磁盘IO和网络IO

时间：2020-04-13

作者：深圳道通存储技术有限公司

磁盘IO和网络IO

访问方式

4.1 磁盘IO

具体步骤：

当应用程序调用read接口时，操作系统检查内核缓冲区中是否存在需要的数据，如果存在，就直接从内核缓存中直接返回，否则从磁盘中读取，然后缓存至操作系统的缓存中。

当应用程序调用write接口时，将数据直接从用户地址空间复制到内核地址空间的缓存中，这时对用户程序来说，写操作已经完成了，至于什么时候写入磁盘中，由操作系统决定，除非显示调用sync同步命令。

磁盘IO流程详图：

4.2 网络IO

当调用系统read接口时，通过DMA(Direct Memory Access)将数据拷贝到内核缓冲区;

然后由CPU控制，将内核缓冲区的数据拷贝到用户模式的buffer中;

当调用系统write接口时，会把用户模式下buffer数据拷贝到内核缓冲区的Socket Buffer中;

最后通过DMA copy将内核模式下的socket buffer中数据拷贝到网卡设备中传输。

从上面整个read、write过程来看，数据白白从内核模式到用户模式走了一圈，浪费了两次copy，而这两次有需要CPU copy，即占用CPU资源。

4.3 磁盘IO与网络IO对比

磁盘IO主要延迟是由(以15000rpm硬盘为例)：机械转动延时(机械硬盘为主要性能瓶颈，平均2ms)+寻址延时*(2-3ms)+块传输延时(一般4k每块，40m/s的传输速度，延时一般为0.1ms)决定。(平均为5ms)

网络IO主要延时是由：服务器响应延时+带宽限制+网络延时+跳转路由延时+本地接收延时决定。(一般为几十到几千毫秒，受环境影响较大)

所以，一般来说，网络IO延时要大于磁盘IO延时。

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