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磁盘性能低影响什么？
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磁盘的性能直接影响电脑的读写速度与软件响应速度。
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一、磁盘 I/O 的概念
I/O 的概念，从字义来理解就是输入输出。操作系统从上层到底层，各个层次之间均存在 I/O。比如，CPU 有 I/O，内存有 I/O, VMM 有 I/O, 底层磁盘上也有 I/O，这是广义上的 I/O。通常来讲，一个上层的 I/O 可能会产生针对磁盘的多个 I/O，也就是说，上层的
I/O 是稀疏的，下层的 I/O 是密集的。
磁盘的 I/O，顾名思义就是磁盘的输入输出。输入指的是对磁盘写入数据，输出指的是从磁盘读出数据。我们常见的磁盘类型有 ATA、SATA、FC、SCSI、SAS，如图1所示。这几种磁盘中，服务器常用的是
SAS 和 FC 磁盘，一些高端存储也使用 SSD 盘。每一种磁盘的性能是不一样的。
图 1. 物理磁盘的架构以及常见磁盘类型
二、性能评价指标
SAN（Storage Area Network, 存储区域网络）和NAS存储（Network Attached Storage，网络附加存储)一般都具备2个评价指标：和带宽（throughput），两个指标互相独立又相互关联。体现存储系统性能的最主要指标是。下面，将介绍一下这两个参数的含义。
&(Input/Output
Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数)，是衡量磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量，I/O请求通常为读或写数据操作请求。随机读写频繁的应用，如OLTP(Online Transaction Processing)，IOPS是关键衡量指标。另一个重要指标是数据吞吐量(Throughput)，指单位时间内可以成功传输的数据数量。对于大量顺序读写的应用，如VOD(Video On Demand)，则更关注吞吐量指标。
简而言之：
磁盘的 IOPS，也就是在一秒内，磁盘进行多少次 I/O 读写。
磁盘的吞吐量，也就是每秒磁盘 I/O 的流量，即磁盘写入加上读出的数据的大小。
IOPS 与吞吐量的关系
每秒 I/O 吞吐量＝ IOPS* 平均 I/O SIZE。从公式可以看出： I/O SIZE 越大，IOPS 越高，那么每秒 I/O 的吞吐量就越高。因此，我们会认为 IOPS 和吞吐量的数值越高越好。实际上，对于一个磁盘来讲，这两个参数均有其最大值，而且这两个参数也存在着一定的关系。
IOPS可细分为如下几个指标：
Toatal IOPS，混合读写和顺序随机I/O负载情况下的磁盘IOPS，这个与实际I/O情况最为相符，大多数应用关注此指标。Random Read IOPS，100%随机读负载情况下的IOPS。Random Write IOPS，100%随机写负载情况下的IOPS。Sequential Read IOPS，100%顺序读负载情况下的IOPS。Sequential Write IOPS，100%顺序写负载情况下的IOPS。
下图为一个典型的NFS测试结果：
IOPS的测试benchmark工具主要有,
IoZone, FIO等，可以综合用于测试磁盘在不同情形下的IOPS。对于应用系统，需要首先确定数据的负载特征，然后选择合理的IOPS指标进行测量和对比分析，据此选择合适的存储介质和软件系统。
IOPS计算公式
对于磁盘来说一个完整的IO操作是这样进行的：当控制器对磁盘发出一个IO操作命令的时候，磁盘的驱动臂(Actuator Arm)带读写磁头(Head)离开着陆区(Landing Zone，位于内圈没有数据的区域)，移动到要操作的初始数据块所在的磁道(Track)的正上方，这个过程被称为寻址(Seeking)，对应消耗的时间被称为寻址时间(Seek Time);但是找到对应磁道还不能马上读取数据，这时候磁头要等到磁盘盘片(Platter)旋转到初始数据块所在的扇区(Sector)落在读写磁头正上方的之后才能开始读取数据，在这个等待盘片旋转到可操作扇区的过程中消耗的时间称为旋转延时(Rotational
