stdev.p和stdev.s的区别（深入理解 linux磁盘顺序写、随机写）
一、引言
在数据写入过程中，随机写和顺序写是两种常见的写入方式。随机写会导致磁头频繁更换磁道，从而影响效率；而顺序写则让磁头几乎无需换道或换道时间极短。本文将详细探讨这两种写入方式的差异以及相关的内核调用机制。
二、随机写与顺序写的差异
1. 随机写：随机写是指数据写入时，磁头需要频繁更换磁道以定位到不同的写入位置。这种写入方式会导致磁头移动距离增加，从而增加了寻道时间，降低了整体写入效率。随机写还可能导致数据碎片化，进一步影响存储性能。
2. 顺序写：与随机写相反，顺序写是指数据按照顺序写入磁盘。在这种写入方式下，磁头几乎不需要更换磁道，或者换道时间很短。顺序写具有较高的写入效率，且有助于减少数据碎片化，提高磁盘的整体性能。
三、内核调用
1. 随机写的内核调用：在随机写的情况下，操作系统需要处理大量的磁盘I/O请求，并根据请求的位置调度磁头进行读写。这涉及到复杂的调度算法和磁盘管理策略。
2. 顺序写的内核调用：对于顺序写，由于数据写入的位置是连续的，内核可以更有效地处理I/O请求，减少调度开销，提高写入性能。一些操作系统还针对顺序写进行了优化，以提高写入效率。
二、环境准备
三、fio简介
通过fio测试，我们能够了解读写过程中的状态。我们需要关注fio输出报告中的几个关键指标：
slat：指的是从I/O提交到实际执行I/O的时长（Submission latency）
clat：指的是从I/O提交到I/O完成的时长（Completion latency）
lat：指的是从fio创建I/O到I/O完成的总时长
bw：吞吐量
iops：每秒I/O的次数
四、同步写测试
1. 同步随机写
我们使用fio作为测试工具，为了观察系统调用，我们采用strace工具。测试随机写入的命令如下：
bash
strace -f -tt -o /tmp/randwrite.log -D fio -name=randwrite -rw=randwrite
-direct=1 -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -group_reporting -filename=/tmp/test.db
提取关键信息：
（1）clat，平均时长约56ms
（2）lat，平均时长约56ms
（3）bw，吞吐量，大约在52M左右
再来看内核调用信息：
每次随机写入前，都会通过lseek定位当前的文件偏移量。
2. 同步顺序写
使用同样的方法测试顺序写：
bash
strace -f -tt -o /tmp/write.log -D fio -name=write -rw=write
-direct=1 -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -group_reporting -filename=/tmp/test.db
可以看到：
吞吐量提升至70M左右
再来看一下内核调用：
由于顺序写，无需反复定位文件偏移量，所以能够专注于写操作。
五、slat指标
从上述测试，我们在fio的测试报告中，并没有发现slat的身影，那是因为上述都是同步操作。对于同步I/O来说，由于I/O提交和I/O完成是一个动作，所以slat实际上就是I/O完成的时间。
异步顺序写，将同步顺序写的命令添加-ioengine=libaio：
bash
fio -name=write -rw=write -ioengine=libaio -direct=1 -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -group_reporting -filename=/tmp/test.db
可以看到，slat指标出现，lat近似等于slat + clat之和；并且换成异步io之后，吞吐量得到了极大的提升，120M左右。
fio应该作为磁盘的基线工具，拿到机器（物理机或者云机器）都应该第一时间对机器的磁盘做一个基线测试，做到心中有数。本文所有的测试，都是绕开了缓存，在实际应用中需要将缓存的影响考虑进去。
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