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带宽是一个简单的数字，人们认为他们理解。数字越大，存储速度就越快。

不。

撇开许多消费者的带宽数字都是假的-链路速度不是存储速度-实际性能很少依赖于纯带宽。

带宽是一个方便的度量标准，很容易测量，但不是存储性能的关键因素。大多数存储性能工具衡量的是大请求的带宽。为什么？因为小的请求不会占用太多带宽。

下面的图片是用ATTO存储的工具制作的，说明了这一点。X轴上是带宽，Y轴上是访问大小。相关性很明显：小请求不会占用太多带宽。

在快速内部PCIe SSD上驱动基准。

但是为什么CPU不发出更多的I/O请求来占用未使用的带宽呢？因为每次I/O都需要时间和资源（上下文切换、内存管理和元数据更新等）才能完成。

即使您正在编辑巨大的视频文件，也会有很多小请求。这是因为在幕后，CPU的内存管理单元（MMU）不断地交换最少使用的页面，并交换工作负载所需的任何数据或程序段。

这些页面的大小在Windows中固定为4KB，在最新版本的macOS中固定为16KB。如果您有大量的物理内存，则在重新启动后最初分页的次数会减少，但随着时间的推移，当您运行更多的程序并打开更多的选项卡时，物理内存会被填满，交换也会开始。

因此，到存储的大部分I/O流量都不在您的直接控制之下。它也不需要太多带宽。

真正重要的是什么？

延迟。存储设备为请求提供服务的速度有多快。

延迟的重要性有一个明显的原因，另一个微妙但几乎同样重要的原因。

让我们从明显的原因开始。

假设您有一个带宽无限的存储设备，但每次访问都需要10毫秒。该设备每秒可以处理100次访问（1000ms/10ms=100）。如果平均访问量为16K，则总带宽将达到每秒1600000 KB—低于USB 2.0提供的标称500 Mbits/sec—浪费了几乎无限的带宽。

10毫秒的访问量大约是平均硬盘所能处理的，这就是存储供应商打包成百上千的原因，但那是糟糕的过去。

今天的高性能固态硬盘具有微秒级的延迟，这意味着它们可以处理15年前百万美元存储阵列所能处理的I/O数量。只有当您有无限的16KB访问时，您才会受到连接带宽的限制。

延迟重要性的微妙原因更为复杂。假设您有100个访问时间为10ms的存储设备，并且您的CPU每秒发出10000个I/O（IOPS）。

您的100个存储设备可以处理10000个IOPS，所以没问题，对吧？错了。因为每个I/O需要10毫秒，所以您的CPU要处理100个未完成的I/O。将延迟降低到1ms，CPU只有10个未完成的I/O。

如果出现I/O突发，未完成的I/O数量会导致页映射超出可用的板载内存，并强制它开始分页。因为分页已经很慢了，这是一件坏事。

把延迟作为性能指标的问题有两个：不容易衡量；而且，很少有人了解它的重要性。但几十年来，人们一直在购买和使用低延迟接口，可能不知道为什么它们比更便宜、名义上同样快的接口更好。

例如，FireWire比USB 2的优势，尽管带宽数字大致相当，但却是延迟。USB 2-500 Mbits/秒-使用延迟更高的轮询访问协议。FireWire驱动器看起来总是比USB上的同一个驱动器更快，因为它的延迟协议更低。你可以从USB 2驱动器启动Mac，但运行应用程序的速度非常慢。

同样，Thunderbolt也一直针对延迟进行优化，这也是它成本更高的原因之一。

欢迎评论。这是为另一篇文章做准备，我在这里看到了USB3.0和Thunderbolt驱动器。请继续关注。

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2023-03-22 10:04:39