随机 I/O 的实际成本

您的业务软件比应有的速度慢 — 而随机 I/O 是隐形的罪魁祸首

每当客户抱怨仪表板速度缓慢时，每次您的团队为加载报告而等待额外三秒钟，每次您的结账页面因不耐烦而失去买家时，随机 I/O 很有可能正在悄然耗尽您的收入。它不是数据库工程师专用的流行语。这是一个可衡量的、成本高昂的瓶颈，几乎隐藏在从 CRM 查找到发票生成的每个业务应用程序中。了解其实际成本不仅仅是一项技术工作，更是一项财务工作。忽视这一点的公司将付出高昂的云账单、失去客户以及团队在本应立即加载的屏幕上等待的代价。

随机 I/O 实际上意味着什么（以及为什么它很昂贵）

从本质上讲，I/O（输入/输出）是读取数据并将数据写入存储的过程。当您的应用程序从数据库获取记录、从磁盘加载文件或写入事务日志时，它会执行 I/O 操作。这些操作有两种形式：顺序操作和随机操作。顺序 I/O 在连续的块中读取或写入数据，就像从头到尾读一本书一样。随机 I/O 会不可预测地跳转，例如翻到第 47 页，然后是第 3 页，然后是第 812 页。

这两种模式之间的性能差距是惊人的。在传统硬盘上，顺序读取可实现 150-200 MB/s 的吞吐量，而随机读取通常以 0.5-1.5 MB/s 的速度爬行，相差 100 倍或更多。即使在显着提高随机 I/O 性能的现代 NVMe SSD 上，差距仍然在 5 倍到 20 倍之间，具体取决于工作负载。当您的业务应用程序每秒发出数千个小型、分散的读取请求时（在此处提取客户名称，在此处提取发票行项目，在其他地方进行权限检查），每个跃点都会引入以微秒为单位的延迟，从而导致实际用户等待时间以秒为单位。

几十年来，物理原理没有改变：访问分散在存储中的数据基本上比按顺序流式传输要慢。发生变化的是现代应用程序生成随机 I/O 的规模，使其成本不容忽视。

每项业务运营的隐性税收

考虑当单个用户打开 CRM 仪表板时会发生什么。该应用程序查询客户表，将其与最近的活动日志连接，提取关联的交易值，检查用户权限，加载通知计数，并获取显示首选项。这些查询中的每一个都可能涉及存储在磁盘上不同位置的不同表。显示 50 条客户记录的仪表板可能会在后台生成 300 到 500 个随机 I/O 操作。将其乘以高峰业务时段的 200 个并发用户，您的数据库服务器每秒可处理多达 100,000 次随机读取。

这不是假设。 Percona 2024 年的一项研究发现，优化不佳的数据库工作负载将其总执行时间的 68% 花费在等待 I/O 操作上，其中随机访问模式是罪魁祸首。对于一家为数千家企业提供服务的 SaaS 公司来说，这直接意味着更高的基础设施成本。云提供商按 IOPS（每秒 I/O 操作数）收费，随机 I/O 密集型工作负载可能会将每月的存储费用从数百美元推至数万美元 — 不是因为数据量，而是因为访问模式。

成本超出了基础设施的范围。根据 Akamai 的研究，页面加载时间每增加 100 毫秒，转化率就会降低大约 7%。当随机 I/O 使您的发票生成或报告加载时间增加一整秒时，您不仅会消耗计算资源，还会消耗收入。

业务应用程序性能下降的地方

就 I/O 模式而言，并非所有功能都是一样的。一些最常见的业务操作也是随机访问的最严重的罪魁祸首：

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• 了解随机 I/O 的成本实际上非常高。 • 传统 I/O 操作在硬盘上是不可预测的且非常缓慢的。但是在现代的 SSD 中，随机 I/O 也会存在，但只是显得了很多。 • 了解 I/O 操作的本质和性能差距是非常重要的。 • 从技术角度，了解 I/O 操作的实现细微和实际成本是非常重要的工作。 • 从经济角度，忽视 I/O 操作的实际成本将导致付出高昂的云账单、失去客户以及团队在本应立即加载的屏幕上等待的代价。

Q: 我的业务软件比应有的速度慢 — 而随程 I/O 是隐形的罪魁祸首?

