什么是磁盤分區(qū)對(duì)齊（Disk Alignment、Partition Alignment）

     Windows的磁盤有一種結(jié)構(gòu)叫做Master Boot Record(MBR), 它的默認(rèn)大小為63個(gè)Block（每個(gè)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(gè)分區(qū)的初始位置有63個(gè)Block的錯(cuò)位。如果磁盤的單個(gè)Track大于63個(gè)Block的話。這就會(huì)導(dǎo)致默認(rèn)的初始的位置是從第64個(gè)開始。使文件系統(tǒng)的中的Track和位于磁盤中的兩個(gè)Track之上。這種不對(duì)齊現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能下降，原因是單個(gè)I/O請(qǐng)求會(huì)跨越多個(gè)磁盤上的Track，從而導(dǎo)致存儲(chǔ)系統(tǒng)的額外性能開銷。特別是對(duì)于一些隨機(jī)I/O比較較大的應(yīng)用程序，影響將更大。

     而對(duì)于Windows 2003以后支持的GPT Disk，也會(huì)存在磁盤分區(qū)不對(duì)齊的現(xiàn)象，但是結(jié)構(gòu)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(gòu)成，***個(gè)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(huì)有17KB的不對(duì)齊的情況發(fā)生。同樣會(huì)導(dǎo)致I/O讀寫性能影響。

存儲(chǔ)系統(tǒng)的磁道區(qū)域與Linux分區(qū)對(duì)齊問題

     出于***化性能需求，任何到后端存儲(chǔ)陣列的I/O需要通過配置適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)化，從而避免任何I/O操作跨界現(xiàn)象的發(fā)生。如果I/O操作跨越多個(gè)界限，會(huì)帶來額外的資源開銷從而造成性能下降。所以，為了避免因?yàn)榉謪^(qū)不對(duì)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(duì)齊分區(qū)。

     如何選擇一個(gè)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(gè)值呢，這里解釋一下。首先講一下一個(gè)叫做物理磁道區(qū)域的概念。因?yàn)閷?duì)于不同類型的保護(hù)級(jí)別，也可以說叫Raid和磁盤類型，這個(gè)區(qū)域的范圍有所不同的。我們舉兩個(gè)個(gè)例子：

     Symmetrix緩存中的磁道區(qū)域單位大小為一個(gè)Track，即64個(gè)Block、32KB大小。如圖2所示，如果磁盤分區(qū)沒有被對(duì)齊，則任何32KB或者更大的I/O就需要跨越兩個(gè)Track來進(jìn)行，50%的16KB的I/O會(huì)可能會(huì)跨越兩個(gè)Track，25%的8KB也會(huì)跨越兩個(gè)Track，造成額外的存儲(chǔ)系統(tǒng)性能開銷。

     看了***個(gè)例子，讀者可能會(huì)想，那把起始位右移一個(gè)Block就好了啊，（MBR+Reserved=63Block），就不會(huì)有跨Track的I/O發(fā)生了。接下來我們?cè)倏戳硗庖粋€(gè)例子。一個(gè)3+1 Raid5的單個(gè)條帶大小為四個(gè)Track，即256個(gè)Block、128KB大小。如果對(duì)于這類的磁盤，使用第64個(gè)block為起始位置，當(dāng)linux I/O大小達(dá)到64KB的時(shí)候，如果I/O直接從緩存（單個(gè)track為32KB），則正好完成兩次讀取。但是如果，兩個(gè)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(gè)64KB就會(huì)出現(xiàn)跨越兩個(gè)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(diào)節(jié)成建議配置（64KB），這樣一來，Linux***I/O大小的情況也不會(huì)發(fā)生跨多個(gè)條帶的情況發(fā)生了。（圖3）

     所以說，無論是從存儲(chǔ)系統(tǒng)的緩存從讀取數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)。對(duì)于不同類型的磁盤，64KB的起始為是一個(gè)建議配置。

Linux創(chuàng)建分區(qū)對(duì)齊方法

     描述了磁盤分區(qū)對(duì)齊的原理后，下面介紹如何使用fdisk創(chuàng)建對(duì)齊分區(qū)的例子。在Linux中，對(duì)齊分區(qū)操作需要要空數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行，因?yàn)閷?duì)齊分區(qū)操作會(huì)清空分區(qū)表并且該LUN上的數(shù)據(jù)會(huì)被刪除。在這個(gè)例子中，我們對(duì)/dev/emcpowerfw設(shè)備，創(chuàng)建一個(gè)大小為51281 Cylinder（Cylinder是Symmetrix的計(jì)量單位，每個(gè)Cylinder大小為960KB，所以這個(gè)磁盤大小為50GB左右）、Offset錯(cuò)位大小為128個(gè)block的磁盤設(shè)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(duì)齊

Linux命令提示符下輸入：

# fdisk /dev/emcpowerfw

輸入n，創(chuàng)建一個(gè)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(rèn)為***個(gè)：

輸入***Cylinder位置，默認(rèn)為該磁盤設(shè)備的***一個(gè)Cylinder：

輸入x進(jìn)入expect mode：

輸入b，一定分區(qū)初始位置：

設(shè)定最初位置為128個(gè)block（128 block大小為64KB）：

再次輸入p確認(rèn)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(duì)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(gè)例子給出一個(gè)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(diào)整為Sector（大小512個(gè)字節(jié)）：

(parted) unit s

列出當(dāng)前邏輯卷：

(parted) print

將原來Number1移除并且創(chuàng)建一個(gè)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(cè)及參數(shù)：http://www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html#unit

Fdisk命令手冊(cè)及參數(shù)：http://manpages.courier-mta.org/htmlman8/fdisk.8.html 

磁盤分區(qū)對(duì)齊詳解與配置 - Windows篇 : https://community.emc.com/docs/DOC-18571 

磁盤分區(qū)對(duì)齊詳解與配置 – Linux篇 : https://community.emc.com/docs/DOC-18666 

本文地址：http://linux.cn/article-3167-1.html