Linux系统磁盘原理渗透解析
了解服务器硬盘的组件以及其工作原理对DBA来说是非常有用的，对已有的系统瓶颈分析等非常有利，下面就来对磁盘进行一系列深入的解析：
当前主流的硬盘接口
个人用：IDE串口化以后形成了SATA/SATA2/SATA3、SATA、SATA2、SATA3
企业用：SCSI串口化以后形成了SAS、SAS、FC
硬盘的主要组件：
1.数据接口：数据与主板以及主板上各部件之间进行数据交换的纽带
2.电路板：包含主芯片，缓存，电机驱动芯片，电路板固化的ROM芯片可以对硬盘进行初始化，加电初始寻道，定位及故障检测。
3.磁头：硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和关键的一环，负责读取盘片上的数据。（注意：磁头不能和盘片接触）
4.盘片：存储数据
4.1 盘片发展历史：塑料盘基 》 金属盘基 》 玻璃盘基 》 铝材料盘基 》 固态硬盘
5.传动臂 ：移动磁头，定位磁道
硬盘基本参数：
1.磁面：盘片上用来存储数据的有效面。每个磁面按照从上至下的顺序从0开始进行编号。磁面号=磁头号（0磁头，1磁头，2磁头…..）,读写磁头每个磁面一个
2.磁道：盘片转动时，磁头保持在一个位置，磁头沿盘片转过一周的圆形轨迹，叫做一条磁道。磁道由外向内编号，由0开始增加。目前磁盘磁道都有万道以上。相邻磁道之间并不是紧挨着，因磁化单元相隔太近，会影响磁头读写。
3.柱面：每张盘片的上下磁面都会划分数据相等的磁道，相同位置的磁道组成的类似圆柱的表面，叫做柱面。硬盘柱面数=盘片一个磁面上的磁道数。由外向内从0开始编号
4.扇区：
早期扇区：从硬盘圆心引出多条射线，将每个磁道等分成若干个扇环形，每一个扇环形对应的区域叫做一个扇区。
目前扇区：摒弃由圆心引出的射线等分，而是由每个磁道单独划分。
每个扇区存放512字节的信息
硬盘驱动器向硬盘读写数据时，以扇区为单位
硬盘寻址模式：
1.CHS（Cylinder/Head/Sector）：
三维地址模式使用类型：小容量硬盘支持硬盘容量：单磁面524M以下
扇区的三维地址与物理扇区一一对应
CHS（0/1/1）–0柱面1磁头（磁面）1扇区
2.LBA（Logical Block Addressing)
线性寻址模式使用类型：大容量硬盘
外磁道扇区总数> 内磁道扇区总数
一个序号对应唯一一个物理扇区，即逻辑地址
硬盘容量=标示LBA最大值* 521B
影响硬盘性能指标：
1.转速
2.单碟容量
3.数据传输率
4.寻道时间
5.主轴的转速与缓存
硬盘读写速率测试（使用dd命令）：
测试机型号：DELL R510
测试机系统：ubuntu10.04
测试机用途：CACHE机
硬盘转速：15000rpm
RAID状态：RAID阵列卡组建RAID5
读测试：
测试命令：time dd if=/dev/sdb1 of=/dev/null bs=8k count=8388608
测试命令说明：因为/dev/sdb1是一个物理分区，对它的读取会产生IO，/dev/null是伪设备，相当于黑洞，of到该设备不会产生IO，所以，这个命令相当于测试磁盘的读能力。
测试结果：
写测试：
测试命令：time dd if=/dev/zero of=/srv/iotest bs=8k count=8388608
测试命令说明：
因为/dev/zero是一个伪设备，它只产生空字符流，对它不会产生IO，所以，IO都会集中在of文件中，of文件只用于写，所以这个命令相当于测试磁盘的写能力。
测试结果：
硬盘SMART技术：
SMART : “Self-Monitoring，AnalysisandReportingTechnology”自我分析检测技术
硬盘运行时，会将自身的若干参数记录下来，参数包括型号、容量、温度、密度、坏扇区、寻道时间、传输、误码率等
硬盘运行了几千小时后，很多内在的物理参数都会发生变化，某一参数超过报警阈值，则说明硬盘接近损坏，需要修复。
磁盘IO性能系统级别调优：
1、磁盘IO调度器：
四种IO调度模式
一.CFQ (Completely Fair Queuing 完全公平的排队)(elevator=cfq)
二.Deadline (elevator=deadline)：保证对既定的IO请求以最小的延迟时间
三.NOOP (elevator=noop):
四.Anticipatory (elevator=as)
查看系统IO调度模式
命令：cat /sys/block/sd*/queue/scheduler
2、调节配置文件中的读写buffer
例如数据库
3、调节IO内核参数
–调节磁盘请求队列长度
/sys/block/sda/queue/nr_requests默认为128
提高此参数的值会更加占用内存，但能更加多的合并读写操作，速度变慢，但能读写更加多的量。
–对读优化的建议
调节IO预先读请求的大小
/sys/block/sda/queue/read_ahead_kb默认128kb
