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什么是 ‘Block Layer I/O Scheduling’？解析 `deadline` 与 `mq-deadline` 算法如何合并磁盘读写请求？

尊敬的各位同仁，下午好！ 今天，我们将深入探讨一个在操作系统内核中至关重要，但往往被应用程序开发者所忽视的领域——块层I/O调度（Block Layer I/O Scheduling）。这是一个关于如何高效管理和优化磁盘或固态硬盘（SSD）读写操作的艺术与科学。我将以编程专家的视角，为大家剖析其核心机制，特别是聚焦于Linux内核中经典的 deadline 算法以及为现代高性能存储而生的 mq-deadline 算法，并详细解析它们如何合并磁盘读写请求。 一、 块层I/O调度：为什么我们需要它？ 在计算机系统中，CPU、内存与存储设备之间存在着巨大的性能鸿沟。CPU以纳秒级进行操作，内存以几十到几百纳秒级响应，而传统的机械硬盘（HDD）则以毫秒级响应I/O请求。即使是现代的固态硬盘（SSD）和NVMe设备，其内部并行度高，但单个I/O请求的延迟也远高于CPU和内存。 当多个进程同时向存储设备发出读写请求时，如果没有一个智能的协调机制，这些请求将以它们到达的任意顺序被发送到硬件。这会导致以下问题： 低效率的机械臂移动（针对HDD）：对于HDD，随机访问是性能杀手。每次磁头从一个磁道移动到 …

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解析 ‘Block-level Function Declaration’：为什么在 if 块里声明函数是 JS 历史上最大的坑？

技术讲座：深入解析 JavaScript 中的“块级函数声明”及其历史遗留问题 引言 在 JavaScript 的早期版本中，有一个被广泛认为是语言历史上最大的坑——块级函数声明（Block-level Function Declaration）。这一特性在 JavaScript 1.0 中首次引入，但在后续版本中逐渐被废弃。本文将深入探讨这一特性为何被称为“史上最大的坑”，并分析其带来的影响和解决方法。 块级函数声明简介 块级函数声明是指在一个代码块（如 if、for、while 等）中声明的函数。在 JavaScript 1.0 及更早版本中，块级函数声明的声明周期被限定在所在的代码块内，这意味着函数只能在声明它的代码块中使用。下面是一个简单的示例： if (true) { function sayHello() { console.log(‘Hello, world!’); } } sayHello(); // 抛出错误：sayHello 未定义 在上面的代码中，sayHello 函数只能在 if 代码块内部使用，否则会抛出错误。 块级函数声明的缺陷 尽管块级函数声明在某些情况下 …

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如何利用‘块级作用域’（Block Scope）解决经典的 `setTimeout` 循环索引问题？

技术讲座：利用块级作用域解决 setTimeout 循环索引问题 引言 在JavaScript编程中，setTimeout 函数是一个常用的异步编程工具，用于在指定的延迟时间后执行一个函数。然而，当我们在循环中使用 setTimeout 时，经常会遇到一个经典的问题：循环索引值不正确。这个问题困扰了许多开发者，但幸运的是，我们可以利用块级作用域来解决这个问题。本文将深入探讨如何利用块级作用域解决 setTimeout 循环索引问题。 循环索引问题 首先，让我们通过一个简单的例子来理解这个问题的本质。 for (var i = 0; i < 3; i++) { setTimeout(function() { console.log(i); }, 1000 * i); } 在这个例子中，我们期望在每次延迟后打印出当前的索引值 0、1 和 2。然而，实际输出却是 3、3 和 3。这是因为 setTimeout 中的回调函数在循环结束后才执行，此时循环的索引值已经变成了 3。 块级作用域 为了解决这个问题，我们需要引入块级作用域的概念。块级作用域是由大括号 {} 创建的，它允许我们在一个 …

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Inline-Block 间隙问题：HTML 空白符在行内格式化上下文中的渲染宽度

