从硬件看IO

1.磁盘结构

当前数据存储，依然以机械磁盘为主：

2.基本概念

1）扇区（sector）：磁盘读写的物理基本单位，512Byte,查看命令：/sbin/fdisk -l

2）磁盘块（磁盘簇）：操作系统管理磁盘的逻辑基本单位，4KB/16KB,查看命令： stat /boot

        一个磁盘块中只能放置一个文件；文件所占用的空间，只能是磁盘块的整数倍。

        磁盘块的大小是可以通过blockdev命令更改的。

3）页（Page）：内存的最小存储单位，通常为 磁盘块的2^n，4KB/16KB，查看命令：

getconf PAGE_SIZE

3.磁盘IO

数据在磁盘上可由以下三个元素唯一确定：柱面号、盘面号、扇区号。

磁盘读写寻址：

        1.寻道（寻道时间）：

                1）移动臂根据柱面号将磁头移动至指定柱面。

                2）根据盘面号来确定需要读写的盘面。

        2.旋转（旋转延迟）

                盘片旋转，将指定块号的磁道段移至确定的磁头下。

磁盘读取进行的机械运动，包括：寻道时间、旋转延迟、传输时间。

        1.寻道时间：将读写磁头移至正确磁道上的时间，代价最高

        2.旋转延迟时间：磁盘旋转将目标扇区移至读写磁头下方所需时间，由磁盘转速决定

        3.数据传输时间：完成数据传输所需时，由接口的数据传输率决定，纳秒级，远小于前两者。

磁盘IO是内存访问的几百倍到几万倍之间，一次磁盘IO约9ms,磁盘IO最主要的耗时花费在了寻址上。所以磁盘的顺序读写效率远高于随机读写，甚至和内存读写持平。

磁盘的顺序读的效率是随机读的40到400倍都有可能，顺序写是随机写的10到100倍。