讲讲磁盘相关。不是什么新鲜的东西，主要是自己作下笔记……

为什么需要磁盘调度

机械手臂换道速度很慢，单纯地按照FCFS来执行操作的话，性能太差，所以需要调度策略。

但调度也需要磁盘控制器支持。因为磁盘控制器是按照顺序将指令发给磁盘，如果读出的数据与指令顺序不一致，磁盘控制器就乱套了。

所以预先读出来的数据只能先存放在磁盘驱动器的缓存之中，然后等磁盘控制器主动拉取

无序传输技术

因为磁盘只能朝着一个方向旋转，所以考虑这样一种情况：控制器发出一条指令要读某个数据，该数据当然位于某个扇区中，但如果此时磁头刚好位于这个扇区的偏尾部位置，如果要按顺序读的话，那么就需要等待磁盘旋转几乎一整圈，才能从扇区头部开始读数据。

为了解决这个问题，会有无序传输的机制，磁盘会先把尾部的数据读出来，通过DMA放到内存中，等后面旋转到扇区头部后，再把头部的数据读出来发给控制器，这样就避免了浪费时间

几种磁头扫描的算法

• FCFS 不多解释
• SSTF（Shortest Seek Time First） 每次选择距离当前磁道最近的磁道来移动，缺点是对于远距离的磁道会有饥饿问题
• SCAN 类似于电梯算法，磁头来回摆动
• C-SCAN（单向扫描）磁头由内圈向外圈扫描，然后马上回到内圈
• LOOK 类似于SCAN，磁道不需要走到最边缘的磁道，只需要走到所有请求的最边缘
• C-LOOK 类似于C-SCAN

磁盘接口协议

• SATA
• SCSI
• NVMe

RAID

• RAID 0:不冗余，不备份
• RAID 1:RAID 0 数据不安全，一块盘坏掉，整个阵列就坏了.因此RAID 1 拿另一磁盘做备份，即一次性写两份.
• RAID 2:将原本一个扇区的数据以一位为单位（即条带长度为1）分在多块物理磁盘中。使用Hamming Code ECC进行校验,只能允许一块磁盘出错，如果>=两块出错，这个阵列就坏了。
• RAID 3:使用亦或特性求校验值，一般条带为文件系统的block大小
• RAID 4:加大条带长度，增加IO读写的并发性
• RAID 5:将校验数据分散在各个磁盘上
• RAID 6:增加一个校验盘

如果随机小块IO多，则适当加大条带深度；如果连续大块IO多，则适当减少条带深度.

RAID按照实现的位置，也分为软件层和硬件层的实现

• 软件层的实现:由OS实现，缺点是占用CPU资源（比如计算校验码），而且安装操作系统的那个磁盘不能做成RAID模式
• 硬件层的实现:RAID卡。缺点是扩展时不灵活。

为了解决扩展不灵活的问题，引入一个中间层：逻辑卷管理（Logical Volume Manager LVM），其作用是将RAID卡虚拟出来的逻辑磁盘（其实在OS看来，那就是物理磁盘了）进行切分管理

LVM相关概念

• PV（physical volume）:OS识别到的物理磁盘
• VG（volume group）:多个PV的集合，卷组
• PP（physical partition）:将VG分割成逻辑上连续的小块，但物理上不一定连续
• LP：逻辑区块。多个PP的集合
• LV：多个LP组成的逻辑卷

一些数据

10000转的SCSI磁盘，内部传输速率为100MB/s（内部传输速率就是，完全不换道时的理想速度，实际上使用起来只有80MB/s左右）

IO延迟：控制器发出IO指令，到IO完成所消耗的时间。 一般认为，20ms以内的延迟，是可以接受的

意思是一秒可以处理50个IO请求，怎么可能只有这么点

实际上当IO请求很少时，IO延迟很低，可能不足1ms。而且控制器会有批量发命令的机制，批量的个数与Queue Depth的大小有关