磁盘读取数据原理(数据库查询性能分析)

1、磁盘结构

磁盘由一层一层的盘片组成，每个盘片区分上下面，每个盘面由磁道组成，磁道上凹凸不平，其中凸起的地方代表被磁头划过即数字1，反之，凹的地方表示数字0，故磁盘可以用二进制存储来表示文字、图片等信息。同时，各盘面相同半径的磁道组成柱面。磁盘还有另外一个重要组件，磁头，不同盘面上的磁头是同时移动的。

2、磁盘读写

磁盘上的数据可以通过(柱面号、盘面号、块号)来唯一标示。因此读写磁盘上某一数据时需要经过以下步骤：

• 移动磁头至相关柱面；
• 确定盘面号后，盘片开始旋转至指定块号即可。

经过以上步骤后，开始读写数据。其操作时间可以表示为：

                               寻道时间+盘片旋转时间+磁盘数据写入内存时间

其中，磁道时间耗时最长，约100ms左右；盘片旋转一般为7200转/分，即一圈需要约8ms；数据通过系统总线传输至内存一般为0.02us/B，即20ms/MB。

可以试一试在数据库中10次查询top 10000的数据与1次查询100000的数据时间，看看有何不同。

还需注意一个问题，寻道时间还与磁头上次所在位置有关，故而测试时最好能够想办法将其置于同一位置，然后进行对比。

3、其他

在大规模数据存储方面，其数据存储在外存磁盘中，而在外存磁盘读写数据时，首先需要定位磁盘中的块号，因此有必要设计合理高效的外存数据结构。可以联想到ES中倒排索引结构，Mysql中的b-tree(其中es比mysql中在内存中增加了term index，“索引的索引”)。