IO性能對於一個系統的影響是至關重要的。一個系統經過多項優化以後，瓶頸往往落在數據庫；而數據庫經過多種優化以後，瓶頸最終會落到IO。而IO性能的發展，明顯落後於CPU的發展。Memchached也好，NoSql也好，這些流行技術的背後都在直接或者間接地迴避IO瓶頸，從而提高系統性能。
IO系統的分層：
- 三層結構
上圖層次比較多，但總的就是三部分。磁盤（存儲）、VM（卷管理）和文件系統。專有名詞不好理解，打個比方說：磁盤就相當於一塊待用的空地；LVM相當於空地上的圍牆（把空地劃分成多個部分）；文件系統則相當於每塊空地上建的樓房（決定了有多少房間、房屋編號如何，能容納多少人住）；而房子裏面住的人，則相當於系統裏面存的數據。
- 文件系統—數據如何存放？
對應了上圖的File System和Buffer Cache。
File System（文件系統）：解決了空間管理的問題，即：數據如何存放、讀取。
Buffer Cache：解決數據緩衝的問題。對讀，進行cache，即：緩存經常要用到的數據；對寫，進行buffer，緩衝一定數據以後，一次性進行寫入。
- VM—磁盤空間不足了怎麼辦？
對應上圖的Vol Mgmt。
VM其實跟IO沒有必然聯繫。他是處於文件系統和磁盤（存儲）中間的一層。VM屏蔽了底層磁盤對上層文件系統的影響。當沒有VM的時候，文件系統直接使用存儲上的地址空間，因此文件系統直接受限於物理硬盤，這時如果發生磁盤空間不足的情況，對應用而言將是一場噩夢，不得不新增硬盤，然後重新進行數據複製。而VM則可以實現動態擴展，而對文件系統沒有影響。另外，VM也可以把多個磁盤合併成一個磁盤，對文件系統呈現統一的地址空間，這個特性的殺傷力不言而喻。
- 存儲—數據放在哪兒？如何訪問？如何提高IO速度？
對應上圖的Device Driver、IO Channel和Disk Device
數據最終會放在這裏，因此，效率、數據安全、容災是這裏需要考慮的問題。而提高存儲的性能，則可以直接提高物理IO的性能
2. Logical IO vs Physical IO
邏輯IO是操作系統發起的IO，這個數據可能會放在磁盤上，也可能會放在內存（文件系統的Cache）裏。
物理IO是設備驅動發起的IO，這個數據最終會落在磁盤上。
邏輯IO和物理IO不是一一對應的。
這部分的東西在網絡編程經常能看到，不過在所有IO處理中都是類似的。
IO請求的兩個階段：
等待資源階段：IO請求一般需要請求特殊的資源（如磁盤、RAM、文件），當資源被上一個使用者使用沒有被釋放時，IO請求就會被阻塞，直到能夠使用這個資源。
使用資源階段：真正進行數據接收和發生。
舉例說就是排隊和服務。
在等待數據階段，IO分爲阻塞IO和非阻塞IO。
阻塞IO：資源不可用時，IO請求一直阻塞，直到反饋結果（有數據或超時）。
非阻塞IO：資源不可用時，IO請求離開返回，返回數據標識資源不可用
在使用資源階段，IO分爲同步IO和異步IO。
同步IO：應用阻塞在發送或接收數據的狀態，直到數據成功傳輸或返回失敗。
異步IO：應用發送或接收數據後立刻返回，數據寫入OS緩存，由OS完成數據發送或接收，並返回成功或失敗的信息給應用。
按照Unix的5個IO模型劃分
- 阻塞IO
- 非阻塞IO
- IO複用
- 信號驅動的IO
- 異步IO
從性能上看，異步IO的性能無疑是最好的。
各種IO的特點
- 阻塞IO：使用簡單，但隨之而來的問題就是會形成阻塞，需要獨立線程配合，而這些線程在大多數時候都是沒有進行運算的。Java的BIO使用這種方式，問題帶來的問題很明顯，一個Socket需要一個獨立的線程，因此，會造成線程膨脹。
- 非阻塞IO：採用輪詢方式，不會形成線程的阻塞。Java的NIO使用這種方式，對比BIO的優勢很明顯，可以使用一個線程進行所有Socket的監聽（select）。大大減少了線程數。
- 同步IO：同步IO保證一個IO操作結束之後纔會返回，因此同步IO效率會低一些，但是對應用來說，編程方式會簡單。Java的BIO和NIO都是使用這種方式進行數據處理。
- 異步IO：由於異步IO請求只是寫入了緩存，從緩存到硬盤是否成功不可知，因此異步IO相當於把一個IO拆成了兩部分，一是發起請求，二是獲取處理結果。因此，對應用來說增加了複雜性。但是異步IO的性能是所有很好的，而且異步的思想貫穿了IT系統放放面面。
Oracle:
LOGICAL AND PHYSICAL I/O
LOGICAL I/O 是ORACLE 內核從DATABASE BUFFER CACHE 取得數據。如果內核不能從CACHE中得到數據它將請求操作系統取得數據。
PHYSICAL I/O 是ORACLE 內核從操作系統取得數據，因爲不能從DATABASE BUFFER CACHE中取得數據了。
請注意物理I/O不一定就是磁盤讀取，因爲操作系統內部也有BUFFER CACHE，但是從OARCLE觀點來看，這些讀取都是物理I/O
其實實際上我們應該減少的是邏輯I/O而不是物理I/O
1. 邏輯I/O需要LATCHES 或者序列化設備，這些東西嚴重的影響了系統的擴展性
2. 如果減少了邏輯I/O，物理I/O就會自然的執行因爲邏輯I/O如果不能成功的話，那麼物理I/O就會起作用
3. 物理I/O並不像想象的那麼花費時間，因爲大多數的情況下，操作系統的CACHE都能夠滿足要求。
邏輯I/O有下面兩個部分組成
1. CONSISTENT GETS
2. DB BLOCK 或者CURRENT GETS