文件系統(tǒng)的對(duì)齊

文件系統(tǒng)的不對(duì)齊會(huì)在以下兩個(gè)方面影響性能：

1.不對(duì)齊造成了跨硬盤(pán)的訪問(wèn)：一個(gè)I/O跨越了兩個(gè)硬盤(pán)（正常來(lái)說(shuō)是只會(huì)訪問(wèn)到一個(gè)硬盤(pán)）

2.不對(duì)齊會(huì)讓大的沒(méi)有cache的寫(xiě)操作，變得難以條帶對(duì)齊（strip-align）

第一個(gè)情形是更加容易碰到的。就算磁盤(pán)上的操作使用了cache的緩沖，也會(huì)對(duì)（性能）產(chǎn)生負(fù)面的影響，因?yàn)檫@會(huì)使cache的flushing變慢。隨機(jī)的讀操作（通過(guò)正常要求的磁盤(pán)訪問(wèn)產(chǎn)生的），也會(huì)受到相應(yīng)的影響，不管是直接的（等待兩個(gè)磁盤(pán)的響應(yīng)以便返回?cái)?shù)據(jù)）還是間接的（使磁盤(pán)的操作比正常更加忙）。

一個(gè)通常的例子如下圖所示?；趇ntel架構(gòu)的系統(tǒng)是不對(duì)齊的，這是因?yàn)樵獢?shù)據(jù)(Metadata)是被BIOS所寫(xiě)的。在一個(gè)對(duì)齊的系統(tǒng)，64KB的寫(xiě)操作會(huì)由單獨(dú)一個(gè)硬盤(pán)來(lái)服務(wù)。

跨越磁盤(pán)的小I/O在一些主機(jī)的類(lèi)型里顯得更加重要，而我們接下來(lái)將會(huì)探討為什么會(huì)導(dǎo)致這種狀況。

當(dāng)以下情況發(fā)生的時(shí)候，跨越磁盤(pán)將會(huì)對(duì)響應(yīng)時(shí)間有一個(gè)顯而易見(jiàn)的影響：

a)有大比例的block size大于16KB的隨機(jī)I/O

b)Navisphere Analyzer報(bào)告的硬盤(pán)的平均等候隊(duì)列長(zhǎng)度比4大的時(shí)候?qū)R4KB或者8KB邊界的時(shí)候（例如Exchange和Oracle），工作負(fù)載將會(huì)從對(duì)齊中獲得一些優(yōu)勢(shì)。但因?yàn)镮/O當(dāng)中，小于6%（對(duì)于4KB）或者12%（對(duì)于8KB）的I/O都會(huì)造成跨盤(pán)操作（碰巧的是他們可能會(huì)以并行的方式來(lái)完成）。這種額外的收益可能很難在實(shí)踐中注意到。但如果當(dāng)一個(gè)特定的文件系統(tǒng)和/或應(yīng)用鼓勵(lì)使用對(duì)齊的地址空間并且位移（offset）被注明，EMC推薦使用操作系統(tǒng)的磁盤(pán)管理來(lái)調(diào)整分區(qū)。Navisphere LUN的綁定位移（offset）工具應(yīng)該要小心的使用，因?yàn)樗赡芊炊鴷?huì)影響分層的應(yīng)用同步速度。

在intel架構(gòu)系統(tǒng)中的文件對(duì)齊

intel架構(gòu)的系統(tǒng)，包括windows2000/windows2003，都會(huì)受到在LUN上元數(shù)據(jù)的位置的影響，這也會(huì)導(dǎo)致磁盤(pán)分區(qū)的不對(duì)齊。這是因?yàn)檫z留的BIOS的代碼問(wèn)題，BIOS里面用的是磁柱，磁頭和扇區(qū)地址來(lái)取代LBA地址。

（這個(gè)問(wèn)題一樣影響了使用intel架構(gòu)的linux操作系統(tǒng)，正如windowsNT，2000，和2003。這個(gè)問(wèn)題也一樣影響了運(yùn)行在intel硬件上的VMWare系統(tǒng)）

fdisk 命令，正如windows的Disk Manager，把MBR（Master Boot Record）放在每一個(gè)SCDI設(shè)備上。MBA將會(huì)占用設(shè)備上的63個(gè)扇區(qū)。其余可訪問(wèn)的地址是緊接著這63個(gè)隱藏分區(qū)。這將會(huì)后續(xù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)跟CLARiiONRAID的stripe變得不對(duì)齊。

在linux系統(tǒng)上，這個(gè)隱藏扇區(qū)的多少取決于boot loader和/或磁盤(pán)管理軟件，但63個(gè)扇區(qū)是一個(gè)最常遇到的情況。對(duì)于VMware，位移（offset）是63。

在任何情況下，這個(gè)結(jié)果都為確定的比例的I/O而導(dǎo)致不對(duì)齊。大的I/O是最受影響的。例如，假設(shè)使用CLARiiON默認(rèn)的stripe element 64KB，所有的64KB的I/O都會(huì)導(dǎo)致跨盤(pán)操作。對(duì)于那些比這個(gè)stripe element的小的I/O，會(huì)導(dǎo)致跨盤(pán)操作的I/O的比例，我們可以通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算：

Percentage of data crossing=(I/O size)/(stripe element size)

這個(gè)結(jié)果會(huì)給你一個(gè)大致的概念，在不對(duì)齊的時(shí)候的開(kāi)銷(xiāo)狀況。當(dāng)cache慢慢被填充的時(shí)候，這種開(kāi)銷(xiāo)會(huì)變得更大。

<未完待續(xù)>

多易