存储延时数据，帮你选数据库和缓存架构
1. 理解存储媒介量化延时
| 类别 | 描述 | 延时 |
|---|---|---|
| 缓存/内存 | L1 cache reference | 1 ns |
| 缓存/内存 | L2 cache reference | 4 ns |
| 缓存/内存 | Main memory reference（DDR4，5 - 10 ns 为补充说明 ） | 100 ns |
| 网络传输 | Send packet CA->Netherlands->CA | 150,000,000 ns（150 ms ） |
| 磁盘存储 | HDD (Hard Disk Drive) 读写 | 1 - 10 ms |
| 磁盘存储 | HDD SMR（新型硬盘技术 ）读写 | 1 - 10 ms |
| 磁盘存储 | SSD (Solid State Drive) 读写 | 0.1 - 1 ms |
| 磁盘存储 | NVMe SSD（新存储接口技术 ）读写 | 0.1 - 1 ms |
| 磁盘存储 | NVMe PCIe SSD 读写 | 0.1 - 1 ms |
【量化延时】
- L1 Cache Reference (1 ns)：这是 CPU 访问数据最快的方式，通常用于存放最常用的数据和指令。
- L2 Cache Reference (4 ns)：比 L1 缓存稍慢，容量更大，用于存放次常用的数据。
- Main Memory Reference (100 ns)：访问主内存的时间，比缓存慢很多。DDR4 内存的延迟在 5-10 ns，但整体访问时间包括寻址等操作，所以是 100 ns。
- Send Packet CA->Netherlands->CA (150 ms)：网络传输延迟，表示从加州发送数据包到荷兰再返回的时间。
【磁盘存储延时情况】
- HDD (1-10 ms) 和 HDD SMR (1-10 ms)：传统机械硬盘的读写延迟，SMR 是一种新型技术，但延迟与普通 HDD 相似。
- SSD (0.1-1 ms)：固态硬盘，比 HDD 快一个数量级。
- NVMe SSD (0.1-1 ms) 和 NVMe PCIe SSD (0.1-1 ms)：使用 NVMe 接口的固态硬盘，进一步提高了速度。
2. 用户问题
三级缓存之间的关系吗？
回答：三级缓存（L1、L2、L3）之间存在层级关系：
- L1 缓存 最快但容量最小，直接与 CPU 核心相连。
- L2 缓存 容量较大，速度略慢于 L1，通常每个核心都有独立的 L2 缓存。
- L3 缓存 容量最大，速度最慢，通常被多个核心共享。
这种设计是为了平衡速度和容量，使 CPU 能够快速访问常用数据，同时减少对主内存的访问次数。
用数据库来做比对，可否推出每秒可处理的请求数？
回答：可以估算每秒处理请求数，假设每次请求涉及一次磁盘 I/O 操作：
- HDD: 延迟 1-10 ms → 每秒处理 100 - 1000 个请求。
- SSD: 延迟 0.1-1 ms → 每秒处理 1000 - 10000 个请求。
- NVMe SSD: 延迟 0.1-1 ms → 每秒处理 1000 - 10000 个请求。
实际性能还受其他因素影响，如并发度、数据大小等。
除了原始的内存和磁盘，这些基础数据够我们分析技术选型么？
回答：这些数据提供了基本的性能指标，有助于初步选择合适的存储方案：
- 对于低延迟需求的应用（如实时系统），应优先考虑 L1/L2 缓存 和 NVMe SSD。
- 对于高吞吐量需求的应用，可以结合 多级缓存 和 高性能 SSD。
- 对于成本敏感的应用，可以选择 HDD 或 SMR 技术 来降低成本。
综合考虑性能、成本和应用场景，才能做出更合理的技术选型。