A: 是的，随机 I/O 很可能正在悄然耗尽您的收入。它不是数据库工程师专用的流行语。这是一个可衡量的、成本高昂的瓶颈，几乎隐藏在从 CRM 查到发票生成的每个业务应用程序中。了解其实际成本不仅仅是一项技术工作更是一项财务工作。忽视这一点的公司将付出高昂的云账单、失去客户以及团队在本应立即加载的屏幕上等待的代价。

Q: 我的应用程序如何会执行 I/O 操作?

A: 例如，您的应用程序可能会从数据库中获取记录，然后将这些记录写入到磁盘上。或者，您的应用程序可能会从磁盘中加载文件，然后在计算机上显示这些文件。这些操作都需要 I/O 点，即读取或写入数据的过程。

Q: 什么是顺序操作和随机操作？

A: 顺序操作是指在连续的块中执行 I/O 点时，例如像从头到尾读一本书一样。随机操作是指在不可预测的块中执行 I/O 点时，例如翻到第 47 页，然后是

1. 随机 I/O 是什么？

随机 I/O 指的是在存储设备上不可预测地读取或写入数据的过程。这包括从数据库获取记录、从磁盘加载文件或写入事务日志等操作。随机 I/O 对于存储性能的影响非常大，尤其是在传统硬盘中，随机读取速度可以低于顺序读取的 100 倍甚至更多。

2. 随机 I/O 为什么这么昂贵？

随机 I/O 的高成本主要来自磁盘寻道时间的增加。在传统硬盘中，寻道时间可以达到数毫秒，因此随机读取时，磁头需要频繁地在磁盘上进行寻找和移动，极大地降低了读写速度。即使在 SSD 中，随机写入仍然需要在 flash 中寻找可用的存储单元，从而增加了写入时间。Mewayz 的 Storage Optimization 207 模块可以帮助您优化存储配置，减少随机 I/O 的影响（$49/月）。

3. 如何优化随机 I/O？

优化随机 I/O 可以通过多种方法实现。首先，您可以考虑使用 SSD 作为主要存储设备，因为 SSD 对于随机 I/O 的性能优于传统硬盘。其次，您可以对数据库和文件系统进行优化，以减少随机写入的频率和规模。最后，您可以使用 Mewayz 的 Storage Optimization 207 模块，通过动态监控存储性能、自动调整缓存和磁盘配置等功能来减少随机 I/O 的影响（$49/月）。

4. 随机 I/O 对于业务影响如何？

随机 I/O 可能对您的业务产生重要影响。它可能导致应用程序的响应时间延迟，影响用户体验和操作效率。对于客户端应用程序，如果随机 I/O 导致页面加载速度缓慢，可能会导致用户流失和失去潜在客户。对于服务端应用程序，如数据库、文件服务器等，如果随机

Frequently Asked Questions

Why is Random I/O so expensive?

Why is Random I/O so expensive?

How does it affect the performance of your software?

How can you reduce the cost of Random I/O?

What are the workarounds for Random I/O?

Why is Random I/O so expensive? Random I/O is expensive due to its unpredictable nature. In traditional storage, it can consume around 0.5-1.5 MB/s, while ordered I/O can move through 150-200 MB/s. Even with modern NVMe SSDs, the performance gap remains between 5x and 20x, depending on the workload. This is because random I/O involves seeking data from non-predictive locations, which can lead to slower processing for your software and hidden costs in your CRM applications. How does it affect the performance of your software? When customers endure slow loading times, each time your team waits for load, it takes additional three seconds, and each time your accounting page loses a customer, random I/O might be draining your earnings. It isn't just the tech work, it's a financial work. Ignoring this can result in lost customers and teams waiting for your application to load on their screen, driving up the cost. How can you reduce the cost of Random I/O? To reduce the cost of Random I/O, you can optimize disk layouts, reduce the number of disk seeks by using fewer fields, and employ tools like Mewayz ($49/mo) that can help manage disk accesses and reduce latency. Utilizing a workflow that prioritizes speed, like Mewayz from Mewayz ($49/mo), can help reduce the impact of Random I/O on your software performance and hidden costs. What are the workarounds for Random I/O? Workarounds for Random I/O include optimizing disk layouts, reducing the number of disk seeks by