好的，让我们开始吧。 Inline-Block 间隙问题：HTML 空白符在行内格式化上下文中的渲染宽度 大家好，今天我们来深入探讨一个前端开发中经常会遇到的问题：inline-block元素之间的间隙。这个问题看似简单，但其根源涉及到HTML空白符在行内格式化上下文中的渲染方式，以及浏览器对这些空白符的处理规则。理解这些机制，才能真正解决这个问题，并避免在布局中出现不必要的麻烦。 1. 行内格式化上下文 (Inline Formatting Context, IFC) 首先，我们需要了解什么是行内格式化上下文。简单来说，IFC是CSS视觉格式化模型中的一种，用于控制行内级别元素（例如inline、inline-block、inline-table）的布局。在IFC中，元素会水平排列，并在垂直方向上对齐。 特性: 元素水平排列。 元素在垂直方向上对齐（vertical-align属性控制）。 行高（line-height）决定了行框的高度。 文本和行内元素会被放置在行框中。 如果一行放不下所有元素，元素会被换行。 2. HTML 空白符的种类与渲染 HTML文档中，空白符包括空格（`） …

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Vue 3的Block Tree（块树）机制：实现细粒度更新与Patching性能的提升

Vue 3 的 Block Tree：实现细粒度更新与 Patching 性能的提升 大家好，今天我们来深入探讨 Vue 3 中一项至关重要的优化技术：Block Tree。它在 Vue 3 性能提升中扮演着核心角色，通过将模板划分为独立的静态和动态区域，极大地提高了更新效率。我们将从 Block Tree 的概念、原理、实现以及与 Vue 2 的对比等方面进行详细讲解，并辅以代码示例，帮助大家理解其背后的机制。 1. Vue 2 的虚拟 DOM 更新瓶颈 在深入 Block Tree 之前，我们首先回顾一下 Vue 2 的虚拟 DOM 更新机制。 Vue 2 使用的是全量对比的 Diff 算法。当数据发生变化时，Vue 2 会创建一个新的虚拟 DOM 树，并将其与旧的虚拟 DOM 树进行比较，找出差异（patches），然后将这些差异应用到真实的 DOM 上。 这种全量对比的方式在小型应用中表现良好，但当应用规模增大，组件数量增多时，其性能瓶颈就会显现出来。即使只有一个很小的改动，Vue 2 仍然需要遍历整个虚拟 DOM 树进行比较，这会消耗大量的计算资源。 举个简单的例子： &lt …

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Pandas DataFrame的内部存储块（Block）布局：优化异构数据访问与类型推断

Pandas DataFrame的内部存储块（Block）布局：优化异构数据访问与类型推断 大家好！今天我们要深入探讨Pandas DataFrame的内部存储结构，特别是关于Block布局的知识。理解Block布局对于优化DataFrame的性能，特别是处理异构数据时，至关重要。 DataFrame的逻辑结构与物理结构 在开始深入Block布局之前，我们先回顾一下DataFrame的逻辑结构和物理结构之间的关系。 逻辑结构： DataFrame在逻辑上是一个表格，由行和列组成。每列可以有不同的数据类型（例如，整数、浮点数、字符串等）。 物理结构： DataFrame在内存中的实际存储方式，决定了数据的访问效率。Pandas提供了多种内部存储方式，其中最重要的一种就是基于Block的存储。 简单来说，你可以把DataFrame想象成一个Excel表格。逻辑结构就是你在Excel里看到的行列排布，物理结构则是Excel文件在硬盘上如何存储这些数据。不同的存储方式会影响打开和读取Excel文件的速度。 为什么需要Block布局？ 传统的DataFrame实现方式，比如将每一列都存储为一个独 …

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Block-State Transformer：混合状态空间模型与滑动窗口注意力以处理无限长序列流

Block-State Transformer：混合状态空间模型与滑动窗口注意力以处理无限长序列流 各位朋友，大家好！今天我们来聊一聊如何处理无限长的序列数据流，特别是如何将状态空间模型（State Space Models, SSMs）和滑动窗口注意力机制巧妙地结合起来，构建一个名为Block-State Transformer（BST）的模型。这个模型的目标是克服传统Transformer在处理长序列时面临的计算复杂度瓶颈，以及传统SSM在捕捉全局依赖方面的一些局限性。 1. 长序列建模的挑战 在自然语言处理、音频处理、视频分析等领域，我们经常需要处理长度超出传统Transformer模型能力范围的序列数据。例如，一段完整的音频记录、一本长篇小说或者一个长时间的视频。直接应用标准Transformer会遇到以下几个问题： 计算复杂度: Transformer的自注意力机制的时间和空间复杂度都是序列长度的平方级别 (O(N^2))，这使得训练和推理长序列变得极其耗时和占用大量内存。 梯度消失/爆炸: 长距离依赖关系的学习在深度神经网络中普遍存在梯度消失或爆炸的问题，这使得模型难以捕捉 …

