Lesson2 大纲
存储系统环境的三大组成
- host
- connectivity
- storage
信息主机物理和逻辑组件
接口协议PCI IDE/ATA SCSI
存储选项
- 磁带
- 光盘
- 磁盘驱动器
Host
应用程序在主机上运行
- from 简单的笔记本电脑 to 服务器集群(服务器集群用LAN连接),甚至mainframe (大型主机)
物理组成?
- CPU
- storage
- disk device and internal memory 磁盘设备 内部存储器
- IO设备
- H to H communications
- Network Interface card NIC 网络接口卡
- Host to storage device 主机到存储设备
- communications
- host bus adapter HBA 主机总线适配器
- H to H communications
逻辑组成
- HOST
- application
- OS
- File system
- volume manager
- device drivers
- HBA
详细论述
- application
- 用户和主机间的接口
- 三层架构
- application UI APP
- computing logic 计算逻辑
- underlying databases 数据库
- 应用程序数据访问可分为
- block级访问:数据 stored and retrieved(检索) in blocks,指定LBA
- 文件级访问 : 通过指定文件名,path存储,检索
- OS
- resides between APP and hardware
- controls environment
主机的逻辑控制组件 LVM
- creating and controlling 主机级 logical storage
- storages’ physical view is converted to logical one by mapping —— 物理视图变为逻辑视图
- logical data blocks are mapped to physical data blocks(逻辑数据块变为物理数据块)
- 通常为OS一部分,或第三方主机软件提供
- LVM组成
- physical volume
- volume group
- logical volume
LVM后续部分:
- Device drivers 设备驱动程序
- OS可以识别设备
- access, control 设备给API
- 取决于硬件和OS
- 文件系统
- 一个单元存储的相关记录
- 数据集合
- 文件的层次结构
Volume Groups
- 一个或多个 physical volumes
- LVM 将 Volume Groups 是为单独的实体管理
- Volume Groupe 内可根据需要进行增删
- Physical volumes 多为大小相等的连续磁盘块
- host在OS上至少用一个disk group
- APP和OS各自data保存在单独的volume group中
LVM例子
- partitioning
- concatenation
How Files are Moved to and from Storage
- 用户 (配置管理
- 文件(存于
- File system files(被file system映射
- File system 块 (存于
- LVM logical extents LVM逻辑扩展数据块 (被LVM映射到
- Disk physical extents (存于)
- disk sectors (被disk存储子系统管理)
Connectivity
主机之间或主机与任何存储设备之间的互连
物理组件
- bus 总线
- port端口
- cable电缆
CPU 通过bus连接 HBA, HBA与Disk各有一个port,port之间通过cable连接
protocol
receiver和sender之间通信定义格式
- Tightly connected
- RAM, 到控制器的存储缓冲区(例如PCI)
- directly attached
- 以中等距离将主机连接到存储器(例如IDE/ATA)
- networkconnected
- 网络连接的实体,如网络主机、NAS或SAN(例如SCSI或FC
Popular Connectivity Options: PCI
用于本地总线系统 local bus system
- 即插即用
- interconnection between micro processor and attached devices
- 吞吐量133MB/s
- PCI 32/64 bits
- PCI express : PCI总线的增强版,具有更高的吞吐量和时钟速度
Popular Connectivity Options: IDE/ATA
Integrated Device Electronics (IDE) / Advanced Technology Attachment (ATA)
- 最欢迎
- 高性能 低成本
- 廉价的存储互联
- 用于内部链接
Serial Advanced Technology Attachment (SATA
- 热插拔
- IDE/ATA 规范串行版本
- 增强型总线为 6Gb/s
Popular Connectivity Options: SCSI
并行SCSI(Small computer system interfac)
- 最受欢迎的服务器硬盘接口
- 成本高于IDE/ATA
- 支持多个同时数据访问
- “高端环境”
- 320MB/s
串行SCSI(SAS) - 3gb/s
Storage: Medias and Option
magenetic tape
- 低成本
- 长期存储
- 缺点:sequanttial 顺序数据访问、一次单个应用程序访问,物理损耗、存储、检索开销(Physical wear and tear and Storage/retrieval overheads)
Optical Disk
- 小型单用户中作为分发介质
- Write once and read many (WORM)
- 限制:容量 速度
Disk Driver
- 受欢迎
- 随机读写
- 合适performance intensive online app
第一部分总结
Key points covered in this lesson:
- Host components
- Physical and Logical
- Connectivity options
- PCI, IDE/ATA, SCSI
- Storage options
- Tape, optical and disk driv
第二部分
Physical Disk Structure
对于柱面
- spindle
- cylinder
对于platter
- track
- sector
磁盘驱动性能
- Electromechanical device
- 影响存储system的总体性能
- disk service time
- 多用于完成IO请求
- seek time
- rotational latency
- data transfer rate
Disk Drive Performance: seek time
- 定位 read/write head 所需时间
- 寻道时间端,IO操作越快
- 寻道时间的规格包括
- 全行程 full stroke
- 平均值
- tacnk to track
Disk Drive Performance: Rotational Speed/Latency
盘片在R/W磁头下旋转和定位数据所花费的时间
- rotation speed of the spindle
- average rotational latency
- one-half of time
- 5.5ms for 5400 rpm drive (rps (转/秒)或 rpm (转/分))
- 2.0 ms for 1500 rpm drive
Disk Drive Performance: Data Transfer Rate
单位时间传输速率
- 内部传输速率:数据从track到dis internal buffer
- 外部传输速度 : 生成的接口速度
Fundamental Laws Governing Disk Perfor
Little’s Law
N = a × R N = a\times R N=a×R
- N: 系统总需求数
- a: 到达率
- R: 平均响应时间
Utilization law
U = a × R S U = a\times RS U=a×RS
- U: UO控制吕勇率
- RS: 服务时间
total response time
R = R S 1 − U R = \frac{RS}{1 - U} R=1−URS
服务时间的话:得翻倍
企业级山村又是
- 更快的性能
- 比IO PS强30倍
- 小于1ms的服务
- 时间是
- 能效更高
- IO减少98%的时间
- 可靠性更高
- 无移动部件
- RAID重建