Delay);接下来就随着盘片的旋转，磁头不断的读/写相应的数据块，直到完成这次IO所需要操作的全部数据，这个过程称为数据传送(Data Transfer)，对应的时间称为传送时间(Transfer Time)。完成这三个步骤之后一次IO操作也就完成了。
在我们看硬盘厂商的宣传单的时候我们经常能看到3个参数，分别是平均寻址时间、盘片旋转速度以及最大传送速度，这三个参数就可以提供给我们计算上述三个步骤的时间。
第一个寻址时间，考虑到被读写的数据可能在磁盘的任意一个磁道，既有可能在磁盘的最内圈(寻址时间最短)，也可能在磁盘的最外圈(寻址时间最长)，所以在计算中我们只考虑平均寻址时间，也就是磁盘参数中标明的那个平均寻址时间，这里就采用当前最多的10krmp硬盘的5ms。
第二个旋转延时，和寻址一样，当磁头定位到磁道之后有可能正好在要读写扇区之上，这时候是不需要额外额延时就可以立刻读写到数据，但是最坏的情况确实要磁盘旋转整整一圈之后磁头才能读取到数据，所以这里我们也考虑的是平均旋转延时，对于10krpm的磁盘就是(60s/10k)*(1/2) = 2ms。
第三个传送时间，磁盘参数提供我们的最大的传输速度，当然要达到这种速度是很有难度的，但是这个速度却是磁盘纯读写磁盘的速度，因此只要给定了单次 IO的大小，我们就知道磁盘需要花费多少时间在数据传送上，这个时间就是IO Chunk Size / Max Transfer Rate。
现在我们就可以得出这样的计算单次IO时间的公式。
　　IO Time = Seek Time + 60 sec/Rotational Speed/2 + IO Chunk Size/Transfer Rate
于是我们可以这样计算出IOPS。
　　IOPS = 1/IO Time = 1/(Seek Time + 60 sec/Rotational Speed/2 + IO Chunk Size/Transfer Rate)
对于给定不同的IO大小我们可以得出下面的一系列的数据
　　4K (1/7.1 ms = 140 IOPS)
　　5ms + (60sec/15000RPM/2) + 4K/40MB = 5 + 2 + 0.1 = 7.1
　　8k (1/7.2 ms = 139 IOPS)
　　5ms + (60sec/15000RPM/2) + 8K/40MB = 5 + 2 + 0.2 = 7.2
　　16K (1/7.4 ms = 135 IOPS)
　　5ms + (60sec/15000RPM/2) + 16K/40MB = 5 + 2 + 0.4 = 7.4
　　32K (1/7.8 ms = 128 IOPS)
　　5ms + (60sec/15000RPM/2) + 32K/40MB = 5 + 2 + 0.8 = 7.8
　　64K (1/8.6 ms = 116 IOPS)
　　5ms + (60sec/15000RPM/2) + 64K/40MB = 5 + 2 + 1.6 = 8.6
从上面的数据可以看出，当单次IO越小的时候，单次IO所耗费的时间也越少，相应的IOPS也就越大。
上面我们的数据都是在一个比较理想的假设下得出来的，这里的理想的情况就是磁盘要花费平均大小的寻址时间和平均的旋转延时，这个假设其实是比较符合我们实际情况中的随机读写，在随机读写中，每次IO操作的寻址时间和旋转延时都不能忽略不计，有了这两个时间的存在也就限制了IOPS的大小。现在我们考虑一种相对极端的顺序读写操作，比如说在读取一个很大的存储连续分布在磁盘的的文件，因为文件的存储的分布是连续的，磁头在完成一个读IO操作之后，不需要从新的寻址，也不需要旋转延时，在这种情况下我们能到一个很大的IOPS值，如下。
　　4K (1/0.1 ms = 10000 IOPS)
　　0ms + 0ms + 4K/40MB = 0.1
　　8k (1/0.2 ms = 5000 IOPS)
　　0ms + 0ms + 8K/40MB = 0.2
　　16K (1/0.4 ms = 2500 IOPS)
　　0ms + 0ms + 16K/40MB = 0.4
　　32K (1/0.8 ms = 1250 IOPS)
　　0ms + 0ms + 32K/40MB = 0.8
　　64K (1/1.6 ms = 625 IOPS)
　　0ms + 0ms + 64K/40MB = 1.6
相比第一组数据来说差距是非常的大的，因此当我们要用IOPS来衡量一个IO系统的系能的时候我们一定要说清楚是在什么情况的IOPS，也就是要说明读写的方式以及单次IO的大小，当然在实际当中，特别是在OLTP的系统的，随机的小IO的读写是最有说服力的。
