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走出误区,告诉你台式机硬盘的N个秘密

    上文说过内部DTR决定了外部DTR的实际表现,但为了将内部DTR对外部DTR的影响降至最低,产生了缓冲区设计。理论上讲,缓冲区越大,即使内部DTR 不变,硬盘的性能也会更好,这就好比CPU中的缓存一样。不过,要做到缓冲区容量的增加并提高性能还是有一定难度的。这主要体现在缓存功能管理与数据安全两个方面。缓存功能管理决定了缓冲区智能化与缓存效果,简单的说就是一种管理算法与替换策略,负责这一任务的就是缓存控制器。

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    上文已经讲到目前都将缓冲区做分段处理,并且是动态的,根据数据流情况自动划分。以120GXP为例,在读操作时可最多划分12个数据段(平均容量约155KB),在写操作时数据段可高达52个(平均容量约35KB)。那么怎么去动态的划分区段,怎么去选择最不常用的区段以替换成新的数据,都将影响最终的性能表现。比如区段划分不合理将影响缓冲区空间的利用率和预读效果,数据替换不合理将影响缓存命中率,这样一来说不定与小容量缓冲区性能差不多。讲到这,大家肯定会想到了CPU缓存的算法(比如N路级联与更新策略等),的确两者有相同之处。对于更大容量的缓冲区,肯定就不能照搬小容量缓冲区的缓存管理算法。因此,缓冲区越大性能越好是有前提的,这对厂商的缓存管理技术水平提出了更高的要求。

    大容量缓冲区的数据安全性主要是指在突然断电的情况下,缓冲区中的待写数据将如何处理的问题。这方面笔记本电脑硬盘就有了得天独厚的优势,因为有电池为后盾,笔记本电脑硬盘的缓冲区容量已经提升到了16MB。但对于台式机,这是个不小的考验。WD公司在这方面做出了有意义的探索,主要方法是通过将数据暂时保存在最外圈暂存区(因为最外圈的写入速度最快),下次开机再写入原目的地址的方法来保证缓冲区中待写数据的安全,显然这需要特殊的管理机制,也是厂商的自由发挥了。

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    最后我们再谈谈目前普遍流行的说法——大容量缓冲区对零散数据非常有利,这是很片面的认识。当然,这种说法可以理解,也没有什么根本性错误,但容易误导人们对大容量缓冲区的认识。从分段式缓存结构可以看出,更大的缓冲区理论上可以划分出更多的数据段,能容纳更多的互不相干的小数据块。而这种随机的、不连贯的、小数据量的读取行为在Web服务、数据库服务与日常办公应用中很常见。如在Web服务中,经常出现对一个网页同时有多个请求的情况,而一个网页的大小也就是几十到几百KB的容量,如果缓冲区能缓存更多的页面,那么服务器的表现也会越好。因此大容量缓冲区在这方面的贡献,我们完全肯定。

    但另一方面,对于大容量,连续读写的数据操作,大容量缓冲区同样能发挥重要的作用。更大的缓冲区此时意味可一次缓冲更多的数据(硬盘会根据数据量将区段合并),即能在相同的时间内向主机或磁头发送更多的数据,而磁头的连续读写扇区的能力更容易发挥。所以,在音频、视频处理等经常用到大数据量连续读写的场合,大容量缓冲区硬盘是非常好的之选。在下面的测试中,大家也会发现8MB缓冲区硬盘相对于2MB缓冲区硬盘的整体优势。

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