Linux 上文件缓存的最佳块大小是多少？

Question

设备块大小是系统与 HDD 控制器通信的块大小。如果你想读/写硬盘，会发生这样的情况：

读：
1. CPU -> HDD 控制器：“请将块 43623626 的数据发送给我”
2. HDD 控制器 -> CPU：“完成，这里是：0xfce2c0deebed...”
写：
1. CPU -> HDD 控制器：“请将此数据写入块 3452345：0xfce2c0deebed...”
2. HDD 控制器 -> CPU：“完成”

这里的块号表示第 2354242 个 512 字节块的名称。

理论上，可以使用任何块大小。大多数设备使用 512 字节块，其中一些设备（尤其是大型 HDD）使用 4096 字节块。某些光学介质使用 2304 字节块。

重要的是：块设备控制器不知道其上的文件系统的任何信息。它只能以块大小向其介质读取和写入块。这就是块设备驱动程序用来为内核提供块设备的内容：本质上是一个大字节数组。它是如何分区的或者哪个文件系统正在使用它并不重要。

文件系统块大小是文件系统中组织文件系统数据结构的块大小。它是文件系统的内部特征，甚至不需要使用面向块的数据结构，并且某些文件系统甚至不这样做。

Ext4 最典型地使用 4096 字节块。

此外，磁盘 IO 数据通常不是直接由进程处理，而是由操作系统的虚拟内存处理。它广泛使用分页。 VM 页面大小通常为 4096 字节（在非 x86 CPU 上可能有所不同），它由 CPU 架构决定。（例如，较新的 amd64 CPU 可以处理 2MB 页面，或者 dec alpha 使用 8192 字节页面）。

为了优化数据IO，最好全部互相相乘，如果相等则更好。这通常意味着：使用 4096 字节的 fs 块。

同样重要的是：如果您的块设备已分区，则分区应以精确的页面大小开始/结束。如果你不这样做，例如你的 sda1 从 sda 的 17. 块开始，CPU 将不得不为所有页面读/写操作发出两个读/写命令，因为物理块和文件系统块将重叠。

在最常见的情况下，这意味着：所有分区都应从可被 8 整除的扇区开始或开始 (4096 / 512 = 8)。

请注意，通常低级块 IO 不会发生在单块读/写操作中，而是在单个命令中发送/接收多个块。重新组织数据通常不是很大的开销，因为内存 IO 通常比块设备 IO 快得多。因此，不遵循这些不会造成很大的开销。

Answer 1