另外，对于同一个磁盘（或者 LUN），随着每次 I/O 读写数据的大小不通，IOPS 的数值也不是固定不变的。例如，每次 I/O 写入或者读出的都是连续的大数据块，此时 IOPS 相对会低一些；在不频繁换道的情况下，每次写入或者读出的数据块小，相对来讲 IOPS 就会高一些。也就是说，IOPS 也取决与I/O块的大小，采用不同I/O块的大小测出的IOPS值是不同的。
对一个具体的IOPS, 可以了解它当时测试的I/O块的尺寸。并且IOPS都具有极限值，表1列出了各种磁盘的 IOPS 极限值。
表 1. 常见磁盘类型及其 IOPS
三、I/O 读写的类型
大体上讲，I/O 的类型可以分为：读 / 写 I/O、大 / 小块 I/O、连续 / 随机 I/O, 顺序 / 并发 I/O。在这几种类型中，我们主要讨论一下：大 / 小块 I/O、连续 / 随机 I/O, 顺序 / 并发 I/O。
大 / 小块 I/O
这个数值指的是控制器指令中给出的连续读出扇区数目的多少。如果数目较多，如 64，128 等，我们可以认为是大块 I/O；反之，如果很小，比如 4，8，我们就会认为是小块 I/O，实际上，在大块和小块 I/O 之间，没有明确的界限。
连续 / 随机 I/O
连续 I/O 指的是本次 I/O 给出的初始扇区地址和上一次 I/O 的结束扇区地址是完全连续或者相隔不多的。反之，如果相差很大，则算作一次随机 I/O
连续 I/O 比随机 I/O 效率高的原因是：在做连续 I/O 的时候，磁头几乎不用换道，或者换道的时间很短；而对于随机 I/O，如果这个 I/O 很多的话，会导致磁头不停地换道，造成效率的极大降低。
顺序 / 并发 I/O
从概念上讲，并发 I/O 就是指向一块磁盘发出一条 I/O 指令后，不必等待它回应，接着向另外一块磁盘发 I/O 指令。对于具有条带性的 RAID（LUN），对其进行的 I/O 操作是并发的，例如：raid 0+1(1+0),raid5 等。反之则为顺序 I/O。
四、磁盘 I/O 性能的监控
监控磁盘的 I/O 性能，我们可以使用 AIX 的系统命令，例如：sar -d, iostat, topas, nmon 等。下面，我将以 nmon 和 topas 为例，讲述在系统中如何观察磁盘 I/O 的性能。
登录 AIX 操作系统，输入 topas，然后按 D，会出现如下界面：
在上图中，TPS 即为磁盘的 IOPS，KBPS 即为磁盘每秒的吞吐量。由于服务器处于空闲的状态，我们可以看到 IOPS，KBPS 的数据都非常低。
我们使用 dd if 命令向磁盘 hdisk2 发读 I/O，block 大小为 1MB：
利用 topas 进行监控：
此时，hdisk2 的吞吐量为 163.9M，IOPS 为 655。
我们再启动一个 dd if，使 hdisk 的 busy 数值达到 100%：
从上图可以看出，在磁盘 busy 达到 100% 的时候，其吞吐量为 304.1M，IOPS 为 1200。
hdisk2 是本地集成的 SAS 盘，我们可以查出本地集成 SAS 通道的带宽为 3Gb：
对于 3Gb 的 SAS 通道，304.1M 的磁盘吞吐量已经接近其 I/O 带宽的峰值了。
需要指出的是，使用 dd if 测量磁盘的带宽是可行的，但是由此来确定业务 I/O 的 IOPS 和吞吐量是不科学的。因为，dd if 所发起的读写仅为顺序 I/O 读写，在 OLTP 的业务中，这种读写是不常见的，而是随机小 I/O 比较多，因此，测量业务的磁盘 I/O 性能，需要在运行业务的时候进行监控。
在系统中输入 nmon，按 d，可以得到如下界面 :
可以得到此时磁盘 hdisk2 吞吐量为 318M。
使用 nmon 收集一个时间段的数据，然后使用 nmon analyzer 进行分析，可以得出更为直接的图表：
将收集好的 nmon 文件使用 nmon analyzer 进行分析，得出如下报表：
图 2.nmon 图表显示磁盘性能
五、磁盘 I/O 性能调优
确认磁盘 I/O 存在性能问题
对于随机负载，当遇到余下情况时，我们那通常认为存在 I/O 性能问题：
1. 平均读时间大于 15ms
2.&在具有写 cache 的条件下，平均写时间大于 2.5ms
对于顺序负载，当遇到余下情况时，我们那通常认为存在 I/O 性能问题：
1. 在一个磁盘上有两个连续的 I/O 流
2. 吞吐量不足（即远远小于磁盘 I/O 带宽）
对于一块磁盘来讲，随着 IOPS 数量的增加，I/O service 也会增加，并且会有一个饱和点，即 IOPS 达到某个点以后，IOPS 再增加将会引起 I/O service time 的显著增加。
