磁盘相关:磁盘IO、扇区、块与页

磁盘IO:主要出现在数据库优化和存储规划过程中

读/写IO,最为常见说法,读IO,就是发指令,从磁盘读取某段扇区的内容。指令一般是通知磁盘开始扇区位置,然后给出需要从这个初始扇区往后读取的连续扇区个数,同时给出动作是读,还是写。磁盘收到这条指令,就会按照指令的要求,读或者写数据。控制器发出的这种指令+数据,就是一次IO,读或者写。

大/小块IO,指控制器的指令中给出的连续读取扇区数目的多少,如果数目很大,比如128,64等等,就应该算是大块IO,如果很小,比如1, 4,8等等,就应该算是小块IO,大块和小块之间,没有明确的界限。

连续/随机IO,连续和随机,是指本次IO给出的初始扇区地址,和上一次IO的结束扇区地址,是不是完全连续的,或者相隔不多的,如果是,则本次IO应该算是一个连续IO,如果相差太大,则算一次随机IO。连续IO,因为本次初始扇区和上次结束扇区相隔很近,则磁头几乎不用换道或换道时间极短;如果相差太大,则磁头需要很长的换道时间,如果随机IO很多,导致磁头不停换道,效率大大降底。

顺序/并发IO,这个的意思是,磁盘控制器每一次对磁盘组发出的指令套(指完成一个事物所需要的指令或者数据),是一条还是多条。如果是一条,则控制器缓存中的IO队列,只能一个一个的来,此时是顺序IO;如果控制器可以同时对磁盘组中的多块磁盘,同时发出指令套,则每次就可以执行多个IO,此时就是并发IO模式。并发IO模式提高了效率和速度。

其它概念:

磁盘簇:扇区是磁盘最小的物理存储单元,但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址,所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起,形成一个簇,然后再对簇进行管理。每个簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。显然,簇是操作系统所使用的逻辑概念,而非磁盘的物理特性。为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据,操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容,因此文件所占用的空间,只能是簇的整数倍;而如果文件实际大小小于一簇,它也要占一簇的空间。所以,一般情况下文件所占空间要略大于文件的实际大小,只有在少数情况下,即文件的实际大小恰好是簇的整数倍时,文件的实际大小才会与所占空间完全一致。

扇区:磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区。硬盘的读写以扇区为基本单位。通常情况下每个扇区的大小是512字节。(由于不断提高磁盘的大小,部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节)

磁盘块:逻辑层面: 磁盘块(虚拟出来的)。 块是操作系统中最小的逻辑存储单位。操作系统与磁盘打交道的最小单位是磁盘块。操作系统是通过块簇来做为单位读取等操作数据的。文件系统就是操作系统的一部分,所以文件系统操作文件的最小单位是块。目的:1.读取方便:由于扇区的数量比较小,数目众多在寻址时比较困难,所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起,形成一个块,再对块进行整体的操作。2.分离对底层的依赖:操作系统忽略对底层物理存储结构的设计。通过虚拟出来磁盘块的概念,在系统中认为块是最小的单位。。

磁盘控制器:其作用除了读取数据、控制磁头等作用外,还有的功能就是映射扇区和磁盘块的关系

块与页的关系:操作系统经常与内存和硬盘这两种存储设备进行通信,类似于“块”的概念,都需要一种虚拟的基本单位。所以,与内存操作,是虚拟一个页的概念来作为最小单位。与硬盘打交道,就是以块为最小单位

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