文件系统性能分析

一直弄不清楚的IOZONE请求大小终于清楚了，原来IOzone中的记录大小是由其应用层划分的，最简单的情形是多个for循环read。

文件系统的读写速率与读写的文件大小是没有多大关系的，在写的时候可能大文件的在写元数据及数据组织方面比小文件的开销要大，所以写效率随测试文件大小的增加会有小幅度的下降。关键影响文件系统效率的其实是上层的请求大小，大的文件在应用层分为多个请求，请求的大小由应用程序决定，每次请求相当于一次中断，需切换至内核，读完该次请求所有的数据后该次请求才返回，从硬盘的角度看，每次读取的数据越多，数据读取在整个读的过程中占的比重越大( 寻道时间【均值4.6ms】，旋转时间【均值3ms】，数据传输时间)，硬盘利用率越高，使用预读取可以一次读取多个连续的数据块。

虽然IO请求越大，磁盘利用率越高，但并不是IO请求越大越好，由于应用程序缓冲区及计算机内存大小的限制，请求过大会造成缓冲区的频繁饱和，导致效率降低，所以通常每次io请求过小，过大都不能是系统效率达到最高，而是中间某个值。

以IOzone测试ext3文件系统的数据为例

（测试命令：./iozone -i 0 -i 1 -Rab /root/test-iozone.xls -g 16M -n 1M）

测试对象为read，re-read，write，re-write（省略了部分数据）

速率单位为：Kbytes/sec，硬盘的典型速率为80Mbytes/sec此处测试文件系统效率，由于采用了缓冲机制，计算方式为读取数据/读取数据时间，所以效率会高于硬盘效率。

Writer Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024
1024	282084	317116	328090	333983	332355	333025	318504	304763	287234
2048	286313	305530	318065	322568	326951	324518	318065	304706	297149
4096	280548	297307	308852	314742	317934	316680	310774	299109	292947
8192	272331	291300	300865	306138	309564	309129	306027	293242	287267
16384	270166	289546	295990	305250	306845	307617	302466	291332	286548
Re-writer Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024
1024	771670	851195	883409	930894	916786	899694	861093	756848	725280
2048	703758	770203	801837	815231	836589	819196	796558	727294	685888
4096	655975	707316	742181	775621	774153	780803	756995	686321	663525
8192	641652	691832	718480	749234	763756	754465	743849	678874	642865
16384	633740	687539	726246	746522	761191	766677	737849	680540	647485
Reader Report
1024	1499217	1774922	1914144	1969440	2068064	2147692	1799462	1309518	1155864
2048	1458688	1719429	1851755	1896314	1986660	2013672	1763917	1247122	1059987
4096	1468138	1742237	1912315	1943027	1980661	2046975	1808253	1221566	1012140
8192	1490027	1788563	1919881	1949952	2020708	2031701	1840489	1191399	972707
16384	1513951	1827169	1939211	1995640	2067136	2113807	1886715	1216428	973614
Re-reader Report
	4	8	16	32	64	128	256	512	1024
1024	1651398	2004366	2073055	2173780	2311849	2275110	1885572	1345623	1154621
2048	1564706	1873565	1996356	2068465	2133188	2275596	1858566	1281543	1049625
4096	1572412	1874752	2009857	2084478	2104910	2168407	1845153	1241965	1013095
8192	1554752	1907729	1996637	2039782	2134436	2137224	1924289	1217402	988177
16384	1586219	1889517	2022243	2024984	2121180	2172961	1895615	1227992	978801

 

 

根据write，re-write的比较可以看出，写最高速率点出现在请求为32K，64K的情况下，并且re-write的性能远高于write的性能，主要是re-write比write少了申请块，组织文件，写元数据的开销。

由于read不用写元数据，所以read和re-read的性能差距不大，re-read可能使用缓存数据，故效率比read要高，读最高速率点出现在64k,128k的情况下。

文件系统的效率有很多因素决定，包括io请求大小，文件系统块大小，页缓存机制，硬盘的寻道，旋转，读取数据的速率，分布式文件系统会受到更多因素的影响，应视具体情况具体分析。