Linux磁盤分區(qū)對齊詳解與配置
什么是磁盤分區(qū)對齊（Disk Alignment、Partition Alignment）
Windows的磁盤有一種結構叫做Master Boot Record(MBR), 它的默認大小為63個Block（每個大小為512字節(jié)）。它的存在使得磁盤的初始位置和的磁盤上***個分區(qū)的初始位置有63個Block的錯位。如果磁盤的單個Track大于63個Block的話。這就會導致默認的初始的位置是從第64個開始。使文件系統(tǒng)的中的Track和位于磁盤中的兩個Track之上。這種不對齊現象會導致存儲系統(tǒng)的性能下降，原因是單個I/O請求會跨越多個磁盤上的Track，從而導致存儲系統(tǒng)的額外性能開銷。特別是對于一些隨機I/O比較較大的應用程序，影響將更大。
而對于Windows 2003以后支持的GPT Disk，也會存在磁盤分區(qū)不對齊的現象，但是結構有所不同。如圖1所示（圖中單位為Block，512字節(jié)），所有的分區(qū)由1MB大?。?048 Block）構成，***個分區(qū)從LBA 34開始，即17KB大小位置。這也就意味著所有的分區(qū)會有17KB的不對齊的情況發(fā)生。同樣會導致I/O讀寫性能影響。
存儲系統(tǒng)的磁道區(qū)域與Linux分區(qū)對齊問題
出于***化性能需求，任何到后端存儲陣列的I/O需要通過配置適當的結構化，從而避免任何I/O操作跨界現象的發(fā)生。如果I/O操作跨越多個界限，會帶來額外的資源開銷從而造成性能下降。所以，為了避免因為分區(qū)不對齊所造成的性能影響。需要使用工fdisk或者parted工具創(chuàng)建和對齊分區(qū)。
如何選擇一個正確的磁盤分區(qū)offset值，基本上EMC和其他廠商建議的值都是“64KB”。為什么要選擇64KB這個值呢，這里解釋一下。首先講一下一個叫做物理磁道區(qū)域的概念。因為對于不同類型的保護級別，也可以說叫Raid和磁盤類型，這個區(qū)域的范圍有所不同的。我們舉兩個個例子：
Symmetrix緩存中的磁道區(qū)域單位大小為一個Track，即64個Block、32KB大小。如圖2所示，如果磁盤分區(qū)沒有被對齊，則任何32KB或者更大的I/O就需要跨越兩個Track來進行，50%的16KB的I/O會可能會跨越兩個Track，25%的8KB也會跨越兩個Track，造成額外的存儲系統(tǒng)性能開銷。
看了***個例子，讀者可能會想，那把起始位右移一個Block就好了啊，（MBR+Reserved=63Block），就不會有跨Track的I/O發(fā)生了。接下來我們再看另外一個例子。一個3+1 Raid5的單個條帶大小為四個Track，即256個Block、128KB大小。如果對于這類的磁盤，使用第64個block為起始位置，當linux I/O大小達到64KB的時候，如果I/O直接從緩存（單個track為32KB），則正好完成兩次讀取。但是如果，兩個連續(xù)的64KB I/O，且需要牽涉到后端Raid5的物理磁盤讀寫，如下圖所示，第二個64KB就會出現跨越兩個條帶的情況發(fā)生，從而倒是讀或者寫的開銷加倍。
在這種情況下，需要將起始位置調節(jié)成建議配置（64KB），這樣一來，Linux***I/O大小的情況也不會發(fā)生跨多個條帶的情況發(fā)生了。（圖3）
所以說，無論是從存儲系統(tǒng)的緩存從讀取數據，還是I/O在緩存中不存在的情況，需要從底層物理磁盤上讀取數據。對于不同類型的磁盤，64KB的起始為是一個建議配置。
Linux創(chuàng)建分區(qū)對齊方法
描述了磁盤分區(qū)對齊的原理后，下面介紹如何使用fdisk創(chuàng)建對齊分區(qū)的例子。在Linux中，對齊分區(qū)操作需要要空數據的情況下進行，因為對齊分區(qū)操作會清空分區(qū)表并且該LUN上的數據會被刪除。在這個例子中，我們對/dev/emcpowerfw設備，創(chuàng)建一個大小為51281 Cylinder（Cylinder是Symmetrix的計量單位，每個Cylinder大小為960KB，所以這個磁盤大小為50GB左右）、Offset錯位大小為128個block的磁盤設備。方法和命令輸出（圖4）如下
方法1，使用fdisk創(chuàng)建分區(qū)對齊
Linux命令提示符下輸入：
# fdisk /dev/emcpowerfw
輸入n，創(chuàng)建一個分區(qū)：
輸入p，創(chuàng)建分區(qū)為主分區(qū)：
輸入起始Cylinder位置，默認為***個：
輸入***Cylinder位置，默認為該磁盤設備的***一個Cylinder：
輸入x進入expect mode：
輸入b，一定分區(qū)初始位置：
設定最初位置為128個block（128 block大小為64KB）：
再次輸入p確認分區(qū)初始位置信息：
輸入w保存退出：
方法2：使用parted創(chuàng)建對齊分區(qū)
Parted和fdisk相比，支持更多的類型（支持GPT）和更大的分區(qū)尺寸。下面一個例子給出一個給dev/sdb磁盤創(chuàng)建128bloc分區(qū)起始位的例子，方法和命令輸出如下（圖5）
Linux命令提示符下輸入：
# parted /dev/sdb
將顯示單位調整為Sector（大小512個字節(jié)）：
(parted) unit s
列出當前邏輯卷：
(parted) print
將原來Number1移除并且創(chuàng)建一個起始位為128 sector，小為976735934 sector的主分區(qū)。
(parted) rm 1
(parted) mkpart primary 128 976735934
(parted) print
參考
Parted命令手冊及參數：http://www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html#unit
Fdisk命令手冊及參數：http://manpages.courier-mta.org/htmlman8/fdisk.8.html
磁盤分區(qū)對齊詳解與配置 - Windows篇 : https://community.emc.com/docs/DOC-18571
磁盤分區(qū)對齊詳解與配置 – Linux篇 : https://community.emc.com/docs/DOC-18666
