调用会立即返回，而不是将进程挂起

    进程可以继续执行其他任务，并在稍后重试

     非阻塞IO避免了应用程序被阻塞，提高了单线程的并发能力

    然而，频繁轮询会浪费CPU资源，复杂的状态管理增加了编程难度

     3.IO多路复用（IO Multiplexing） IO多路复用通过select、poll和epoll函数，让一个进程能够同时监视多个文件描述符上的事件，从而在一个线程中高效地管理多个IO请求

    epoll是目前应用最为广泛的IO复用机制之一，它解决了select和poll随着文件描述符数量增加而性能下降的问题

     IO多路复用的优点在于性能较好，适用于处理大量连接的网络服务器

    然而，其复杂度较高，需管理事件循环和状态

     4.异步IO（Asynchronous IO） 异步IO允许进程发起非阻塞IO请求，并通过回调函数或信号通知来处理完成的IO操作

    Linux中的AIO实现基于libaio库

     异步IO的优点在于非阻塞，完全异步，能够高效利用系统资源

    然而，其扩展性差，某些实现上的限制导致未广泛采用

    例如，因为只支持O_DIRECT标记，只在数据库领域有一些应用

     5.io_uring 鉴于AIO的诸多问题，Linux内核5.1版采用了io_uring内核接口来解决Linux AIO的不足

    io_uring通过使用submission queue（SQ）和completion queue（CQ）两个环形缓冲区实现高效的IO操作

    其核心思想是通过减少系统调用次数和上下文切换来提高IO性能，从而更好地配合现代高速IO设备

     io_uring的优点在于高性能，适合高并发、高吞吐量场景，编程模型也相对简单

     二、Linux IO监控工具 在Linux系统中，有多种工具可用于监控IO使用情况，帮助及时发现和解决IO性能问题

     1.iostat iostat是一个系统监控工具，可以用来查看CPU使用率、内存使用率和磁盘IO使用情况等

    通过iostat命令可以查看整个系统的IO情况，包括设备的IO负载、传输速率以及设备的平均响应时间等信息

     2.vmstat vmstat命令用于显示系统的虚拟内存统计信息，包括CPU使用率、内存使用率和IO使用情况等

    通过查看vmstat命令的输出可以了解系统中磁盘IO的情况，包括读写速率、等待IO的进程数等

     3.dstat dstat是一个全能的系统监视工具，可以实时查看系统的资源使用情况，包括CPU、内存、网络和磁盘IO等

    使用dstat命令可以查看磁盘IO的读写速率、等待IO的进程数以及磁盘IO的请求队列长度等信息

     4.iotop iotop是一个类似于top命令的实时系统监视工具，可以用来查看系统中磁盘IO使用情况

    使用iotop命令可以查看磁盘IO的读写速率、IO占用CPU的百分比以及IO占用内存的百分比等信息

     5.sar sar命令是sysstat工具包的一部分，用于报告系统的各种资源使用情况，包括IO、CPU、内