磁盘技术与磁盘测试

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摘要：本文同时对国内外相关研究进行了介绍和分析，着重介绍和分析了磁盘技术要点，包括主轴转速、平均寻道时间、平均延迟时间、数据传输率、数据缓存和磁盘表面温度；并着重介绍和分析了Winbench、Sisoft Sandra、Virtual Memory Statistics几种测试工具的性能和特点；最后对Windows驱动程序模型的背景资料作了一般性的介绍。

Abstract: While introducing and analyzing the related domestic and foreign research, the articles focus on the key points of disk technology, including the spindle speed, average seek time, average delay time, data transfer rate, data cache and the disk surface temperature, and highlights the performances and features of several testing tools such as Winbench, Sisoft Sandra, Virtual Memory Statistics. At last, it describes the background of the Windows Driver Model.

关键词：磁盘；性能测试

Key words: disk；performance testing

中图分类号：TQ587.2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）22-0176-02

0引言

随着计算机技术的不断发展，十几年来磁盘作为存储介质的中坚力量，无论从容量还是性能方面都有了翻天覆地的变化，而且现在它在个人电脑的存储设备中的地位依然是不可动摇的。在任何计算机系统中，磁盘都是最重要的部件之一，目前它还是用户存储数据的主要场所，平时我们所使用的操作系统、应用软件、游戏及其它重要数据等都是存储在磁盘中。

1磁盘技术

总的来说，磁盘测试不外乎测试磁盘的数据传输率（包括突发、最大、最小、连续数据传输率）、寻道时间（包括平均寻道时间和存取时间）、磁盘性能（包括普通商用和高端应用磁盘性能）、CPU占用率和磁盘工作噪音、工作温度等。而这些测试项取决于磁盘的各技术要点，主要有：

1.1 主轴转速（单位：转/分钟 RPM）转速是决定磁盘内部传输率的决定因素之一，它的快慢在很大程度上决定了磁盘的速度，同时也是区别磁盘档次的重要标志，例如现在市面上的IDE磁盘就可以分为5400RPM和7200RPM两大档。这项指标我们一般只需从产品特征中就可以得到，则无需进行测试。

1.2 平均寻道时间（单位：毫秒 ms）它是磁盘最常见的性能指标之一，指磁盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，这是衡量磁盘机械能力的重要指标，一般在5ms-13ms之间，平均寻道时间大于13ms的磁盘不宜购买，注意它与平均存取时间的差别，磁盘存取时间是平均寻道时间与磁盘平均延迟时间之和得到的，平均寻道时间当然是越小越好。除了平均寻道时间，一般还有道至道查找时间及全程访问时间，它们分别指磁头从一磁道转移至另一磁道的查找时间和磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间。经过磁盘测试后，我们一般可以得到磁盘平均寻道时间、平均存取时间，而道至道和全程查找时间由于没有太大的实际意义，所以在磁盘测试报告中一般没有体现。

1.3 平均延迟时间（单位：毫秒 ms）它指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间。平均延迟时间也是越小越好。延迟时间小代表磁盘的读取数据的等待时间短，这就等于具有更高的磁盘数据传输率。7200RPM IDE磁盘的延迟时间为4.17ms，而5400RPM IDE磁盘的延迟时间则为5.6ms，这是由磁盘转速决定的，所以无需测试，在测试报告中也没有体现，读者从磁盘的产品特征上才能得到。

1.4 数据传输率（单位：MB/s）它分为内部数据传输率及外部数据传输率，内部数据传输率指磁头至磁盘缓存间的最大数据传输率，一般取决于磁盘的主轴转速和盘片数据线密度（指同一磁道上的数据间隔度）。注意，在这项指标中常常使用Mb/S 或 Mbps 为单位，这是兆位/秒的意思，如果需要转换成 MB/S（兆字节/秒），就必须将Mbps数据除以8（一字节8位数）。而外部传输率也称为突发数据传输率或接口传输率，指从磁盘的缓存中向外输出数据的速度，目前采用Ultra ATA/100技术的理论外部传输率已经达到了100 MB/s，而在SCSI磁盘中，采用最新的Ultra 320 SCSI接口标准，其数据传输率可达320 MB/s。由于磁盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评价一个磁盘整体性能的决定性因素，用内部传输率来作为衡量磁盘性能的真正标准自然显的更为准确些。由于突发数据传输率的突发性比较强，因此在测试报告中，我们更加看重于连续数据传输率，它才是磁盘快慢的直接体现。

1.5 数据缓存（单位：MB或KB）缓存是磁盘与外部总线交换数据的场所，磁盘的读过程是经过磁信号转换成电信号后，通过缓存的一次次填充与清空、再填充、再清空才一步步地按照PCI总线周期送出去，所以缓存的作用不容小视，缓存的容量与速度可以直接关系到磁盘的传输速度。大缓存磁盘在存取零碎数据时非常有利，所以自然能为磁盘带来更好的普通商用磁盘性能。