图 3. 磁盘 IOPS 与 IO service time 关系图
从经验上讲，我们在测试工作中，我们主要关注 IOPS 和吞吐量以及磁盘的 busy% 这三个数值。如果 IOPS 和吞吐量均很低，磁盘的 busy% 也很低，我们会认为磁盘压力过小，造成吞吐量和 IOPS 过低；只有在 IOPS 和吞吐量均很低，磁盘的 busy% 很高（接近 100%）的时候，我们才会从磁盘 I/O 方面分析 I/O 性能。
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size: '200,200',
display: 'inlay-fix'PC最后的性能短板!提升硬盘性能该如何选
出处：pconline 原创&
作者：冰冷之火
责任编辑：lvke&
1硬盘是PC系统最后的性能短板　　前言：硬盘（英文名：Hard Disc Drive，简称HDD，全名：温彻斯特式硬盘）作为PC主要的存储设备之一，在整个PC系统中起着重要的作用，我们大多数的数据都是通过硬盘来存储的。　　为什么说硬盘是PC系统最后的性能短板呢？目前PC配件中如：CPU、内存、显卡等配件的发展可以用日新月异来形容，唯独硬盘的发展速度十分缓慢，从IBM公司在1956年9月份推出世界上第一块硬盘至今，主流硬盘的转速已在7200RPM停留了许多年，除了容量还能不断增加外，其他各方面性能一直无法获得更有效的提高，可以说硬盘的性能已经在一定程度上限制了PC系统整体性能的提升。木桶理论同样适用于PC系统　　硬盘的性能为什么不能快速增长，主要受制于什么？在回答这个问题之前，我们来看一看硬盘内部的构造：硬盘主要包括：盘片、读写磁头、盘片主轴、控制电机马达、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。（这里需要提醒大家，千万不要随意打开硬盘的外壳，因为硬盘内部是不能沾染灰尘的，否则立即报废。）传统机械硬盘内部结构　　硬盘的性能的提高，通俗点来说就是单位时间内磁头能够读出的扇区越多，性能越好，所以只能靠提高转速和提高盘片的磁道密度来达到目的。而主流硬盘的转速在7200转几乎无法突破，如果在1万转以上，不仅硬盘成本会增加不少，且发热噪音同样会增加不少，而磁道密度的想要提高同样非常难，所以硬盘的性能就谈不上快速增长了。硬盘的性能已经有多种方式提升　　不过随着科技的发展，现在也有了多种方式可以改变这一现状，它们在一定程度上解决了目前硬盘在PC系统中的性能短板问题。今天，我们将通过多个评测项目对这些不同方式之间的性能差异进行对比分析，让大家明白哪一种方式更适合自己？《》提升硬盘性能主流方式：　　一、转速达10,000RPM高性能机械硬盘。主要用于企业级应用和桌面高端的万转硬盘一向是桌面级硬盘高端的象征，凭借着技术的引入，极大的降低了磁盘性能带来的瓶颈效应，是桌面高性能机械硬盘最后的王者。　　二、采用两块以上硬盘组建RAID。RAID是&Redundant Array of Independent Disk&的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列，目前有RAID0～RAID7等多种模式。从日常应用角度来看，RAID0磁盘阵列模式是最适合普通用户的，它不但能大幅提升硬盘性能，同时也不用牺牲硬盘容量。　　三、基于闪存存储介质的固态硬盘。固态硬盘（Solid State Disk或Solid State Drive），也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。其读取速度相对机械硬盘更快，而且寻道时间几乎为0，具备不怕震动和冲击、无工作噪音、极低发热量等优点。　　四、将闪存直接整合到传统硬盘上的混合硬盘。所谓混合硬盘(HHD)，又被称作固态混合硬盘(SSHD)，可以看作是介于传统机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之间的一种产品，在机械硬盘的基础上加入少量NAND闪存，将闪存模块直接整合到硬盘上，在具备普通机械硬盘原有大容量的同时还能提供更快速的读写速度。评测平台及方法介绍：
Intnl &i7 860
华硕 Maximus III Formula（P55）
-1333&2GBX2
GeForce GTX460
主：金士顿 SSDNow SNV125-S2(30G)
副：西部数据 1TB II 32M/蓝盘RAID0
副：海盗船 V128（固态硬盘）
MomentusXT（混合硬盘）
