小言_互联网的博客

存储技术概念

2020-04-01 15:16 585人阅读  评论(0)

文章目录

存储基础知识

主要知识点： 基本分区、逻辑卷LVM、EXT3/4/XFS文件系统、RAID

从工作原理区分

机械HDD
固态SSD

SSD的优势

SSD是摒弃传统介质，采用电子存储介质进行数据存储和读取的一种技术，突破了传统机械硬盘的性能瓶颈，拥有极高的存储性能，被认为是存储技术发展的未来新星。

固态硬盘的全集成电路化、无任何机械运动部件的革命性设计，从根本上解决了在移动办公环境下，对于数据读写稳定性的需求。全集成电路化设计可以让固态硬盘做任何形状。与传统硬盘相比，SSD固态电子盘具有以下优点：

  • 第一，SSD不需要机械结构，完全的半导体化，不存在数据查找时间、延迟时间和磁盘寻道时间，数据存储速度快。
  • 第二，SSD全部采用闪存芯片，经久耐用，防震抗摔，即使发生与硬物碰撞，数据丢失的可能性也能够降到最小。
  • 第三，得益于无机械部件及FLASH闪存芯片，SSD没有任何噪音，低功耗。
  • 第四，质量轻，比常规1.8英寸硬盘重量轻20-30克，使得便携设备搭载多块SSD成为可能。同时因其完全半导体化，无结构限制，可根据实际情况设计成不同接口、形状的特殊电子硬盘。

二者的区别

  1. 防震抗摔性：机械硬盘都是磁碟型的，数据储存在磁碟扇区里。而固态硬盘是使用闪存颗粒（即内存、MP3、U盘等存储介质）制作而成，所以SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在发生碰撞和震荡时能够将数据丢失的可能性降到最小。相较机械硬盘，固硬占有绝对优势。
  2. 数据存储速度：从PConline评测室的评测数据来看，固态硬盘相对机械硬盘性能提升2倍多。
  3. 功耗：固态硬盘的功耗上也要低于机械硬盘。
  4. 重量：固态硬盘在重量方面更轻，与常规1.8英寸硬盘相比，重量轻20-30克。
  5. 噪音：由于固硬属于无机械部件及闪存芯片，所以具有了发热量小、散热快等特点，而且没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。机械硬盘就要逊色很多。
  6. 价格：截至目前（2014/11/23），普通品牌的128Gb 固态硬盘为450左右。而1Tb 的机械硬盘价格才360左右。固态硬盘比起机械硬盘价格较为昂贵，性价比较低。
  7. 容量：固态硬盘目前最大容量为4t 3.5寸
  8. 使用寿命：SLC只有10万次的读写寿命，成本低廉的MLC，读写寿命仅有1万次。因此相对于固态硬盘，机械硬盘寿命更长。

从磁盘尺寸

3.5英寸     2.5英寸     1.8英寸

从插拔方式

热插拔： 即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。

非热插拔： 非热插拔的设备强行热插拔会造成永久的损伤。

热插拔就是可以带电插拔的设备，比如USB设备、1394设备等，直接带电插拔的话不会对设备造成损伤，而非热拔插设备则是不可带电插拔的，想要把插必须在关机断电的情况下进行操作，比如电脑内部的硬盘等。

从硬盘主要接口

1. IDE接口

  • 般的计算机，硬盘接口都是IDE或SATA的，IDE出现的比较早，SATA则出现的比较晚。以前，很多硬盘都是IDE接口的；而现在，硬盘接口几乎SATA是标配置，市场上几乎没有IDE接口的硬盘了。

优点： 该接口的硬盘价格低廉、兼容性强、性价比高。

缺点： 数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少、不支持热插拔、、接口速度的可升级性差。

IDE接口：左边电源接口，中间是跳线，用来设置主从盘的，右边是数据线

2. SATA接口

  • SATA采用串行连接方式，串行ATA（Serial ATA）总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性

  • 现在一般接口都是SATA接口，之所以能够取代IDE接口，是应为SATA接口的性能比IDE接口的性能好的多，速度也大大超过IDE接口，还支持热拔插。如果您的主板比较古董，可以通过转换设备进行转换。

  • SATA接口目前是市场的主流，我们使用的计算机多数也是SATA接口的，这里着重说下SATA接口。

  • 目前 SATA接口，有1.0、2.0、3.0三个版本，版本号越大，出现的时间就越晚；性能就越好，主要是数据传输速率更快。SATA接口的版本是向下兼容的，高版本的SATA接口兼容低版本的SATA接口。有些SATA硬盘提供了跳线，跳线设置不同，同一块硬盘的SATA接口版本号就不同（主要是数据传输的速率不同）

  • SATA接口的实际传输速率需要主板的支持。

  • SATA接口硬盘在外观上和IDE硬盘有很大不同，左边是电源，右边数据线。右边比较宽的是跳线接口，有的硬盘会有，有的硬盘没有，SATA硬盘主从盘设置是在bois，这里的跳线主要设置SATA的传输速率的。现在有些SATA硬盘，也出现了新的固件接口。

3.SCSI（SAS）接口

  • SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。
  • 但SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

