存储的发展历程
什么是存储:
存储:就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。
当前存储的主要体系结构有三种:DAS、NAS、SAN。
存储发展历程的两个推动力:
- 业务上的需求
- 技术上的不断提升
早期的存储:
服务器与存储一体:
- CPU主频较低
- 内存比较小
- 硬盘容量也不大
- 业务要求也没那么多
存储发展趋势:
- 重复数据删除
- SSD固态硬盘
- 云存储
- 虚拟化环境的保护
- 一体化应用存储设备
- 非结构化数据存储与管理
- 备份容灾
存储与应用环境
主机内部存储环境:
主机内部I/O流程各个环境共同构成了数据储存的内部应环境。
主机内部存储环境的瓶颈:
传统内置存储,有接口,CPU,内存,硬盘等。
硬盘成为整个系统的瓶颈
有限的硬盘槽数
单个硬盘存放数据,安全性得不到保证
存储空间利用率等
本地存储,数据分散,难以共享
可扩展性不够
总线结构,而非网络结构
可连接的设备受到限制增加容量时,需停机
网络存储应用环境:
网络存储系统各层构成了网络存储系统的应用环境,决定了数据存储的可靠性、性能和安全性。
存储介质
机械硬盘:
机械硬盘由盘片、磁头驱动机构、接口、控制电路、磁头组件、主轴等构成。还有高速缓存芯片、主控芯片、数据传输信息。
机械硬盘的主要参数:
硬盘容量(Volume)
缓存(Rotatinoal speed):磁盘转动圈数/分钟
缓存
平均访问时间
平均访问时间由平均寻道时间和平均等待时间构成。
数据传输率(Data Transfer Rate)
内部传输率(Internal Transfer Rate)
外部传输率(External Transfer Rate)
IOPS(Input/Output per Second)每秒的输入输出量(或读写次数),是衡量磁盘性能的主要指标之一。
Throughput吞吐量:值单位时间内可以成功传输的数据数量。对于大量数据读写的应用,如电视台的视频编辑,视频点播VOD(Video On Demand),则更关注吞吐量指标。
SSD硬盘:
- 无高速旋转部件,性能高,功耗低
- 多通道并发,通道内Flash颗粒复用时序
- 支持TCQ/NCQ,一次响应多个IO请求。
- 典型响应时间低于0.1ms。
SSD优势:
响应时间段
机械硬盘的机械特性导致大部分时间浪费在寻道和机械延迟上,数据传输效率受到严重制约。
读写效率高
机械硬盘在进行随机读写操作时,磁头不听地移动,导致读写效率底下,而SSD通过内部控制器计算出数据的存放位置,直接进行存取操作,过效率高。
设备温度低,功耗比机械硬盘低。
SSD不含高速的机械结构部件,可经得住严苛的环境考验,以华为SSD硬盘为例:
HSSD可承受整栋加速度16.4G,机械硬盘一般为0.5G以下。
HSSD可抗冲击1500G,机械硬盘一般为70G左右。
SSD硬盘–存储中的应用:
硬盘接口类型:
ATA(Advanced Technology Attachment)高级技术附加装置
ATA硬盘以经常成为IDE Integrated Drive Electronics硬盘。
ATA接口为并行ATA技术。
SCSI接口(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口
SATA:Serial ATA,串型ATA。
SATA采用串型方式进行数据传输,接口速率比IDE接口高,最低为150Mps,并且第二代(SATA II),300Mbps接口硬盘已经形成商用,规划内的最高速率可达600Mbps。
SATA硬盘采用点对点连接方式,支持热插拔,即插即用。
适合大数据块,业务压力不大的用户使用。如;企业备份数据,归档数据,视频图片存储。
SAS接口:(Serial Attached SCSI)串行连接SCSI
SAS是一种点对点、全双工、双端口的接口。
SAS专为满足高性能企业需求而设计,实现与SATA的互操作,为企业用户带来前所未有的灵活性和低成本。
速率每路600M
SAS具有高性能、高可靠性、强大的扩展性能。
适合业务量大, 范围评率较高,以小数据块居多,数据较为离散的中/高端用户。如:企业数据库,CRM、ERP等应用。
FC接口:FC硬盘采用FC-AL(Fiber Channel Arbitrated Loop)光纤通道仲裁环。
FC-AL是一种双端口的串型存储接口
FC-AL支持全双工工作方式
FC-AL利用类似SATA/SAS所用的4芯连接,提供一种单环拓步结构,一个控制器能够访问126个硬盘。
NL SAS采用SAS接口,SATA盘体,也叫近线SAS。
原生支持SCSI,支持双端口访问,高级容错技术,大容量低功耗。
更适合大数据块业务,压力不大的用户使用。如:;邮件服务器,文件服务器。