在学习PostgreSQL时，发现默认的Page大小为8k，一直不明白其设定原因。在读到Michael Ralph Stonebraker的《Architecture of a Database System》，知道了“The Five-Minute Rule”，于是在这里和大家分享一下。

1987年，Jim Gray^[1]和Gianfranco Putzolu推出了著名的5分钟法则，以权衡内存和I / O容量。他们的计算将使用内存芯片和磁盘驱动器的适当价格，将永久保存一条记录（或页面）的成本与每次访问该记录（或页面）时执行磁盘I / O的成本进行比较。他们的规则的名称是指访问之间的收支平衡时间间隔。如果更频繁地访问记录（或页面），则应将其保存在内存中；否则，它应该保留在磁盘上并在需要时读取。

根据当时的价格和Tandem设备的性能特征，Gray和Putzolu发现保存1KB记录的RAM的价格大约等于每400个访问该记录所需的磁盘驱动器的（部分）价格。秒，他们四舍五入到五分钟。收支平衡间隔大约与记录大小成反比。Gray和Putzolu为100字节的记录花了1个小时，为4 KB页面花了2分钟。

• PagesPerMBofRAM：表示内存每兆字节的Page数，如果page size = 4KB，则该值为1MB/(4KB/page) = 256 page/MB。
• AccessesPerSecondPerDisk：每块磁盘每秒支持的最大IO请求数，如下表所示为250Page/(Second*Disk)。
• (PagesPerMBofRAM /AccessesPerSecondPerDisk)：表示1兆的空间通过磁盘访问的方式所需要的秒数。256/200 = 1.25(Second*Disk)/MB，表示1兆字节需要1.25个盘秒来完成（类似工作任务按人月来做单位）。
• PricePerDiskDrive：表示一块磁盘的成本，如下表所示为48$/disk。
• PricePerMBofRAM：表示每兆内存的代价，如下表所示为50$/(2048)=0.024$/MB。
• PricePerDiskDrive/ PricePerMBofRAM:表示用来买磁盘的钱可以买多少兆内存。48/0.024=2000MB /disk。
• 整个公式表示用磁盘读取的耗费时间界限，2000MB *1.25=2500second，合41min。如果一条数据的访问周期低于41分钟，则应该放在内存中，否则应该放在磁盘中。

对于这个公式我们可以这样理解。

1MB 永久存放在内存中的代价是0.024$/MB，1MB数据使用一次相当于花0.024$换来的。

1MB 存放在硬盘中的代价是 1.25 (second*disk)/MB *48($/disk) / 1个访问周期 = 1.25 *48/2500= 0.024$，1MB数据放在硬盘中，2500秒访问一次，花0.024$。

如果访问周期小于2500秒，放在硬盘中的代价大，周期大于5100秒，放在硬盘中就赚了。

后来在1997年又发布了《The Five-Minute Rule Ten Years Later, and Other Computer Storage Rules of Thumb》。再次验证了法则的有效性。

当时的各项参数参考值，假设page为4kb：

• PagesPerMBofDRAM = 256 pages/MB (i.e., 8KB pages)
• AccessesPerSecondPerDisk = 64 access/sec/disk
• PricePerDiskDrive = 2000 $/disk (9GB + controller)
• PricePerMBofDRAM = 15 $/MB_DRAM

超过了5分钟法则，而改为8kb，则为：

符合5分钟法则，则此时建议为8kb大小的page。

在2007年，图灵奖^[2]获得者的Jim Gray，出海后失踪，至此下落不明，无人能联系到他。而在2009年，Gianfranco Putzolu基于原有的内容推出了《The Five-Minute Rule 20 Years Later》。随着在传统的硬盘和RAM内存的鸿沟之间出现了闪存，五分钟规则现在可以运用到对于今天磁盘比较合适的大页上面，可以应用到它们的快速传输带宽上面，也可以应用到闪存盘上面，这些闪存盘具有小页，很适合快速访问。闪存填补了RAM内存和磁盘之间的鸿沟，在许多方面：访问代价，访问延迟，传输带宽，空间密度和能耗。因此，在未来，闪存会大量应用在操作系统、文件系统和数据库系统中，迫切需要研究合适的系统体系架构。在这些系统中利用闪存的基本的软件体系架构，被称为“扩展缓冲池”和扩展磁盘。

按照上述参数，目前的建议大小为：

如果磁盘还想维持5分钟法则的话，则需要设置page为64kb。

而如果是SSD的话，则page应设为：

如果磁盘还想维持5分钟法则的话，则需要设置page为8kb^[3]。

综上所述，目前在磁盘环境下其实应该重新考虑页面大小，比如64kb。而在SSD环境下，8kb还是可以保证5分钟法则的。同时，5分钟法则仅仅是从成本方面考虑，如果在不考虑成本的情况下，追求极限性能，这个就需要通过优化实现了，比如根据业务情况调整页面大小，加大缓存，优化算法等等。

参考

1. ^https://en.wikipedia.org/wiki/Jim_Gray_(computer_scientist)
2. ^因在数据库和事务处理研究和实现方面的开创性贡献而获得1998年图灵奖
3. ^在这里本次结果大约为438s，和400有一定差距