深入理解MySQL_3 I/O成本

一、IO成本

1 执行SQL的成本：包括I/O成本和CPU成本

I/O成本：InnoDB和MyISAM存储引擎都是将数据存储在磁盘上。当查询表中的记录时，需要先将数据加载到内存中，然后进行操作。这个从磁盘到内存的数据加载过程损耗的时间就是I/O成本。

CPU成本：读取记录以及检测记录是否满足对应的搜索条件、对结果集进行排序等这些操作所消耗的时间称之为CPU成本。

2、磁盘的结构

（1）盘片、盘面和磁头

硬盘中一般会有多个【盘片】组成，每个盘片包含【两个面】即盘面，每个盘面都对应的有一个【读/写磁头】，一个盘片有两个盘面所以对应两个【读/写磁头】。

 

（2）磁道和扇区

盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道。

从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区。

扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。

 

（3）柱面

硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。

 

2、磁盘容量计算

存储容量 ＝ 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数

 

3、磁盘读取响应时间

读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件程序应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。

【重点】寻道时间：磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间，寻道时间越短，I/O操作越快

【重点】旋转延迟：盘片旋转将请求数据从所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间，旋转延迟取决于磁盘转速。

传输时间：完成传输所请求的数据所需要的时间。

 

4、交换单位

【块】是操作系统中最小的逻辑存储单位，他是虚拟出来的一个单位。操作系统与磁盘打交道的最小单位是磁盘块。

存在磁盘块的原因：

（1）读取方便：由于扇区的容量比较小，数目众多，在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作。

（2）分离对底层的依赖：操作系统忽略对底层物理存储结构的设计。通过虚拟出来磁盘块的概念，在系统中认为块是最小的单位。

 

5、扇区、块/簇、page的关系：

扇区： 硬盘的最小读写单元

块/簇： 操作系统针对硬盘的最小读写单元

page： 内存与操作系统之间操作的最小单元

扇区 <= 块/簇 <= page

 

5、局部性原理与磁盘预读

磁盘往往不是严格的【按需读取】，而是每次都会预读，即使只需要一个字节，磁盘也会从这个位置开始，顺序向后读取一定长度的数据放入内存。这样做的理论依据是计算机科学中著名的局部性原理。

局部性原理：当一个数据被用到时，其附近的数据也通常会马上被使用，程序运行期间所需要的数据通常比较集中。