电脑硬盘买什么样的好（怎么评判硬盘的好坏）
I/O 的概念，从字面上理解，就是输入和输出。从操作系统的上层到下层，所有层之间都有I/O。比如CPU有I/O，内存有I/O，VMM有I/O，底层磁盘也有I/O，就是广义的I/O。一般来说，一个上层I/O可能会对磁盘产生多个I/O，即上层I/O是稀疏的，下层I/O是密集的。
磁盘I/O，顾名思义，就是磁盘的输入输出。输入是指将数据写入磁盘，输出是指从磁盘读取数据。我们常见的磁盘类型有ATA、SATA、FC、SCSI、SAS，如图1所示。在这些类型的磁盘中，SAS和FC磁盘是服务器常用的，一些高端存储也使用SSD磁盘。每个磁盘的性能是不同的。
图 1. 物理磁盘架构和常见磁盘类型
SAN（Area，存储区域网络）和NAS （，网络附加存储）一般有两个评价指标：IOPS和带宽（），这两个指标相互独立，相互关联。反映存储系统性能最重要的指标是IOPS。接下来介绍这两个参数的含义。
IOPS（Input/Per）是每秒输入输出量（或读写次数），是衡量磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指系统在单位时间内可以处理的I/O请求数。I/O 请求通常是读或写数据操作请求。对于随机读写频繁的应用，比如OLTP(·)，IOPS是一个关键的衡量指标。另一个重要指标是数据吞吐量()，它是指单位时间内可以成功传输的数据量。对于顺序读写次数较多的应用，例如VOD（Video On），更关注吞吐量指标。
简而言之：
磁盘的IOPS，即一秒内磁盘执行了多少次I/O读写。
磁盘的吞吐量，即每秒磁盘 I/O 的流量，即磁盘写入的大小加上读取的数据的大小。
IOPS 与吞吐量
每秒 I/O 吞吐量 = IOPS * 平均 I/O 大小。从公式可以看出：I/O SIZE越大，IOPS越高，每秒I/O的吞吐量也越高。因此，我们认为 IOPS 和吞吐量越高越好。其实对于一个磁盘来说，这两个参数都有它们的最大值，这两个参数之间有一定的关系。
IOPS可以细分为以下指标：
IOPS，混合读写和顺序随机I/O负载下的磁盘IOPS，这个最符合实际I/O情况，大部分应用都关注这个指标。
读取 IOPS，100% 随机读取负载下的 IOPS。
写入 IOPS，100% 随机写入负载下的 IOPS。
读取 IOPS，100% 顺序读取负载下的 IOPS。
写入 IOPS，100% 顺序写入负载下的 IOPS。
下图显示了一个典型的 NFS 测试结果：
IOPS测试工具主要有、、、FIO等，可以综合测试不同情况下磁盘的IOPS。对于应用系统来说，首先要确定数据的负载特性，然后选择合理的IOPS指标进行衡量和对比分析，再选择合适的存储介质和软件系统。
IOPS计算公式
对于磁盘，一个完整的IO操作是这样进行的：当控制器向磁盘发出IO操作命令时，具有读写头（Head）的磁盘的驱动臂（Arm）离开着陆区（Zone ，位于内圈）。没有数据的区域），移动到要操作的初始数据块所在的磁道（Track）的顶部，这个过程称为seek（），所消耗的相应时间称为寻道时间（Seek Time）；但如果找到对应的磁道，则无法立即读取数据。这时，磁头必须等到磁盘盘片()旋转到初始数据块所在的扇区()后，才能开始读取数据。磁盘旋转到可操作扇区的过程所消耗的时间称为旋转延迟（Delay）；然后随着圆盘的旋转，磁头不断地读/写相应的数据块，直到完成所需的IO。操作的所有数据，这个过程称为数据传输（Data），对应的时间称为传输时间（Time）。完成这三个步骤后，一个IO操作就完成了。
我们在翻看硬盘厂商的宣传单时，经常会看到三个参数，分别是平均寻址时间、磁盘转速和最大传输速度。这三个参数可以提供给我们计算上述三个步骤。时间。
第一次寻址时间，考虑到要读写的数据可能在磁盘的任意一个磁道，要么在磁盘的最内圈（寻址时间最短），要么在磁盘的最外圈（寻址时间）最长），所以在计算中，我们只考虑平均寻址时间，也就是磁盘参数中标明的平均寻址时间。这里使用当前硬盘的5ms。
第二轮旋转延迟与寻址相同。当磁头位于磁道上时，它可能正好在要读写的扇区上方。这时候数据可以立即读写，没有额外的延迟，但最坏的情况是磁盘的情况，磁盘转一圈后磁头确实可以读取数据，所以这里我们也考虑平均旋转延迟。对于磁盘，它是 (60s/10k)*(1/2) = 2ms。
第三次传输时间，磁盘参数提供了我们最大的传输速度。当然，要达到这个速度是非常困难的，但是这个速度是磁盘的纯读写磁盘的速度，所以只要给定单个IO的Size，我们就知道磁盘需要花多少时间在数据上，这次是IO Chunk Size / Max Rate。
现在我们可以想出计算单次IO时间的公式了。
IO 时间 = 寻道时间 + 60 秒/速度/2 + IO 块大小/速率
所以我们可以这样计算 IOPS。
IOPS = 1/IO 时间 = 1/（寻道时间 + 60 秒/速度/2 + IO 块大小/速率）
对于给定的不同 IO 大小，我们可以得到以下一系列数据
4K（1/7.1 毫秒 = 140 IOPS）
