磁盘分区对齐详解与配置 – Linux篇
介绍
在之前一篇《磁盘分区对齐详解与配置 – Windows篇》中，我介绍了磁盘分区对齐的作用和适用于MBR和GPT的两种磁盘类型的配置，以及Windows平台设置磁盘分区对齐的方法。本文作为系列的第二篇，文章就分区对齐在存储系统缓存和Raid5下I/O分析，解释了为什么64KB作为offset错位的推荐配置。并且提供了使用Linux命令fdisk和parted创建磁盘分区对齐的方法。
存储系统的磁道区域与Linux分区对齐问题：
出于最大化性能需求，任何到后端存储阵列的I/O需要通过配置适当的结构化，从而避免任何I/O操作跨界现象的发生。如果I/O操作跨越多个界限，会带来额外的资源开销从而造成性能下降。所以，为了避免因为分区不对齐所造成的性能影响。需要使用工fdisk或者parted工具创建和对齐分区。
如何选择一个正确的磁盘分区offset值，基本上EMC和其他厂商建议的值都是“64KB”。为什么要选择64KB这个值呢，这里解释一下。首先讲一下一个叫做物理磁道区域的概念。因为对于不同类型的保护级别，也可以说叫Raid和磁盘类型，这个区域的范围有所不同的。我们举两个个例子：
Symmetrix缓存中的磁道区域单位大小为一个Track，即64个Block、32KB大小。如图2所示，如果磁盘分区没有被对齐，则任何32KB或者更大的I/O就需要跨越两个Track来进行，50%的16KB的I/O会可能会跨越两个Track，25%的8KB也会跨越两个Track，造成额外的存储系统性能开销。
图1
看了第一个例子，读者可能会想，那把起始位右移一个Block就好了啊，（MBR+Reserved=63Block），就不会有跨Track的I/O发生了。接下来我们再看另外一个例子。一个3+1 Raid5的单个条带大小为四个Track，即256个Block、128KB大小。如果对于这类的磁盘，使用第64个block为起始位置，当linux I/O大小达到64KB的时候，如果I/O直接从缓存（单个track为32KB），则正好完成两次读取。但是如果，两个连续的64KB I/O，且需要牵涉到后端Raid5的物理磁盘读写，如下图所示，第二个64KB就会出现跨越两个条带的情况发生，从而倒是读或者写的开销加倍。
图2
在这种情况下，需要将起始位置调节成建议配置（64KB），这样一来，Linux最大I/O大小的情况也不会发生跨多个条带的情况发生了。（图3）
图3
所以说，无论是从存储系统的缓存从读取数据，还是I/O在缓存中不存在的情况，需要从底层物理磁盘上读取数据。对于不同类型的磁盘，64KB的起始为是一个建议配置。
Linux创建分区对齐方法：
描述了磁盘分区对齐的原理后，下面介绍如何使用fdisk创建对齐分区的例子。在Linux中，对齐分区操作需要要空数据的情况下进行，因为对齐分区操作会清空分区表并且该LUN上的数据会被删除。在这个例子中，我们对/dev/emcpowerfw设备，创建一个大小为51281 Cylinder（Cylinder是Symmetrix的计量单位，每个Cylinder大小为960KB，所以这个磁盘大小为50GB左右）、Offset错位大小为128个block的磁盘设备。方法和命令输出（图4）如下：
方法1，使用fdisk创建分区对齐
Linux命令提示符下输入：
# fdisk /dev/emcpowerfw
- 输入n，创建一个分区；
- 输入p，创建分区为主分区；
- 输入起始Cylinder位置，默认为第一个；
- 输入最后Cylinder位置，默认为该磁盘设备的最后一个Cylinder；
- 输入x进入expect mode；
- 输入b，一定分区初始位置；
- 设定最初位置为128个block（128 block大小为64KB）；
- 再次输入p确认分区初始位置信息；
- 输入w保存退出。
图4
方法2：使用parted创建对齐分区。Parted和fdisk相比，支持更多的类型（支持GPT）和更大的分区尺寸。下面一个例子给出一个给dev/sdb磁盘创建128bloc分区起始位的例子，方法和命令输出如下
Linux命令提示符下输入：
# parted /dev/sdb
将显示单位调整为Sector（大小512个字节）：
(parted) unit s
列出当前逻辑卷：
(parted) print
将原来Number1移除并且创建一个起始位为128 sector，小为976735934 sector的主分区。
(parted) rm 1 (parted) mkpart primary 128 976735934 (parted) print
图5
Parted命令手册及参数：http://www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html#unit
Fdisk命令手册及参数：http://manpages.courier-mta.org/htmlman8/fdisk.8.html
EMC-Host-Connectivity-Guide-for-Linux
《磁盘分区对齐详解与配置 – Windows篇》
Linux Operation System