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Block-Recurrent Transformer：引入循环单元（Recurrent Cell）处理超长文档的段落级记忆

Block-Recurrent Transformer：段落级记忆的超长文档处理 大家好，今天我们来聊聊如何利用Block-Recurrent Transformer（BRT）处理超长文档，尤其是如何通过循环单元（Recurrent Cell）实现段落级别的记忆。传统的Transformer模型在处理长序列时面临计算复杂度高、内存消耗大等问题，而BRT通过分块处理和循环机制，有效地缓解了这些问题，使其能够处理更长的文档。 1. 长文档处理的挑战 Transformer模型在自然语言处理领域取得了巨大成功，但其自注意力机制的计算复杂度是序列长度的平方，这使得处理超长文档变得非常困难。具体来说，假设文档长度为N，那么自注意力机制的计算复杂度为O(N^2)。 此外，Transformer模型需要将整个文档加载到内存中，这对于超长文档来说也是一个巨大的挑战。传统的截断方法会丢失上下文信息，影响模型性能。 挑战 原因 解决方案 计算复杂度高 自注意力机制复杂度O(N^2) 分块处理，减少每个块的长度，降低复杂度 内存消耗大 需要加载整个文档到内存中 分块处理，每次只加载一个块到内存中 上下文信息 …

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大模型显存碎片的极致管理：基于Block的物理内存分配与Page-Locked Memory应用

大模型显存碎片的极致管理：基于Block的物理内存分配与Page-Locked Memory应用 大家好，今天我们来深入探讨大模型显存管理中一个至关重要的问题：显存碎片化，以及如何通过基于Block的物理内存分配和Page-Locked Memory技术来优化显存利用率，提升模型训练和推理的效率。 显存碎片化：大模型的性能瓶颈 随着大模型参数规模的不断增长，显存资源日益成为制约模型性能的关键因素。然而，即使拥有足够的总显存，模型仍然可能因为显存碎片化而无法运行。 什么是显存碎片化？ 显存碎片化指的是显存中存在大量小的、不连续的空闲内存块，这些空闲块虽然总和可能很大，但无法满足大模型的连续内存分配需求。 碎片化的原因: 动态内存分配与释放: 模型在训练和推理过程中，会频繁地分配和释放显存，例如创建临时变量、加载中间结果等。这些操作会导致显存中出现许多小的空洞。 不同生命周期的内存块: 不同变量和张量的生命周期不同，有些变量可能只在某个计算步骤中使用，而有些变量则需要贯穿整个训练过程。这种差异导致显存中空闲块的分布不均匀。 对齐要求: 为了提高内存访问效率，GPU通常要求内存块按照一定的粒 …

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基于Block-Sparse Attention的Longformer：降低长序列计算复杂度至O(n)的实现

基于Block-Sparse Attention的Longformer：降低长序列计算复杂度至O(n)的实现 大家好，今天我们来深入探讨Longformer，一个能够有效处理长序列数据的Transformer模型。Longformer的核心在于其采用的Block-Sparse Attention机制，能够将Transformer模型的计算复杂度从传统的O(n^2)降低到O(n)，从而使得处理超长序列成为可能。 1. Longformer的背景和动机 Transformer模型在自然语言处理领域取得了巨大的成功，然而，其自注意力机制的计算复杂度是序列长度n的平方，这成为了处理长序列的瓶颈。传统的Transformer模型难以有效地处理长文档、长篇故事等需要长距离依赖关系的任务。 例如，对于一个包含10000个token的序列，标准的自注意力机制需要计算10000 * 10000 = 1亿个注意力权重，这需要大量的计算资源和时间。 为了解决这个问题，研究人员提出了各种稀疏注意力机制，旨在减少需要计算的注意力权重的数量，同时尽可能地保留模型的能力。Longformer就是其中的一种非常有效的 …

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