关于在 linux 中使用硬盘驱动器的问题

fsync当应用程序想要确保数据已经写入物理磁盘并且不会写入磁盘时，需要它的子类型。

但是，让我们从第二个问题开始：

硬盘驱动器可以处理多少个并发 I/O？

从一。因为硬盘内部只有一块读写头。而且由于我们宇宙物理定律的限制，这个块只能同时位于磁盘上的一个地方。

下一个机械限制是磁盘以恒定速度旋转，您只能在一个地方读写。所以如果我们想读取磁盘上不同位置的扇区，我们需要：

• 在该磁道上放置一块读写头
• 等到所需扇区位于头部下方

通过简单的数学计算，我们得到 7200 rpm 磁盘（转速为 7200 rpm）每秒 120 次操作的机械限制。如果您需要从磁盘的不同区域读取，操作将会更少，因为。磁头的移动很慢，不仅因为机械操作必须精确进行（我们说的是微米），而且还因为磁盘本身的振动和所有其他振动的条件下。结果，很有可能走错轨道，不得不再次重新定位磁头。

但另一方面，如果它们按顺序进入同一磁道的扇区，您就有时间读取更多数据。

总的来说，机械磁盘是一个非常慢的东西，上个千年的 CPU 和 RAM（没有机械部件，因此速度更快）的进步需要引入各种技巧。特别是，操作系统已经开始在当前未被执行程序使用的 RAM 区域中缓存数据的读取和写入。如果读取一切都很简单——完全相同的副本存在于机械磁盘的非易失性存储器中——那么使用写入缓存会更难过。操作系统响应应用程序“数据已写入”，但实际上它们位于 RAM 中，并将被稍晚一点，也许在几秒钟后记录。它工作得很好，可以加快磁盘上的所有操作。但只有在发生关键系统故障（例如，电源）时，数据才会丢失。

为了让应用程序有机会要求系统将一些数据写入非易失性内存，他们添加了一个调用fsync，将写入缓存与磁盘同步。

我再说一遍 - 对于机械磁盘，定位磁头是一个非常缓慢的操作。所以，如果你用1000线程的机械盘开始读写，就会无限长。同时，文件操作的 I/O 调度器和缓存会尽力为您解决问题。由于磁头的定位，机械磁盘在顺序操作中可以给出不错的性能，但在机械上随机操作的性能却很可悲。

但是，幸运的是，在过去的 10 年里，内存变得便宜了很多flash，磁盘也出现了SSD。它们被称为圆盘只是出于习惯，事实上，那里不再有机制了。以及请求的并行处理（尽管由于访问不同的内存晶体）以及在每秒操作数方面更令人印象深刻的性能（iops） - 一切皆有可能。而且，很可能随着时间的推移，I/O 调度程序（实际上已经blk_mq在内核linux中）将被修改为简化以及这几十年来使用慢速机制来存储数据的其他堆。在flash- 它的有趣技巧也有足够的记忆（例如，没有2个读写操作，但读取，擦除，写入 - 只能对先前清除的页面进行写入。因此对团队的需求增加了trim） -但这已经是单独研究的主题。

1. 例如，如果您在程序中设置断点，即 希望可靠地将文件的当前状态（它的页面来自内核中的文件缓存）写入媒体。

2. 由于物理 I/O 操作被重新排序以优化访问（来自文件系统的请求排队到设备驱动程序）（您可以在提到的书中阅读，请参阅Linus lift（显然您还没有读到这里）），在原则上，限制磁盘性能将是一个因素（当然，在系统调用中保存上下文的成本仍然不能完全忽略）。