IO

在數據庫優化和存儲規劃過程中,總會提到IO的一些重要概念,在這裏就詳細記錄一下,個人認爲對這個概念的熟悉程度也決定了對數據庫與存儲優化的理解程度,以下這些概念並非權威文檔,權威程度肯定就不能說了。


讀 /寫IO,最爲常見說法,讀IO,就是發指令,從磁盤讀取某段扇區的內容。指令一般是通知磁盤開始扇區位置,然後給出需要從這個初始扇區往後讀取的連續扇 區個數,同時給出動作是讀,還是寫。磁盤收到這條指令,就會按照指令的要求,讀或者寫數據。控制器發出的這種指令+數據,就是一次IO,讀或者寫。


大/小塊IO,指控制器的指令中給出的連續讀取扇區數目的多少,如果數目很大,比如128,64等等,就應該算是大塊IO,如果很小,比如1, 4,8等等,就應該算是小塊IO,大塊和小塊之間,沒有明確的界限。


連 續/隨機IO,連續和隨機,是指本次IO給出的初始扇區地址,和上一次IO的結束扇區地址,是不是完全連續的,或者相隔不多的,如果是,則本次IO應該算 是一個連續IO,如果相差太大,則算一次隨機IO。連續IO,因爲本次初始扇區和上次結束扇區相隔很近,則磁頭幾乎不用換道或換道時間極短;如果相差太 大,則磁頭需要很長的換道時間,如果隨機IO很多,導致磁頭不停換道,效率大大降底。

順序/併發IO,這個的意思是,磁盤控制器每一次 對磁盤組發出的指令套(指完成一個事物所需要的指令或者數據),是一條還是多條。如果是一條,則控制器緩存中的IO隊列,只能一個一個的來,此時是順序 IO;如果控制器可以同時對磁盤組中的多塊磁盤,同時發出指令套,則每次就可以執行多個IO,此時就是併發IO模式。併發IO模式提高了效率和速度。


IO併發機率。單盤,IO併發機率爲0,因爲一塊磁盤同時只可以進行一次IO。對於raid0,2塊盤情況下,條帶深度比較大的時候(條帶太小不能併發IO,下面會講到),併發2個IO的機率爲1/2。其他情況請自行運算。

IOPS。 一個IO所用的時間=尋道時間+數據傳輸時間。 IOPS=IO併發係數/(尋道時間+數據傳輸時間),由於尋道時間相對傳輸時間,大幾個數量級,所以影響IOPS的關鍵因素,就是降底尋道時間,而在連 續IO的情況下,尋道時間很短,僅在換磁道時候需要尋道。在這個前提下,傳輸時間越少,IOPS就越高。


每 秒IO吞吐量。顯然,每秒IO吞吐量=IOPS乘以平均IO SIZE。 Io size越大,IOPS越高,每秒IO吞吐量就越高。設磁頭每秒讀寫數據速度爲V,V爲定值。則IOPS=IO併發係數/(尋道時間+IO SIZE/V),代入,得每秒IO吞吐量=IO併發係數乘IO SIZE乘V/(V乘尋道時間+IO SIZE)。我們可以看出影響每秒IO吞吐量的最大因素,就是IO SIZE和尋道時間,IO SIZE越大,尋道時間越小,吞吐量越高。相比能顯著影響IOPS的因素,只有一個,就是尋道時間。


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