磁盘相关知识

Posted 2020-10-02 春元

1、磁盘的IO单位

（1）磁盘读写的时候都是以扇区为最小寻址单位的，一个扇区的大小是512字节，每次磁头连续读写的时候，即使一次只写了一个字节的数据，那么下一次就不能再向这个扇区剩余的部分接着写入，而是要寻找一个空扇区来写。对于磁盘来说，一次磁头的连接读或者写叫做一次IO

2、影响磁盘性能的因素

目前磁盘可以分为单碟盘和多碟盘，前者在盘体内只有一张盘片，后者则有多张。每张盘片的正反两面都可以存放数据，所以每张盘片需要有2个磁头，各读写一面。但是不管有多少盘面和磁头，同一时刻只允许一个磁头来读写数据，因此提高磁盘面数量只能提高容量，下面列举几个影响磁盘性能的因素：转速、寻道速度、单碟容量、接口速度

3、内部传输速率和外部传输速率

内部传输速率：指的是磁头读写磁盘时的最高速率，它不包含磁头寻道所花费的时间，是理想化得速率，理论上 10000转的scsi磁盘内部传输速率大概是1000MB/s，但实际上只有80MB/s左右，中间这些损耗都花费在换道上了。raid出现后，很多磁盘可以联合起来，同一时刻总有至少一块磁盘的磁头在读写状态，这就大大 提升了磁盘的性能，避免了换道所带来的损耗，所以raid能够显著提升传输速率

外部传输速率：磁盘从盘片将数据读出，然后存放到磁盘驱动器的缓存芯片中，再将数据从缓存中取出，通过外部接口传送给主板上的磁盘控制器，从接口道磁盘控制器的传输速率，就是硬盘的外部传输速率。外部接口速率通常大于实际磁头读写数据的速率

4、io延迟与Queue Depth

IO延迟指控制器将IO指令发出之后，直到IO完成的过程中所消耗的时间，目前业界有不成文的规定，只要IO延迟在20ms以内，此时IO的性能对于应用程序来说都是可以接受的，但是如果大于20ms，应用的性能将会受到比较大的影响

我们可以推算存储，存储设备应当满足的最低IOPS要求应该为1000/20=50，即要求存储设备最低能够提供每秒50次IO。

思考一个问题:如果延迟是1ms，那么IOPS=1000/1，就是每秒1000次IO，这个数值和刚才提到的十几万IOPS有出入，为什么？因为IO指令是批量发送的，只要存储设备肚量和消化能力足够，每个肚量是=由Queue Depth（QD）决定的，一般主机控制器端可以将该值设置为64,128等。随着QD的增加，IO延迟也会随机增加，公式如下：IOPS=QD/IO延迟

5、传输带宽

传输带宽指的是磁盘在传输数据时数据流的速度：

写入10000个1KB的文件需要10s，传输带宽只能达到每秒1MB

写入一个10MB的文件用了0.1s，传输带宽就是100MB/s

6、MBR与分区表

硬盘的主引导扇区（mbr）位于硬盘的物理扇区0柱面，0磁头，1扇区（512字节（主引导记录446字节，分区表64字节，55AA(2字节保留)）），而硬盘分区表在主引导扇区之中占64字节。那意思就是硬盘分区表也是在0柱面，0磁头，1扇区中