随机读写与顺序读写怎么去理解

本文深入探讨磁盘数据存储原理,对比机械盘与固态盘的读写特性,详解顺序与随机读写的区别及应用,旨在优化存储系统设计。

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关于磁盘的读写性能曾经一直是我头疼的地方,涉及研发或者测试时不清楚过程导致结果不尽人意。一起认识下关于磁盘的读写原理和顺序读写,随机读写。

首先磁盘是如何存储数据的?

信息存储在硬盘里,把它拆开也看不见里面有任何东西,只有些盘片。假设,你用显微镜把盘片放大,会看见盘片表面凹凸不平,凸起的地方被磁化,凹的地方是没有被磁化;凸起的地方代表数字1(磁化为1),凹的地方代表数字0。因此硬盘可以以二进制来存储表示文字、图片等信息。

机械盘和固态盘的区别:

机械盘:数据是存储的扇区的,读写是依靠磁头的摆动寻址的。顺序读写主要时间花费在了传输时间,随机读写需要多次寻道和旋转延迟。

固态盘:是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成,存储单元负责存储数据,控制单元负责读取、写入数据。

由于固态硬盘没有普通硬盘的机械结构,也不存在机械硬盘的寻道问题。

(硬盘、U盘、光盘、SD卡等存储设备的数据发生了丢失,使用迷你兔数据恢复软件(minitool)进行恢复找回。)

顺序读写和随机读写对比:

随机读写是相对顺序读写而言的,所谓随机读写,是指可以在任何时候将存取文件的指针指向文件内容的任何位置。一般情况下SAS机械硬盘主要是看顺序读写性能,SSD固态盘主要看随机读写性能。

文件的操作方式:

顺序读写:文件指针只能从头移动到尾。

随机读写:文件指针可以随意移动,根据需要。

随机示例:

假设存在一个文件尺寸为1024个字节的文件,如果按照顺序存取原则的话,我们只能采用类似于FileStream.read()或者FileReader.readLine()的方式来一段一段,或者一行一行地读取。

RandomAccessFile类的核心价值在于RandomAccessFile.seek()方法,通过这个方法,可以任意地指定当前存取文件的指针位置。

随时调用RandomAccessFile类的getFilePionter()方法,获取文件指针当前距离文件起始位置的偏移量。

小结:在日常项目开发中在设计存储时,一定要考虑顺序和随机,优化其性能达到最高。例如,当前大多数数据库使用的都是传统的机械磁盘,因此,整个系统设计要尽可能顺序I/O,避免昂贵的寻道时间和旋转延迟的开销.

(迷你兔数据恢复minitool具有“删除恢复”、“格式化恢复”、“硬盘恢复”、“深度恢复”、“移动存储设备恢复”五大功能模块,恢复效率高,安全性有保障。)

转载于:https://blog.51cto.com/13912525/2313851

### FIO 随机读写顺序读写的命令用法 FIO 是一个灵活的 I/O 测试工具,能够模拟多种类型的磁盘负载。对于随机读写顺序读写的测试,可以通过配置不同的参数来实现。 #### 顺序读取 (Sequential Read) 为了执行顺序读操作,可以使用如下命令: ```bash fio --name=seqread --rw=read --bs=1m --size=2g --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting ``` 这条命令设置了作业名称 `seqread` 并指定了读方式 (`--rw`) 为顺序读(`read`),块大小 (`--bs`) 设置为 1MB,总数据量 (`--size`) 设定为 2GB,启动四个并行进程 (`--numjobs`) 来运行此任务,在持续时间达到 60 秒后停止测试,并汇总报告所有线程的结果 [`^1]。 #### 顺序写入 (Sequential Write) 同样的逻辑适用于顺序写入测试: ```bash fio --name=seqwrite --rw=write --bs=1m --size=2g --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting ``` 这里仅改变了读/写模式到 `write` 表示顺序写入操作[`^1]。 #### 随机读取 (Random Read) 要进行随机读取性能评估,则需调整参数以反映这一点: ```bash fio --name=randread --rw=randread --bs=4k --size=2g --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting ``` 注意这里的 `randread` 参数用于指示这是随机读取工作负载;同时将块大小减小到了更常见的 4KB 大小,这通常更适合于模拟实际应用中的数据库查询或其他小型文件访问场景 [`^1]。 #### 随机写入 (Random Write) 最后是随机写入的例子: ```bash fio --name=randwrite --rw=randwrite --bs=4k --size=2g --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting ``` 同样地,通过指定 `randwrite` 可让 FIO 执行随机写入测试,其他选项保持不变以便比较不同类型的I/O行为之间的差异 [`^1]。 有关更多细节以及如何创建自定义的工作负载描述符(job files),可查阅官方文档或查看 example 文件夹下提供的 SSD 示例文件了解具体的 job file 定义方法[^2]。
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