一、介绍

磁盘的顺序访问和随机访问是怎么定义的呢?

如果一次IO操作起始的逻辑块地址logical block address (LBA)紧挨着上一次IO操作的终止 LBA,就是顺序访问,否则就是随机访问。

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逻辑地址是程序中认识的块地址,编号顺序递增。除了 LBA 还有 PBA(物理块地址),一般逻辑和物理地址会有一个对应关系。物理地址就是数据在磁盘上的实际地址了。

二、性能比较-机械硬盘

参考:

机械硬盘在顺序读写场景下有相当出色的性能表现,但一遇到随机读写性能则直线下降。

顺序读是随机读性能的400倍以上。顺序读能达到84MB/S

顺序写是随机读性能的100倍以上。顺序写性能能达到79M/S

原因:是因为机械硬盘采用传统的磁头探针结构,随机读写时需要频繁寻道,也就需要磁头和探针频繁的转动,而机械结构的磁头和探针的位置调整是十分费时的,这就严重影响到硬盘的寻址速度,进而影响到随机写入速度。

三、性能比较-固态硬盘

顺序读:220.7MB/s。随机读:24.654MB/s。

顺序写:77.2MB/s。随机写:68.910MB/s。

总结:对于固态硬盘,顺序读的速度仍然能达到随机读的10倍左右。但是随机写还是顺序写,差别不大。

四、HDD

HDD 就是 Hard Disk Drive,硬盘驱动器,也就是普通的机械硬盘,通过磁头读写数据。HDD 的随机访问和顺序访问是有区别的,之前写过一篇相关话题的文章,

索引 vs 全表扫描

,今天再复习一下。

把磁盘看成一个光盘,上边有一个磁头用来写东西,就像钢笔头一样,要在一个位置写东西,需要先将磁头移动到那个位置,这个操作叫seek(旋转+寻道),接下来就是将数据顺序写下去(write)。写完数据之后磁头自动向后移动,如果继续挨着写就不需要 seek 了。

举个例子,以一个汉字为单位,那么顺序写一句话 “小孩儿你好呀”,只需要将磁头 seek 一次到“小”要写的位置,然后 write “小”,接下来直接把“孩儿你好呀” 一个个 write 到后边就可以了,这些字在磁盘上都存在了一起。随机写就是把这几个字分开存,互相不挨着。那么共需要 6 次 seek,6次 write。顺序写总是比随机写要好的,因为随机写多了 5 次 seek 的时间。

一个 HDD 的 seek 耗时是 10ms,吞吐率是 100MB/s,也就是每秒能 write 100MB 的数据。那么以 1KB 为单位,纯 write 这 1KB 的数据只需要 10us ,是seek 的 1/1000。 可以看到 seek 是很不友好的。

由于HDD 可以覆盖写,所以 LBA 和 PBA 是一一对应的,连续的逻辑地址也对应了连续的物理地址,所以有随机访问和顺序访问的区别。