42、磁盘子系统性能解析

磁盘子系统性能解析

1. 存储子系统层次结构

Windows 2000 的存储子系统由多种技术组成，包括高速缓存内存、主内存、磁盘存储和可移动磁带存储，它们集成形成一个层次结构。层次结构顶部的技术访问速度极快，但每字节成本高；底部的技术每字节成本低，但响应速度慢。构建这个层次结构的目的是让整个子系统达到顶部技术的访问时间，同时保持较低的每字节总体成本。用户的典型访问模式与精心选择的算法相结合，使得相对少量的缓存和主内存能够吸收大部分请求，从而平均提供非常短的访问时间。

直到最近，磁盘一直是存储层次结构中最底层的存储介质。现在，各种磁带设备也被添加到这个层次结构中，以进一步降低每字节的平均成本。Windows 2000 引入了一项名为远程存储的服务，该服务在系统管理员设置的配置参数控制下，将文件从磁盘透明迁移到磁带存储设备。它被称为远程存储，以区别于磁盘上的文件存储（即本地存储）。远程存储为各种磁带存储设备（如磁带库或独立磁带驱动器）提供了统一的接口。

存储层次结构由最高层的缓存、主内存层和下一层的磁盘存储组成。各设备的平均访问时间如下表所示：
| 存储设备 | 平均访问时间 |
| ---- | ---- |
| 缓存内存 | ~ 5 纳秒 |
| 主内存 | ~ 60 纳秒 |
| 磁盘存储 | ~ 12 毫秒 |

为了更好地理解各层性能差异，我们将缓存的平均访问时间重新缩放为 1 秒（即将所有时间乘以 200,000）。在这个新的度量标准下，缓存未命中时通过主内存服务需要 15 秒，主内存未命中时由磁盘服务则需要约 40 天。这凸显了磁盘存储是层次结构中最慢的存储介质，因此对磁盘子系统进行性能改进将对整个系