1.6 磁盘表面温度它是指磁盘工作时产生的温度使磁盘密封壳温度上升情况。这项指标厂家并不提供，一般只能在各种媒体的测试数据中看到。磁盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头（包括GMR磁头）的数据读取灵敏度，因此磁盘工作表面温度较低的磁盘有更好的数据读、写稳定性。如果对于高转速的SCSI磁盘一般来说应该加一个磁盘冷却装置，这样磁盘的工作稳定性才能得到保障。

2磁盘测试

磁盘性能如今已经成为计算机系统的主要瓶颈之一。小文件读写的性能瓶颈是磁盘的寻址（随机读写性能更差），评估的标准是TPS（Transactions Per Second）。大文件读写的性能瓶颈是带宽，评估的标准是持续的读写速度。

解决一个性能瓶颈，往往又会出现另外的瓶颈或者其他问题，所以性能优化更加切实的目标是做到在一定范围内使系统的各项资源使用趋向合理和保持一定的平衡。系统运行良好的时候恰恰也是各项资源达到了一个平衡体，任何一项资源的过渡使用都会造成平衡体系破坏，从而造成系统负载极高或者响应迟缓。比如CPU过度使用会造成大量进程等待CPU资源，系统响应变慢，等待会造成进程数增加，进程增加又会造成内存使用增加，内存耗尽又会造成虚拟内存使用，使用虚拟内存又会造成磁盘I/O增加和CPU开销增加（用于进程切换、缺页处理的CPU开销）。

2.1 磁盘测试工具WinBenchZD WinBench是一个用于测试计算机的CPU、图形、磁盘、视频、CD－ROM等子系统的测试工具。在磁盘测试中，常用到WinBench的Disk Inspection Tests（磁盘底层测试）和Disk WinMarks（磁盘性能测试）两大项。Disk Inpection Test包括磁盘存取时间、CPU占用率及连续数据传输率（STR）。其中磁盘存取时间指磁盘存取数据时的所需时间，它是由平均寻道时间和磁盘延迟时间两部分构成，如果是7200RPM IDE磁盘，只需将测试得到的结果扣除4.17ms的7200RPM平均延迟时间即可得到磁盘的平均寻道时间。而CPU占用率即在模拟各项应用程序运行中的处理器占用率。最后STR即指磁盘的连续数据传输率图，由WinBench的测试结果中我们可以非常清晰地得到内延与外延连续数据传输率，如图1所示就是比较典型的磁盘STR图，从这里可以清晰地看出磁盘的最高连续数据传输、最低连续数据传输率及从最高到最低的变化过程。从STR图上还可以清晰看出磁盘的ST下降台阶数，这代表磁盘的数据存储区数，如图1中这块磁盘有16个数据存储区。

2.2 磁盘测试工具Sisoft SandraSisoft Sandra 也是一款非常出色的Windows 95/98/NT/2000系统测试、诊断工具，它提供有系统分析、诊断、报告助手（the System Analyser， Diagnostic and Reporting Assistant）。共集成有50个左右组件（对于不同的操作系统，安装后生成的组件会稍微有些不同），可以对硬件、软件以及其他设备进行全方位的测试、诊断。由于Sisoft Sandra能根据用户不同的系统配置而产生不同的测试基准，所以用户见到的磁盘对比基准可能会有所不同。图2所示就是Sandra 2001的测试结果，从图中可以清楚地看出Sandra 2001对该磁盘系统采用的对比基准是EIDE UDMA66、EIDE UDMA33等。而Sandra 2001 Te对该磁盘系统采用的对比基准则是ATA U100x2 RAID 7200RPM、ATA U100 7200RPM 30GB等。

2.3 磁盘测试工具VmstatVmstat，Virtual Memory Statistics（虚拟内存统计）是一个很全面的性能分析工具，可以观察到系统的进程状态、内存使用、虚拟内存使用、磁盘的I/O、中断、上下文切换、CPU使用等。图3列出了Vmstat的输出格式，在I/O项中，bi是从块设备读入的数据总量（读磁盘） （KB/S），bo是写入到块设备的数据总量（写磁盘）（KB/S）。随机磁盘读写的时候，这2个值越大（如超出1M），能看到CPU在I/O等待的值也会越大。

3总结

国内外流行的测试软件往往只注重于对磁盘的几种基本性能：磁盘的数据传输率、寻道时间、磁盘性能、CPU占用率和磁盘工作噪音、工作温度等的测试，这样的测试得到的数据在实际应用中意义并不大。我们需要的是在充分模拟实际应用环境下进行的测试，这样得到的数据才能正确的评估出磁盘的性能。

参考文献：

[1]白中英.计算机组成原理.科学出版社，2008.

[2]邵杰.电脑组装与维护实例教程.清华大学出版社，2009.

[3]杨进，魏轶伟，贾惠波.存储区域网的性能测试.计算机工程，2003，(11): 25-26.

[4]苑颂军，陈凡.软件测试服务器性能的原理与应用.计算机与通信， 1997，(12):36-39.