1、磁盘
- 机械磁盘：也称硬盘驱动器（Hard Disk Driver）（HDD）。主要由盘片和读写磁头组成，数据就存储在盘片的环状磁道中。在读写数据前，需要移动读写磁头，定位到数据所在的磁道，才能访问数据。最小的读写单位是 扇区，一般大小 512 字节。
- 固态磁盘：（Solid State Disk）（SSD）。由固态电子元器件组成。不需要磁道寻址，因此不管连续 I/O ，还是随机 I/O ，性能都较好。最小的读写单位是 页，一般是 4KB、8KB。
针对 I/O 来说，相同磁盘的随机 I/O 都要比连续 I/O 慢很多，原因：
1、对于机械磁盘来说，随机 I/O 需要更多的磁头寻道和盘片旋转
2、对于固态磁盘来说，存在“先擦除再写入”的限制。随机读写会造成大量的垃圾回收。因此，随机 I/O 的性能比 连续 I/O ，性能要差
3、连续 I/O 可以通过预读的方式，减少 I/O 请求次数
在Linux中，磁盘实际上以作为一个 块设备 来管理的，也就是以 块 为单位读写数据，并且支持随机读写。每个块设备都会被赋予两个设备号，分别是 主、次设备号。主设备号用在驱动程序中，用来区分设备类型；次设备号用来给多个同类设备编号。
2、通用块层
处在文件系统和磁盘驱动中间的一个块设备抽象层，主要有两个功能：
- 第一个，跟虚拟文件系统的功能类似。向上，为文件系统和应用程序，提供访问块设备的标准接口；向下，把各种异构的磁盘设备抽象为统一的块设备，并提供统一框架来管理这些设备的驱动程序
- 第二个，通用块层会给文件系统和应用程序发来的 I/O 请求排队，并通过重新排序、请求合并等方式，提高磁盘读写的效率。
对于 I/O 请求排序的过程，也就是 I/O 调度，Linux支持四种 I/O 调度算法，
- NONE：更确切来说，并不能算 I/O 调度算法。因为它完全不使用任何 I/O 调度器，对文件系统和应用程序的 I/O 其实不做任何处理，常用在虚拟机中（此时磁盘 I/O 调度完全由物理机负责）。
- NOOP：先入先出的队列，只做一些最基本的请求合并，常用于 SSD 磁盘
- CFQ（Completely Fair Scheduler）：完全公平调度器，它为每个进程维护了一个 I/O 调度队列，按照时间片来均匀分布每个进程的 I/O 请求
- DeadLine调度算法：分别为读、写请求创建了不同的 I/O 队列，可以提高机械磁盘的吞吐量，并确保达到最终期限（deadline）的请求被优先处理。多用在 I/O 压力较重的场景，如数据库等
3、I/O 栈
Linux存储系统的 I/O 栈，由上到下分为三层：文件系统层、通用块层、设备层
- 文件系统层：包括虚拟文件系统和其他各种文件系统的具体实现，它为上层的应用程序，提供标准的文件访问接口；对下会通过通用块层，来存储和管理磁盘数据。
- 通用块层：包括块设备 I/O 队列和 I/O 调度器。它会对文件系统的 I/O 请求进行排队，再通过重新排序和请求合并，然后才要发送给下一级的设备层。
设备层：包括存储设备和相应的驱动程序，负责最终物理设备的 I/O 操作。
4、性能指标
使用率：指磁盘处理 I/O 的时间百分比。过高的使用率，通常意味着磁盘 I/O 存在性能瓶颈
- 饱和度：指磁盘处理 I/O 的繁忙成都。当饱和度为 100% 时，磁盘无法接收新的 I/O 请求
- IOPS（Input/Output Per Second）：每秒的 I/O 请求数
- 吞吐量：每秒的 I/O 请求大小
-
5、磁盘 I/O 观测：iostat
# -d -x 表示显示所有磁盘 I/O 的指标iostat -d -x 1
第一列是 磁盘设备的名字
注意： %util：就是磁盘 I/O 使用率
- r/s + w/s：就是 IOPS
- rkB/s + wkB/s：就是吞吐量
-
6、进程 I/O 观测：
1、pidstat
# -d 查看进程的 I/O 情况pidstat -d 1
用户 ID（UID）、进程 ID（PID）
- 每秒读取的数据大小（kB_rd/s），单位是 KB
- 每秒发出的写请求数据（kB_wr/s），单位是KB
- 每秒取消的写请求数据（kB_ccwr/s），单位是KB
块 I/O 延迟（iodelay），包括等待同步块 I/O 和换入块 I/O 结束的时间，单位是 时钟周期
2、iotop
第一行：进程的磁盘读写大小总数
- 第二行：进程的磁盘真实的读写大小总数
以为缓冲、缓存区、I/O 合并等因素的影响，可能不相等
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