磁盘

• 扇区sector: 是磁盘中最小的物理存储单元，单位 512字节（byte）
• 块Block:在linux文件系统中多个连续的扇区，被称为block，块的概念，也是系统中认为最小的存储单元

linux:类似Ext4文件系统，就是磁盘分块

windows: 类似NTFS文件系统，也是块，只是被叫做簇

• 页page:操作系统与内存数据交换的最小单位
• 缓冲区: buffer 内存与磁盘速度不匹配，在数据与磁盘进行10时，数据先进入缓冲区
• 页缓存: linux内存中对磁盘部分数据的副本，加快程序读取磁盘的速度和进程间数据共享

---

在linux系统中，一切都是文件。它把一切资源都看作是文件, 像是硬件设备等，我们对硬件的访问，可以通过读写文件的方式来进行。

磁盘文件系统 ：ext4，xfs，nfs

内存文件系统：/proc，/sys 基于内存的文件系统

网络文件系统：用于访问其他设备数据的文件系统，nfs，smb

读写文件的操作流程 ：

fdisk -l 查看磁盘信息

---

磁盘阵列RAID （Redundant Array of Independent Disks）

-- 独立磁盘构成具有冗余能力的阵列

由多块独立的磁盘组合成一个容量巨大的磁盘组，利用磁盘提供数据所产生的加成效果提升整个磁盘系统的效能。利用这个技术，把数据切割成多段，分别存在不同磁盘上

• RAID0:数据分片存在2块磁盘，读写速度提升2倍，主要用于SWAPITMP，但是数据不几余，数据恢复难 ---提速
• RAID1:相同数据几余存入2块磁盘，写速度不变，读速度提升2倍，数据几余1份，主要用于数据备份，但磁盘利用率低 ---备份
• RAID5:数据分片和校验码混合存储3份，读写速度提升2倍，主要在要求高速时用，可以用于数据还原
• RAID10:2块磁盘1组先做RAID1，多组RAID1，再做RAIDO。读写速度N倍 兼顾RAID 0 和1 的优点

---

磁盘监听命令

iostat 需要通过 yum install systat -y 安装

iostat -dx 2

• rrqm/s: 每秒进行merge的读操作数目，即delta(rmerge)/s
• wrqm/s:每秒进行merge的写操作数目 即 delta(wmerge)/s
• r/s: 每秒完成的读I/0设备次数 即delta(rio)/s
• w/s:每秒完成的写I/0设备次数
• rsec/s: 每秒读扇区数
• wsec/s: 每秒写扇区数
• rkB/s: 每秒读k字节数
• wkB/s:每秒写k字节数

---

查看具体磁盘使用空间使用 df-h

df -h 跟上详细系统名

du -sh 查看当前文件夹的磁盘大小

磁盘的性能指标

• 使用率: 指磁盘处理I/O的时间百分比
• 饱和度: 磁盘处理I/0的繁忙程度
• IOPS: inputloutput per second 每秒的I/0请求
• 吞吐量: 每秒的I/O请求大小
• 响应时间: 指I/O请求从发出到手到响应的时间间隔

磁盘写性能分析

先清除缓存 使用命令 echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

• echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches 释放页缓存
• echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches 释放目录项
• echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 释放目录项加页缓存和 节点

执行完该命令后 buffer会清空为0，cache会减少空间，free 会增大

再模拟写操作： dd if=/dev/sda of=$PWD/outfile bs=25MB count=99

• if ：输入文件（input file）， of 输出文件 （out file）
• /dev/sda 读取设备的第一个磁盘会有IO产生
• of=$PWD/outfile 输出到当前目录的下的outfile文件
• bs=25mb count=99块文件25mb ，执行99次

vmstat 1 指标得出：cache增大，bo（写）变大，in （每秒中断）也有明显数据变化 ，free数据开始变小 ，buff数据不变

iostat -dx 1 指标得出：wkB/s （每秒写k字节数）有大量数据 await也有数据 w/s （每秒完成的写I/0设备次数）数据变大

写文件的速度大概是72MB/s

---

磁盘读性能分析

先清除缓存 使用命令 echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches

再模拟读操作：time dd if=/dev/sda of=/dev/null bs=25MB count=99

• if ：输入文件（input file）， of 输出文件 （out file）
• /dev/sda 表示一个伪设备只产生字符流不会产生IO
• of= dev/null 伪设备，回收站可以无限放数据
• bs=25mb count=99块文件25mb ，执行99次

/dev/null设备

是个黑洞设备,它丢弃一切写入其中数据，空设备通常被用于丢弃不需要的输出流。记得当年用windows时候，有个类似的设备：NUL ，跟这个功能一样。任何写入该设备数据都会被丢弃掉。从这个里面读取数据返回是空。将一些不用内容经常发送给这个设备,丢弃不需要的数据。

vmstat 1 指标得出：cache部分减少，bi（读）变大，in （每秒中断）也有明显数据变化 ，free数据开始变小 ，buff大幅增大

iostat -dx 1 指标得出：rKB/s/s （每秒读k字节数）有大量数据 await也有数据 w/s （每秒完成的写I/0设备次数）数据有但是比较小

读取文件的速度大概是228MB/s

---

内存读写性能分析

/dev/zero设备 使用内存生成字符流

在类UNIX 操作系统中, /dev/zero 是一个特殊的文件，当你读它的时候，它会提供无限的空字符(NULL, ASCII NUL, 0x00)。其中的一个典型用法是用它提供的字符流来覆盖信息，另一个常见用法是产生一个特定大小的空白文件。

先清空缓存 echo 3 >/proc/sys/vm/drop_caches

再模拟操作：time dd if=/dev/zero of=/dev/null bs=25MB count=999 （产生数据丢到回收站 所以没有磁盘的操作只会有内存的操作）

磁盘的读写速度，几百MB/s 内存 几GB/s

---

总结：写操作时 ，cache增大， bo（写）有明显数据，

读数据时，buff增大，bi（读）有明显数据