4. mSATA接口

  • 该接口是主要是用在笔记本上： 比如商务本，超极本，主流笔记本等。现在主流笔记本接口SATA接口的SATA3版本

5. M.2接口

  • M.2接口，是Intel推出的一种替代mSATA新的接口规范。

  • M.2接口是为超极本（Ultrabook）量身定做的新一代接口标准，以取代原来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸，还是更高的传输性能，M.2都远胜于mSATA。

  • M.2接口一般分为两种，在购买M.2 SSD的时候是需要注意内部协议的。一种是走传统的SATA AHCI协议，与普通SATA固态硬盘性能没有差别；另一种则是使用全新的NVMe协议，可以提供SSD高达3000MB/s以上的性能，可谓天差地别。

  • 这里着重说下固态硬盘的AHCI协议和NVMe协议

  • SSD（固态硬盘）最为主流的传输协议有两种。一种是AHCI协议，另一种是NVMe协议。

  • AHCI，全称为串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口，它允许存储驱动程序启用高级串行ATA功能。

  • 我们在使用SATA SSD的时候，一定要在主板设置中开启AHCI模式。

  • 这是因为，开启AHCI模式后，能够大幅缩短SSD无用的寻道次数和缩短数据查找时间，这样能让多任务下的SSD能够发挥全部的性能和效应。根据相关性能测试，在AHCI模式开启后，大约增加30%的SSD读写性能。

  • 但是随着SSD的性能逐步增强，这些标准也成为了限制固态硬盘的一大瓶颈，专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的固态硬盘。

  • 另外一个传输协议，代表着未来性能走向的NVMe协议。

  • 所谓NVMe协议，在于充分利用PCI-E通道的低延时以及并行性，，在可控制的存储成本下，极大的提升SSD的读写性能，降低由于AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代SSD的极致性能。

硬盘设备命名

查看硬盘：ll /dev/*d

用的阿里云服务器： /dev/vda 是高效云盘，虚拟化磁盘
物理硬盘：/dev/sd[a-z]
KVM虚拟化：

  • /dev/vd[a-z]（半虚拟化驱动）
  • /dev/sd[a-z]（全虚拟化驱动）

KVM增加硬盘
半虚拟化驱动硬盘：Virtio
全虚拟化驱动硬盘：IDE、SATA、SCSI、SD

从存储连接方式

本地存储 —>例如：笔记本本地硬盘
外部存储     scsi线     sata线     sas线     FC线
网络存储     以太网络(iscsi,glusterFS,ceph(分布式存储))     FC网络(光线存储，造价贵，政府和金融机构使用)

从分区方式区分

  • MBR     <2TB    fdisk           14个分区（4个主分区，扩展区，逻辑分区） 例如：3主+1扩展（n逻辑）
  • GPT     >2TB    gdisk(parted)    128个主分区

注意：从MBR转到GPT，或从GPT转到MBR会导致数据全部丢失！

MBR分区

多硬盘分区管理fdisk

  • MBR的全称是Master Boot Record（主引导记录），MBR早在1983年IBM PC DOS 2.0中就已经提出。之所以叫“主引导记录”，是因为它是存在于驱动器开始部分的一个特殊的启动扇区。这个扇区包含了已安装的操作系统的启动加载器和驱动器的逻辑分区信息。

  • 主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由三个部分组成，主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512字节的主引导扇区里MBR占446个字节，偏移地址0000H–0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序；第二部分是Partition table区（DPT分区表），占64个字节；第三部分是Magic number，占2个字节。

  • MBR最大支持2.2TB磁盘，它无法处理大于2.2TB容量的磁盘。MBR还只支持最多4个主分区——如果你想要更多分区，你需要创建所谓“扩展分区”，并在其中创建逻辑分区。

GPT分区

  • GPT的全称是Globally Unique Identifier Partition Table，意即GUID分区表，它的推出是和UEFI BIOS相辅相成的，鉴于MBR的磁盘容量和分区数量已经不能满足硬件发展的需求，GPT首要的任务就是突破了2.2T分区的限制，最大支持18EB的分区。

  • 而在分区数量上，GPT会为每一个分区分配一个全局唯一的标识符，理论上GPT支持无限个磁盘分区，不过在Windows系统上由于系统的限制，最多只能支持128个磁盘分区，基本可以满足所有用户的存储需求。在每一个分区上，这个标识符是一个随机生成的字符串，可以保证为地球上的每一个GPT分区都分配完全唯一的标识符。

  • 而在安全性方面，GPT分区表也进行了全方位改进。在早期的MBR磁盘上，分区和启动信息是保存在一起的。如果这部分数据被覆盖或破坏，事情就麻烦了。相对的，GPT在整个磁盘上保存多个这部分信息的副本，因此它更为健壮，并可以恢复被破坏的这部分信息。GPT还为这些信息保存了循环冗余校验码（CRC）以保证其完整和正确——如果数据被破坏，GPT会发觉这些破坏，并从磁盘上的其他地方进行恢复。


转载：https://blog.csdn.net/qq_43780350/article/details/101453334
查看评论
* 以上用户言论只代表其个人观点，不代表本网站的观点或立场