SQL Server中STATISTICS IO物理讀和邏輯讀的誤區
大家知道，SQL Server中可以利用下面命令查看某個語句讀寫IO的情況
SET STATISTICS IO ON
那么這個命令的結果顯示的物理讀、邏輯讀的IO單位大小是多少，比如結果顯示有
物理讀取 1 次
是代表 對硬盤做了1次物理IO嗎？
在回答這個問題之前，需要先普及幾個常識
在一般默認情況下
Windows的內存分頁大小單位是4KB
數據庫的最小讀寫單位是 8K頁面
Windows操作系統的NTFS文件系統最小讀寫單位（分配單元/簇）是 4KB
機械硬盤的邏輯扇區：512字節，整個硬盤暴露給操作系統的扇區，一般跟物理扇區的大小是一樣的，保持對齊，操作系統將分配單元的讀寫請求划分為多個512字節大小，為了適應邏輯扇區的大小
機械硬盤的物理扇區：512字節 ，舊磁盤是512字節，也就是硬盤里面每個磁碟真正的讀寫扇區，新磁盤（固態硬盤的物理扇區和邏輯扇區都是為了兼容機械硬盤模擬出來的，固態硬盤實際用的是塊/頁）是4KB
機械硬盤的原生512 native對齊：邏輯扇區、物理扇區的大小都是一樣的，也叫512n，如果邏輯扇區和物理扇區是不一樣的，那么就是512e，如果是固態硬盤的native對齊就是4Kn
高級格式化：操作系統對文件系統盤符進行格式化，規划每分配單元/簇大小，默認4KB
低級格式化：存儲廠家對物理存儲硬件做的低級格式化，例如機械硬盤，規划每扇區大小，通常512字節
前提：本文闡述的所有場景都是針對《機械硬盤的原生512 native對齊》的前提下，並且是非虛擬化環境下，虛擬化環境會多了一層VMFS bloc更加復雜，敬請注意！
為什么存在磁盤塊/簇/分配單元？
讀取方便：由於扇區的數量比較小，數目眾多在尋址時比較困難，所以操作系統就將相鄰的扇區組合在一起，形成一個塊，再對塊進行整體的操作，
分離對底層的依賴，操作系統忽略對底層物理存儲結構的設計，通過虛擬出來磁盤塊的概念，文件系統就是操作系統的一部分，所以文件系統操作文件的最小單位是塊/簇/分配單元
這個磁盤塊在Linux的ext4文件系統中稱為block，在Windows的NTFS文件系統中稱為分配單元或簇
什么是內存分頁？
操作系統經常與內存和硬盤這兩種存儲設備進行通信，類似於“塊”的概念，都需要一種虛擬的基本單位。所以，與內存操作，是虛擬一個頁的概念來作為最小單位。與硬盤打交道，就是以塊為最小單位
固態硬盤因為沒有扇區概念，用的是塊/頁，一個塊/頁一般是4KB，so固態硬盤暫且不討論
先說結論，實際上STATISTICS IO 中物理讀和邏輯讀的統計對象自始至終都是數據庫8K頁面，比如，邏輯讀1次， 物理讀1次，實際上都是按8KB頁為單位，是SQL Server這個軟件的統計方式
這樣就會造成誤解，產生疑問
如果物理讀為1次，那么數據庫對磁盤是做了一次讀寫操作一次IO，對嗎？
如果邏輯讀為1次，那么數據庫在內存中是讀寫了一個內存頁一次IO，對嗎？
實際情況是怎樣的呢？
對於物理讀情況
SQL Server是運行在Windows系統上的一個軟件，那么這個軟件在文件系統上存儲數據依然按照NTFS文件系統的規則，存儲一個8K的頁面需要占用2個分配單元
可以用winhex這個軟件，按8K大小查看數據庫的mdf文件可以查看到完整的一個數據庫頁面數據
對於文件系統，讀寫一個數據庫8KB頁面需要讀寫2個分配單元 也就是2個文件系統IO
在機械硬盤里面，文件系統的一個4KB分配單元寫入到機械硬盤里，需要讀寫8個扇區，也就是8個硬盤IO，而1個數據庫8KB頁面寫入到機械硬盤里，就需要讀寫16個扇區，也就是實際寫入一個數據庫頁面需要16個硬盤IO
然后這里會出現一些問題，如果系統故障或硬件故障，就有可能出現一個數據庫頁面寫入存儲硬件不完整情況，比如16個硬盤IO才能寫入完整一個8KB頁面，而如果在寫入第10個IO的時候發生系統崩潰或硬件崩潰，只寫入了5KB頁面數據到硬盤，這時候數據庫數據就已經不完整了，然后各家數據庫廠商才開發【頁面寫入完整性檢測機制】，例如
MySQL InnoDB的Double Write機制（innodb_doublewrite = 1） + page checksum
MSSQL的PAGE校驗機制
注意：即使是用固態硬盤，也請不要關閉頁面完整性檢測功能！
只有在數據庫頁面、文件系統分配單元、機械硬盤扇區的大小一致的情況下
就是說，數據庫、文件系統、存儲設備的最小讀寫單位大小一樣的情況下，也就是所謂的【對齊】，更嚴謹的應該是數據庫、文件系統、（存儲設備的邏輯扇區、存儲設備的物理扇區，512n或4Kn）的最小讀寫單位大小一樣
才能關閉頁面完整性檢測功能，這個時候可以獲得最大性能
某些文件系統、存儲設備所謂的聲稱支持【原子寫】，請各位擦亮眼睛^_^，檢查是否真的完整支持，對於某些情況，確實是支持真正原子寫，例如
1、數據庫使用裸設備，這樣就不需要文件系統
2、以寶存PCIE閃存為例子，其Nand Flash的最小寫單位是page，目前Nand Flash 的page大小是32kb，這個基本上都是大於大部分數據庫通用的block size或page size，32kb可以存放4個MSSQL頁面（非廣告）
對於邏輯讀情況
Windows的內存分頁大小單位是4KB，一個數據庫頁面8KB，那么讀寫一個內存中的數據庫頁面實際上需要讀寫2個內存分頁
在內存里，讀寫一個數據庫8KB頁面需要讀寫2個內存分頁， 也就是2個內存IO
然后內存中8KB數據庫頁跟文件系統中的8KB數據庫頁是一一對應的，不然的話，利用B+樹索引結構和二分查找法查找數據也無從談起
總結
對於文件系統，讀寫一個數據庫8KB頁面需要讀寫2個分配單元 也就是2個文件系統IO
對於機械硬盤，讀寫一個數據庫8KB頁面需要讀寫16個硬盤扇區 也就是16個硬盤IO
對於內存，讀寫一個數據庫8KB頁面需要讀寫2個內存分頁 也就是2個內存IO
SQL Server只是跑在Windows操作系統上的一個軟件，它無法知道也不需知道它所在文件系統的最小讀寫單位，也無法知道也不需知道存儲設備的最小讀寫單位，
實際上操作系統從文件系統中讀取8KB頁面數據喂給數據庫，數據庫收到之后STATISTICS IO 就統計物理讀為 1，至於邏輯讀也是同理
最最后，放一張圖，做的比較丑
參考文章
http://www.dostor.com/article/111637957.html
https://blog.csdn.net/qq_34228570/article/details/80209748
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