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磁盘IO的重要概念

LINUX, 硬件相关 | Posted by 老沙
1月 06 2014

读/写IO
磁盘控制器向磁盘发出一次读/写指令,给出开始扇区的地址和向后连续读/写的扇区的个数。读/写IO是一次IO,操作的扇区编号必须是连续的,如过上层文件系统的IO请求是多个不连续的扇区,将会被磁盘控制器拆分成多个读/写IO来执行。(层次模型是理解一个系统最重要的思想,层次模型从底层到高层是一个化繁为简的过程,低层模块把复杂封装,向上层提供简易的使用接口;从高层到底层是一个逐层细分,逐层细化的过程。各层之间逻辑内聚,通过协议通讯降低耦合。文件系统层的一次IO会被磁盘存储层拆分成多次IO执行,不同层次之间的一次IO概念是不同的。)
大/小块IO
小块IO:指一次读/写IO操作的连续扇区数目较小;
大块IO: 指一次读/写IO操作的连续扇区数目较大;
大块和小块并没有明确区分。
连续随机IO
连续IO:指两次不同的读/写IO,前一次的结束地址与后一次的起始地址相差不大;
随机IO: 指两次不同的读/写IO,前一次的结束地址与后一次的起始地址相差很大;
顺序/并发IO
顺序IO:指磁盘控制器必须在一次IO指令完成后才能进行下一个IO指令,指令的执行是顺序的,同步的。对于单磁盘的存储系统,所用的IO都是顺序IO;
并发IO:并发IO是针对多磁盘的存储系统而言的, 指磁盘控制器在发出一次IO指令后,检查下一个IO指令,如果不是操作的磁盘不是正在进行的磁盘,就可以进行下一个IO指令,指令的执行是顺序的,异步的。
持续/间断IO
稳定/突发IO
实/虚IO
实IO:IO请求中包含对应实际数据的地址,读/写了扇区的数据;
虚IO:非实体数据的IO请求,只是请求一些状态信息,元数据等;
IO并发几率
书上的描述:单盘,IO并发几率为0,因为一块磁盘同时只可以进行一次IO。对于raid0,2块盘情况下,条带深度比较大的时候(条带太小不能并发IO,下面会讲到),并发2个IO的几率为1/2。其他情况请自行运算。
个人理解:磁盘的IO并发是指磁盘控制器处理IO请求时是否能并发的执行,而不需要等待上一个IO请求执行结束再执行下一个IO请求。单盘的存储系统肯定是不能并发处理IO的,多盘存储系统在IO请求只占用了部分磁盘的时候能并发的处理IO请求。至于并发几率是怎么算的还没搞明白。
IOPS
设t=磁盘控制器完成一次IO所需要的时间。则t=寻道时间+旋转延迟+数据传输时间;IOPS=IO并发系数/t. (IO并发系数暂时还没有找到解释,用the concurrent coefficient of IO去google也没找到…)
每秒IO吞吐量
每秒处理IO的大小,等于IOPS*平均IOSIZE。而IOSIZE的大小与磁头的读写速度有关。