顺序写入和随机写入的区别

Posted 2023-02-23

【中文标题】顺序写入和随机写入的区别

【英文标题】：Difference between sequential write and random write

【发布时间】：2011-01-07 05:16:26

【问题描述】：

在以下情况下，顺序写入和随机写入有什么区别：- 1)基于磁盘的系统 2)基于SSD [Flash Device]的系统

当应用程序写入一些东西并且需要在磁盘上修改信息/数据时，我们如何知道它是顺序写入还是随机写入。到目前为止，写入无法区分为“顺序”或“随机”。写入只是缓冲，然后在我们刷新缓冲区时应用到磁盘。

如果我错了，请纠正我。

【参考方案1】：

当人们谈论 sequential 与 random 写入文件时，他们通常会区分没有中间搜索（“sequential”）的写入与seek-write-seek-write-seek-write 等模式（“随机”）。

这种区别在传统的基于磁盘的系统中非常重要，每次磁盘寻道大约需要 10 毫秒。将数据顺序写入同一个磁盘大约需要每 MB 30 毫秒。因此，如果您将 100MB 的数据顺序写入磁盘，大约需要 3 秒。但是，如果您执行 100 次 1MB 的随机写入，则总共需要 4 秒（实际写入需要 3 秒，所有搜索需要 10ms*100 == 1 秒）。

随着每次随机写入变得越来越小，您为磁盘寻道付出的代价也越来越大。在执行 1 亿次随机 1 字节写入的极端情况下，所有实际写入仍然需要 3 秒的时间，但您现在有 11.57 天 的时间去做！很明显，您的写入顺序与随机程度会真正影响完成任务所需的时间。

在闪存方面情况有点不同。使用闪存，您没有必须移动的物理磁盘磁头。 （这是传统磁盘 10 毫秒寻道成本的来源）。但是，闪存设备往往具有较大的页面大小（根据wikipedia，最小的“典型”页面大小约为 512 字节，4K 页面大小似乎也很常见）。因此，如果您正在写入少量字节，闪存仍然存在开销，因为您必须读取整个页面，修改您正在写入的字节，然后再写回整个页面。我不知道我脑海中闪现的特征数字。但经验法则是，在闪存上，如果每次写入的大小通常与设备的页面大小相当，那么随机写入和顺序写入之间不会有太大的性能差异。如果您的每次写入与设备页面大小相比都很小，那么您在执行随机写入时会看到一些开销。

现在对于以上所有内容，确实在应用程序层对您隐藏了很多内容。内核、磁盘/闪存控制器等中的一些层可能会在您的“顺序”写入过程中插入不明显的搜索。但在大多数情况下，在应用层写“看起来”顺序（没有搜索，大量连续 I/O）将具有顺序写入性能，而在应用层写“看起来”随机将有（通常更糟）随机写入性能。

【讨论】：

此视频详细解释了这一点。如果上面的答案对你来说还不是很清楚。 youtube.com/watch?v=IvVZ7jf8wqw 在顺序访问中，尽可能避免了寻道时间。当当前柱面没有位置可读取时，尝试切换到同一柱面上的不同磁头，直到这也不可能并且需要切换柱面。