為什麼機械硬碟隨機讀取性能和連續讀寫性能差那麼多？

01-27

5400轉的機械盤連續讀寫能飈到100+M，但是存取大量小文件的時候就會掉到400多k，請問這是為什麼呢？

磁碟結構介紹

磁碟結構簡介

再來看下訪問時間，主要有三個部分：

1. 尋道時間，為讀取某個目標扇區的內容，傳動臂首先將磁頭定位到包含目標扇區的磁軌上，這個過程花費的時間即為尋道時間。平均值 3 ~ 9 ms，最大可至 20 ms。

2. 旋轉延遲，磁頭定位到目標磁軌後，驅動器等待目標扇區的第一個位旋轉到磁頭下，這個過程如果是 5400 轉的磁碟，平均大概為 5 ms。

3. 傳送時間，當目標扇區的第一個位位於磁頭下，到訪問完所有數據花費的時間，如果數據量為一個扇區的容量，這個時間取決於旋轉速度和每個磁軌的扇區數目（密度），假定每個磁軌平均扇區數目為 400，那麼這個時間大概為 0.03 ms。

綜上，如果讀取一個扇區的數據，那麼平均用時大概為 9 + 5 + 0.03 = 14.03 ms。主要時間是尋道時間和旋轉延遲，而實際訪問幾乎不用時間。

這也是為什麼連續讀取速度很快，就是因為這個『連續』，這一次讀取過程中，可以簡單的理解為尋道和旋轉延遲只有一次（不嚴謹），大部分時間都花費在實際傳送上。簡單計算下，如果只有傳送時間，5400 轉，每扇區 512 位元組，每個磁軌 400 個扇區，那麼每秒可以傳送 5400 RPM / 60 sec * 400 * 512 = 18,432,000 B / s = 17 MB / s。現在的磁碟，實際的實現複雜，比如每個磁軌擁有的扇區數目不一致，不過一般而言，可以簡單認為各個參數比上述的值要高很多（比如扇區數目 / 比如扇區容量），達到 100 + MB 也是可以的。不過整體原理沒變，尋道時間和旋轉延遲總是存在的，當大量的讀取小文件的時候，也就是不是『順序』讀取，每次讀取尋道時間和旋轉延遲都要再來一遍，假設每個小文件每個 1 K，平均也就能到 1000 ms / 14 ms * 1 K = 70 KB / s（按上述 100 / 17 的倍數，也就是 420 KB / s，和你測試值相近），文件再小一點，速度還可以進一步下降。