Алексей Федорчук - Священные войны мира FOSS

По своему сугубо пользовательскому опыту я бы сказал, что разницы в быстродействии на пользовательских задачах между Linux и FreeBSD органолептически обычно не просматривается. За двумя исключениями, первое из которых – файловые операции.

Очевидно, что на производительность файловых операций каждой ОС влияют два фактора – реализация взаимодействия с дисковой подсистемой (для десктопа – конкретно с интерфейсом ATA) и организация поддерживаемой файловой системы (систем). И вот тут-то FreeBSD оказывается в невыгодном по сравнению с Linux положении.

Выше упоминалось, что за счет CAM во FreeBSD (речь идет о 5-й ветке) достигается универсализм в работе с дисковыми контроллерами – у меня создалось впечатление, что ей вообще безразлично, на каком конкретно контроллере сидит диск (лишь бы он опознавался BIOS'ом – но и это необходимо только для загрузки с него ядра). Однако за универсализм приходится платить. И похоже, что в данном случае расплата наступает в виде снижения быстродействия дисковых операций – хотя достоверной информации по данному вопросу я не нашел, исходя из общих соображений, это выглядит похожим на правду.

Такова первая сторона вопроса. Вторая – файловая система FreeBSD, каковыми являются UFS и (по умолчанию в 5-й ветке) ее усовершенствованная модернизация UFS2. Традиционно в этой ОС обе используются в частично синхронном режиме (noasync mode), когда изменения метаданных файлов записываются на диск немедленно, а изменения блоков данных – кэшируются в оперативной памяти.

В Linux принята другая модель работы с ATA-дисками: разные типы контроллеров имеют (или не имеют) собственную поддержку в ядре. Что исключает использование явно не поддерживаемых устройств, зато для поддерживаемых, судя по всему, обеспечивает большее быстродействие. Файловые же системы (а Linux поддерживает в качестве нативных несколько их разновидностей) по умолчанию все (кроме, возможно, JFS) используются в полностью асинхронном режиме (async mode), когда и данные, и метаданные кэшируются в оперативной памяти.

В результате сочетания указанных факторов файловые операции осуществляются в Linux существенно быстрее, нежели во FreeBSD. Собственно, я всегда это подозревал, но только серия измерений показало, насколько отставание FreeBSD 5-й ветки в этом плане существенно – положение не спасает даже механизм SoftUpdates, призванный повысить и надежность, и производительность манипуляций над файлами. К слову сказать – во FreeBSD 4-й ветки такого отставания ранее не наблюдалось, что косвенно подтверждает негативное влияние работы с дисковой подсистемой (усугубляющее деградацию именно синхронных операций) – в ней модель CAM не используется (по крайней мере, не использовалась, когда я ею пользовался). А вот в Linux с его исключительно асинхронным использованием файловых систем, по моим наблюдениям, зависимости скорости работы с файлами от производительности дискового железа почти нет.

Второе из обещанных исключений относится к операциям своппинга. Каковые в Linux и FreeBSD выполняются существенно по разному. Для установления чего достаточно посмотреть на вывод команды topв той и другой ОС при среднепользовательской нагрузке. В Linux можно видеть, что при достаточном количестве оперативной памяти процент использования swap-пространства стремится к нулю. Например, на моем ноутбуке с Linux (512 Мбайт памяти) в момент сочинения этих строк, при загруженном KDE, html-редакторе Quanta, konsole, двух экземплярах konqueror и работающем mplayer (воспроизводство mpeg и RealAudio), swap не задействован вообще. На десктопе же с FreeBSD (1 Гбайт памяти) при той же нагрузке задействованная область подкачки меньше 10% почти не опускается.

Это связано с тем, что Linux прибегает к своппингу только при переполнении оперативной памяти, во FreeBSD же на диск в любом случае (даже при избытке RAM) выгружаются страницы памяти, к которым не было обращений в течении некоего промежутка времени. В сущности, оперативная память в этой ОС выступает в качестве своего рода кэша для области подкачки (точнее, для виртуальной памяти вообще). Что эффективно при ограниченном ее объеме и было оправдано в стародавние времена, когда процессоры были медленными, а памяти – мало. Ныне же такая модель использования своппинга в некоторых ситуациях приводит к замедлению работы. Пример – в KDE с большим количеством рабочих столов и периодическим переключением между ними, где такое замедление видно невооруженным глазом.

Все это обуславливает большее объективное (устанавливаемое тестами) и особенно субъективное быстродействие Linux по сравнению с FreeBSD. Хотя должен опять подчеркнуть – речь идет именно о десктопной сфере: на сильно загруженном сервере механизм кэширования FreeBSD может проявить свои сильные стороны, и скоростные соотношения между этими системами, возможно, в ряде случаев окажутся прямо противоположными.