*より大きい*事前に割り当てられたファイルに同じデータを書き込むのが遅いのはなぜですか？

4 * 4KBチャンクをファイルに書き込みます。 4ブロックではなく9ブロックにファイルを事前に割り当てると、fallocate()常に約50％遅くなります。なぜ？

事前に割り当てられたブロック8と9の間にカットオフがあるようです。また、最初と2番目のブロック書き込みが常に遅い理由も疑問に思います。

このテストは私が使用しているいくつかのファイルコピーコードから得られました。からインスピレーションを受けるこの質問はddO_DSYNC、ディスク書き込みの実際の進行状況を測定できるように書き込みを使用しています。 （完全なアイデアは、最小の待ち時間を測定するために小さなチャンク複製を開始し、適応的にチャンクサイズを増やしてスループットを増やすことです。）

私は回転するハードドライブを搭載したノートパソコンでFedora 28をテストしています。以前のバージョンのFedoraからアップグレードされたため、ファイルシステムはまったく新しいものではありません。私はファイルシステムのデフォルトを操作したことがないと思います。

• カーネル: 4.17.19-200.fc28.x86_64
• ファイルシステム：ext4、LVM。
• マウントオプション：rw、relatime、seclabel
• フィールドtune2fs -l
  • デフォルトのマウントオプション：user_xattr acl
  • ファイルシステム機能：has_journal ext_attr resize_inode dir_indexファイルタイプneed_recovery範囲64ビットflex_bg sparse_extra大容量ファイルhuge_file dir_nlink extra_isize
  • ファイルシステムフラグ：signed_directory_hash
  • ブロックサイズ：4096
  • フリーブロック：7866091

時間ソースstrace -s3 -T test-program.py:

openat(AT_FDCWD, "out.tmp", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC|O_DSYNC|O_CLOEXEC, 0777) = 3 <0.000048>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.036378>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033380>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033359>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033399>
close(3)                                = 0 <0.000033>
openat(AT_FDCWD, "out.tmp", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC|O_DSYNC|O_CLOEXEC, 0777) = 3 <0.000110>
fallocate(3, 0, 0, 16384)               = 0 <0.016467>
fsync(3)                                = 0 <0.000201>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033062>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.013806>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.008324>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.008346>
close(3)                                = 0 <0.000025>
openat(AT_FDCWD, "out.tmp", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC|O_DSYNC|O_CLOEXEC, 0777) = 3 <0.000070>
fallocate(3, 0, 0, 32768)               = 0 <0.019096>
fsync(3)                                = 0 <0.000311>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.032882>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.010824>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.008188>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.008266>
close(3)                                = 0 <0.000012>
openat(AT_FDCWD, "out.tmp", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC|O_DSYNC|O_CLOEXEC, 0777) = 3 <0.000050>
fallocate(3, 0, 0, 36864)               = 0 <0.022417>
fsync(3)                                = 0 <0.000260>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.032953>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033265>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033317>
write(3, "\0\0\0"..., 4096)             = 4096 <0.033237>
close(3)                                = 0 <0.000019>

テストプログラム.py:

#! /usr/bin/python3
import os

# Required third party module,
# install with "pip3 install --user fallocate".
from fallocate import fallocate

block = b'\0' * 4096

for alloc in [0, 4, 8, 9]:
    # Open file for writing, with implicit fdatasync().
    fd = os.open("out.tmp", os.O_WRONLY | os.O_DSYNC |
                            os.O_CREAT | os.O_TRUNC)

    # Try to pre-allocate space
    if alloc:
        fallocate(fd, 0, alloc * 4096)

    os.write(fd, block)
    os.write(fd, block)
    os.write(fd, block)
    os.write(fd, block)

    os.close(fd)