副：西部数据 猛龙 WD4500HLHX 450G（万转机械硬盘）
Windows&7 Ultimate x64
Rapid Storage Technology驱动9.6.4.1002版
PCMark Vantage x64
ATTO Disk Benchmark
HD Tach 3.0.1.0
HD Tune Pro 4.01
Fastcopy 1.99
　　本次测试我们主要对目前四种主流的提升硬盘性能方式：万转硬盘、普通硬盘组RAID0、固态硬盘以及混合硬盘进行详细的对比评测，测试项目分别是理论性能测试及实际应用的测试，所使用的测试软件分别为PCMark Vantage、ATTO Disk Benchmark、HD Tach 、HD Tune以及Fastcopy 1.99。评测产品详细参数列表：
西数 1TB SATAII 32M蓝盘
西数 1TB蓝盘(RAID0阵列)
海盗船 V128(CSSD-V128GB2-BRKT)
希捷 500G MomentusXT
西部数据 猛龙 WD4500HLHX 450G
硬盘组建RAID0阵列
磁盘+MLC NAND
Indilinx Barefoot
　　本次测试所用机械硬盘全部由广州太平洋电脑城A场3楼372-广州宜晖电子提供，在此我们也对提供本次测试产品的商家表示感谢。　　硬盘类文章相关阅读： 《》《》《》《》《》2提升硬盘性能方式：万转硬盘万转机械&& 猛龙 WD4500HLHX 450G赏析：&&&&&&&&&&　　万转硬盘带支架整体尺寸147&101.6&26.1毫米，重量489克。磁盘的平均读取寻道时间为3.6ms、写入寻道时间则为4.2ms，而读写/空闲时的功耗分别为6.2W和4.3W，待机休眠均为0.7W，支持技术有NoTouch斜坡加载、RAFF震动补偿。　　万转硬盘采用的是 III接口，传输速度高达600MB/s，拥有450G的容量，转速高达10000rpm，缓存则为。万转机械硬盘测试结果截图：万转机械硬盘PCMark Vantage HDD性能测试万转机械硬盘ATTO Disk Benchmark性能测试万转机械硬盘HD Tune传输性能测试万转机械硬盘HD Tach性能测试万转机械硬盘Fastcopy实际应用测试3提升硬盘性能方式：组RAID阵列组建RAID0阵列&&
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硬盘组建RAID0阵列
PCMark HDD得分
ATTO最大读取速度
150.65MB/s
ATTO最大写入速度
142.21MB/s
突发传输速度
HD Tune持续读取速度
HD Tune持续写入速度
复制/单个大文件
138.46MB/s
复制/文件夹
125.13MB/s
　　总的来说，这几类硬盘性能提升方式都各有各的优劣势，下面我们就为大家分析一下：　　1.硬盘组建RAID0阵列在性能提升和成本上有着很大的优势，在大幅提升硬盘性能的同时也不用牺牲硬盘容量，不过就是使用时要麻烦一些，同时在数据保护能力上也相对较为薄弱，如果一个磁盘出现了故障，那么数据就会全部丢失，所以并不是适合所有用户的需求，需要用户具有一定的DIY知识。　　2.固态硬盘性能颇为强悍，同时也具备启动快、读取延迟小、不怕震动和冲击、无工作噪音、低发热量等诸多的优点，但是同样也有价格昂贵、容量小以及使用寿命等致命的弱点。现阶段选择一款容量较小的固态硬盘做系统盘搭配传统机械硬盘一起使用，是一个具有较高性价比的选择，普通用户也可以轻松使用。　　3.混合硬盘直接将闪存模块直接整合到硬盘上，对于硬盘的发展思路来说是一个新的改变，但是其性能与传统机械硬盘还是有一定的差距，不过相比性能则提升了不少，所以更适合用户使用，而且混合硬盘目前的价格介于传统硬盘与固态硬盘之间，预算上不足以升级固态硬盘的笔记本用户不妨考虑一下。　　4.作为曾经主要用于企业级应用和桌面高端的万转硬盘，它的性能相比传统硬盘自然是要高不少的，但是各项指标还是比不上固态硬盘和硬盘组建RAID0阵列，虽然容量和价格相比固态硬盘具有不少优势，但是多少有点让人有点英雄迟暮的感觉，毕竟作为普通消费者来说，我们更愿意尽快看到更便宜的消费级固态硬盘产品出现。　　本次为大家对比了四种不同的硬盘性能提升方式，对硬盘性能有需求的朋友不妨参考一下上面的测试及分析，看看哪种方案更适合自己。接下来我们还将继续为大家带来关于硬盘性能的一系列探讨，喜欢的朋友敬请留意我们PConline内存硬盘频道，也欢迎大家到我们的存储发表您的观点。
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