硬盘的意思是指啥(硬盘是什么东东)

发布时间:2023-11-12
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不得不说,网上有很多关于磁盘各种概念的说法,看了半天差点晕倒。最后是总结总结,基于我的认知基本理顺了。
顺序和随机
磁盘的顺序访问和随机访问是如何定义的?如果一次io操作开始时的逻辑块地址(lba)紧挨着最后一次io操作结束时的lba,则为顺序访问,否则为随机访问。
下图更生动( . wikipedia . org/wiki/iops)。
逻辑地址是程序中识别的块地址,编号顺序是递增的。除了lba,还有pba(物理块地址),一般逻辑和物理地址会有对应关系。物理地址是数据在磁盘上的实际地址。
throughput
吞吐量是指从磁盘顺序读取数据时所能达到的最大传输速度,通常以mb/s为单位,吞吐量基本上是用来衡量大量数据的传输效率。这应该是单线程统计。
latency
它是一个耗时的操作,一般指的是从发送请求到返回结果的时间。从磁盘的角度来看,不仅包括定位数据,还包括数据传输时间。延迟本身并不指定要访问多少数据。
iops
iops是每秒执行的操作数,通常用来衡量随机访问。各种硬盘厂商都宣称硬盘的iops相当高,但实际使用中并非如此。因为这个东西取决于延迟和工作负载,比如一个操作访问的数据量,
等待队列中的读写请求数量等。1998年,英特尔发布了一款名为iometer的开源iops测量工具,称你应该停止自己玩。我们都用过这个比较,也就是我们定了一个基准,现在一般都用这个衡量。
hdd
hdd就是硬盘驱动器,硬盘驱动器,也就是普通的机械硬盘,通过磁头读写数据。硬盘的随机存取和顺序存取是有区别的。
把磁盘想象成一个光盘,上面有一个磁头用来写东西,就像笔头一样。要在一个位置写,你需要先把磁头移到那个位置。这个操作叫做seek(旋转查找),然后按顺序写入数据。
写完数据后,磁头自动向后移动,如果继续在旁边写,就不需要seek了。
比如以一个汉字为单位,然后依次写一句“你好,小朋友”只需要把头seek移动到要写一次“小”的位置,然后再写“小”。
接下来,只需要在后面一个个写上“你好,我的孩子”。这些单词都存在于磁盘上。随机书写意味着将这些单词分开存储,而不是紧挨着存储。则需要6次寻道和6次写入。
顺序写入总是比随机写入好,因为随机写入需要多五倍的寻道时间。
一块hdd的寻道耗时是10ms,吞吐量是100mb/s,即每秒可以写入100mb的数据。那么以1kb为单位,纯写的1kb数据只需要10us。
是seek的1/1000。你可以看到seek非常不友好。
因为hdd可以覆盖,lba和pba是一一对应的,连续的逻辑地址也对应连续的物理地址,所以随机存取和顺序存取是有区别的。
ssd
ssd 是固态硬盘,solide-state drive,超快的那种。
下图是intel 给出的一款ssd 的性能指标(
顺序访问和随机访问本来就没啥可比性,取决于每次随机访问的数据量大小。所以他这也没用同一个单位。
为啥写的慢呢,得看ssd 的结构了,ssd 是个三层次,最高层是nand flash,每个nand flash 里有多个block ,block 里又包括很多page,
ssd 的特点就是读和写都要以page 为单位,最少一个page。通常一个page 是4k 或8k。不能覆盖写page,要覆盖必须清空那个page 所在的block。
亦或者要先将这个page 所在块的数据移动到另一个被擦除的block里。所以写比较麻烦。
因为这些结构的设计,ssd 上连续的一段lba 不一定对应连续的pba ,ssd 用一个闪存转换层flash translation layer(ftl)将这个映射管理起来了。所以,
ssd 的顺序写和随机写没有区别。可以当成ssd 都是随机访问数据的。
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