PHP 磁碟寫入速度測試：1GB 檔案基準測試腳本

前言

在優化伺服器儲存效能、排查 I/O 瓶頸、驗證雲端磁碟規格時，需要一個簡單、可重現的磁碟寫入基準測試。本文提供一個 PHP 腳本，以 1GB 檔案連續寫入測試順序寫入速度，並說明結果解讀與專業工具對比。

測試腳本

<?php
/**
 * 磁碟順序寫入速度測試
 * 建立 1GB 暫存檔，測試連續寫入吞吐量
 */
function disk_write_benchmark(
    string $target_dir = sys_get_temp_dir(),
    int $total_bytes = 1073741824, // 1 GB = 1024^3
    int $chunk_size = 512 * 1024   // 512 KB 寫入塊
): array {
    // 檢查目錄可寫
    if (!is_writable($target_dir)) {
        throw new RuntimeException("目錄不可寫: $target_dir");
    }

    $test_file = $target_dir . '/disk_bench_' . uniqid() . '.tmp';
    $pattern = str_repeat('X', $chunk_size); // 512KB 測試資料塊

    $handle = fopen($test_file, 'wb');
    if (!$handle) {
        throw new RuntimeException("無法建立測試檔案: $test_file");
    }

    echo "開始測試: 目標 {$total_bytes} bytes, 區塊 {$chunk_size} bytes\n";
    $start = microtime(true);
    $written = 0;

    while ($written < $total_bytes) {
        $remaining = $total_bytes - $written;
        $len = min($chunk_size, $remaining);
        $n = fwrite($handle, $pattern, $len);
        if ($n === false || $n !== $len) {
            fclose($handle);
            @unlink($test_file);
            throw new RuntimeException("寫入失敗 at $written bytes");
        }
        $written += $n;
    }

    // 強制刷新到實體磁碟 (繞過 OS 快取)
    fflush($handle);
    if (function_exists('fdatasync')) {
        fdatasync($handle); // Linux: 僅同步資料
    } else {
        fsync($handle);     // 通用: 同步資料+中繼資料
    }

    $end = microtime(true);
    fclose($handle);

    // 清理測試檔
    @unlink($test_file);

    $elapsed = $end - $start;
    $mb_sec = ($total_bytes / 1024 / 1024) / $elapsed;

    return [
        'total_bytes' => $total_bytes,
        'elapsed_sec' => round($elapsed, 3),
        'throughput_mb_sec' => round($mb_sec, 2),
        'chunk_size' => $chunk_size,
        'test_file' => $test_file,
    ];
}

// === 執行測試 ===
try {
    // 可調整測試目錄 (掛載點)、大小、區塊
    $result = disk_write_benchmark('/tmp', 1073741824, 524288);

    echo "\n=== 測試結果 ===\n";
    echo "總資料量: " . number_format($result['total_bytes'] / 1024 / 1024, 0) . " MB\n";
    echo "耗時: {$result['elapsed_sec']} 秒\n";
    echo "順序寫入速度: {$result['throughput_mb_sec']} MB/s\n";

    // 簡易評級
    $speed = $result['throughput_mb_sec'];
    if ($speed > 500) $grade = '極快 (NVMe SSD / RAM Disk)';
    elseif ($speed > 200) $grade = '優秀 (SATA SSD / 高階 NVMe)';
    elseif ($speed > 80) $grade = '良好 (SATA SSD / 企業級 HDD RAID)';
    elseif ($speed > 30) $grade = '一般 (消費級 HDD)';
    else $grade = '較慢 (虛擬化/網路儲存/老舊 HDD)';
    echo "評級: $grade\n";

} catch (Exception $e) {
    echo "測試失敗: " . $e->getMessage() . "\n";
}
?>

關鍵參數說明

結果解讀與對照基準

進階：隨機寫入 / 混合負載測試

順序寫入無法反映資料庫、日誌、虛擬機等隨機 I/O 負載。專業測試請使用：

• fio (Flexible I/O Tester)：Linux 標準工具，支援隨機讀寫、混合負載、IOPS、延遲分位數。
  fio --name=randwrite --ioengine=libaio --rw=randwrite --bs=4k --size=1G --numjobs=4 --iodepth=32 --runtime=60 --group_reporting
• CrystalDiskMark：Windows 圖形化工具，支援順序/隨機 4K/4K Q32T1。
• sysbench fileio：sysbench fileio --file-total-size=1G --file-test-mode=rndwr run

常見誤區

1. 未呼叫 fsync/fdatasync：測到的是「寫入記憶體快取」速度 (GB/s 級)，非磁碟真實速度。
2. 測試檔案過小 (如 10MB)：全程在頁面快取完成，結果虛高 10-100 倍。
3. 在壓縮/去重檔案系統 (ZFS, Btrfs, NTFS 壓縮) 測試：重複資料塊 (str_repeat('X')) 會被去重，導致寫入量極小、速度虛高。解決：使用隨機資料 random_bytes($chunk_size) 或關閉壓縮。
4. PHP 記憶體限制：memory_limit 需 > $chunk_size，建議 512MB 以上。
5. 並發測試未隔離：同時跑多個測試會互相干擾，單測更準確。

總結

本腳本提供一個「開箱即用、結果可信」的 PHP 磁碟順序寫入基準測試。關鍵在於 足夠大的測試檔 (1GB+)、適當區塊大小 (512KB)、強制 fdatasync 刷新到實體磁碟、使用隨機資料避免去重。結果可作為採購驗收、遷移驗證、效能基準的參考；關鍵業務系統仍建議搭配 fio 進行全方位 IOPS/延遲/穩定性測試。