浅谈IO优化

1. 三层结构

磁盘（存储）、VM（卷管理）和文件系统。专有名词不好理解，打个比方说：磁盘就相当于一块待用的空地；LVM相当于空地上的围墙（把空地划分成多个部分）；文件系统则相当于每块空地上建的楼房（决定了有多少房间、房屋编号如何，能容纳多少人住）；而房子里面住的人，则相当于系统里面存的数据。

• 文件系统—数据如何存放？

File System（文件系统）：解决了空间管理的问题，即：数据如何存放、读取。

Buffer Cache：解决数据缓冲的问题。对读，进行cache，即：缓存经常要用到的数据；对写，进行buffer，缓冲一定数据以后，一次性进行写入。

• VM—磁盘空间不足了怎么办？

VM其实跟IO没有必然联系。他是处于文件系统和磁盘（存储）中间的一层。VM屏蔽了底层磁盘对上层文件系统的影响。当没有VM的时候，文件系统直接使用存储上的地址空间，因此文件系统直接受限于物理硬盘，这时如果发生磁盘空间不足的情况，对应用而言将是一场噩梦，不得不新增硬盘，然后重新进行数据复制。而VM则可以实现动态扩展，而对文件系统没有影响。另外，VM也可以把多个磁盘合并成一个磁盘，对文件系统呈现统一的地址空间，这个特性的杀伤力不言而喻。

• 存储—数据放在哪儿？如何访问？如何提高IO速度？

数据最终会放在这里，因此，效率、数据安全、容灾是这里需要考虑的问题。而提高存储的性能，则可以直接提高物理IO的性能

2. Logical IO vs Physical IO

逻辑IO是操作系统发起的IO，这个数据可能会放在磁盘上，也可能会放在内存（文件系统的Cache）里。

物理IO是设备驱动发起的IO，这个数据最终会落在磁盘上。

逻辑IO和物理IO不是一一对应的。

IO请求的两个阶段：

等待资源阶段：IO请求一般需要请求特殊的资源（如磁盘、RAM、文件），当资源被上一个使用者使用没有被释放时，IO请求就会被阻塞，直到能够使用这个资源。

使用资源阶段：真正进行数据接收和发生。

       举例说就是排队和服务。

 在等待数据阶段，IO分为阻塞IO和非阻塞IO。

       阻塞IO：资源不可用时，IO请求一直阻塞，直到反馈结果（有数据或超时）。

       非阻塞IO：资源不可用时，IO请求离开返回，返回数据标识资源不可用

 在使用资源阶段，IO分为同步IO和异步IO。

       同步IO：应用阻塞在发送或接收数据的状态，直到数据成功传输或返回失败。

       异步IO：应用发送或接收数据后立刻返回，数据写入OS缓存，由OS完成数据发送或接收，并返回成功或失败的信息给应用。