5ms + (60sec//2) + 4K/40MB = 5 + 2 + 0.1 = 7.1
8k（1/7.2 毫秒 = 139 IOPS）
5ms + (60sec//2) + 8K/40MB = 5 + 2 + 0.2 = 7.2
16K（1/7.4 毫秒 = 135 IOPS）
5ms + (60sec//2) + 16K/40MB = 5 + 2 + 0.4 = 7.4
32K（1/7.8 毫秒 = 128 IOPS）
5ms + (60sec//2) + 32K/40MB = 5 + 2 + 0.8 = 7.8
64K（1/8.6 毫秒 = 116 IOPS）
5ms + (60sec//2) + 64K/40MB = 5 + 2 + 1.6 = 8.6
从以上数据可以看出，单次IO越小，单次IO耗时越少，对应的IOPS就越大。
以上数据是在理想假设下获得的。这里的理想情况是磁盘取寻址时间的平均大小和平均旋转延迟。这个假设其实更符合我们的实际情况。随机读写，在随机读写中，每个IO操作的寻址时间和旋转延迟都不容忽视，这两个时间的存在限制了IOPS的大小。现在我们考虑一个比较极端的顺序读写操作，比如读取一个存储连续分布在磁盘上的大文件时，因为文件的存储分布是连续的，head完成一次读IO操作后，就不需要了重新寻址，并且不需要旋转延迟，这种情况下我们可以得到一个很大的IOPS值，如下。
4K（1/0.1 毫秒 = 10000 IOPS）
0ms + 0ms + 4K/40MB = 0.1
8k（1/0.2 毫秒 = 5000 IOPS）
0ms + 0ms + 8K/40MB = 0.2
16K（1/0.4 毫秒 = 2500 IOPS）
0ms + 0ms + 16K/40MB = 0.4
32K（1/0.8 毫秒 = 1250 IOPS）
0ms + 0ms + 32K/40MB = 0.8
64K（1/1.6 毫秒 = 625 IOPS）
0ms + 0ms + 64K/40MB = 1.6
与第一组数据相比，差距非常大。因此，当我们用IOPS来衡量一个IO系统的性能时，一定要明确说明在什么情况下IOPS，也就是解释读写。单个IO的方法和大小，当然在实践中，尤其是OLTP系统中，随机小IO的读写是最有说服力的。
另外，对于同一个磁盘（或LUN），IOPS的值并不是固定的，因为每个I/O读写的数据大小不同。比如每次I/O写入或读取都是一个连续的大数据块，此时IOPS会相对较低；在不频繁换道的情况下，每次写入或读取的数据块较小，相对而言IOPS会更高。也就是说，IOPS也取决于I/O块的大小，不同的I/O块大小测得的IOPS值是不同的。对于特定的 IOPS，您可以知道当时它正在测试的 I/O 块的大小。并且IOPS有一个限制值，表1列出了各种磁盘的IOPS限制值。
表 1. 常见磁盘类型及其 IOPS
一般来说，I/O的类型可以分为：读/写I/O、大/小块I/O、顺序/随机I/O、顺序/并发I/O。在这些类型中，我们主要讨论：大/小块I/O、顺序/随机I/O、顺序/并发I/O。
大/小块 I/O
该值是指控制器命令中给出的连续读取扇区数。如果数量很大，比如64、128等，我们可以认为是大块I/O；反之，如果比较小，比如4、8，我们就认为是小块I/O。小块 I/O 之间没有明确的界限。
连续/随机 I/O
连续 I/O 是指本次 I/O 给出的起始扇区地址与前一次 I/O 的结束扇区地址完全连续或相距不远。反之，如果相差较大，则算作随机I/O
连续I/O比随机I/O效率高的原因是：做连续I/O时，磁头几乎不需要换道，或者换道时间很短；对于随机I/O，如果这个I/O太多，会导致磁头不断变换车道，导致效率大大降低。
顺序/并发 I/O
从概念上讲，并发 I/O 是指向一个磁盘发出 I/O 命令，而不等待它响应，然后再向另一个磁盘发出 I/O 命令。对于条带化 RAID (LUN)，其上执行的 I/O 操作是并发的，例如：raid 0+1(1+0)、raid5 等。相反的是顺序 I/O。
确认磁盘 I/O 性能问题
对于随机加载，我们通常会在遇到其余情况时考虑 I/O 性能问题：
1.平均读取时间大于15ms
2、写缓存条件下，平均写时间大于2.5ms
对于顺序加载，我们通常会在遇到其余情况时考虑 I/O 性能问题：
1.一个磁盘上有两个连续的I/O流
2.吞吐量不足（即远小于磁盘I/O带宽）
对于一个磁盘来说，随着IOPS数量的增加，I/O也会增加，并且会有一个饱和点，即IOPS达到一定点后，IOPS的增加会导致I/O的显着增加时间。
图 3. 磁盘 IOPS 与 IO 时间的关系
从经验来看，在我们的测试工作中，我们主要关注IOPS和吞吐量这三个值以及磁盘的busy%。如果 IOPS 和吞吐量低，而磁盘的busy% 也低，我们会认为磁盘压力太小，导致吞吐量和 IOPS 低；只有当 IOPS 和吞吐量较低，磁盘的busy% 较高（接近 100%）时，我们才会从磁盘 I/O 方面分析 I/O 性能。
