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[MS-SQL Server] 【基础】固态

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发表于 2019-7-12 00:51:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
SATA硬盘

    SATA的全称是SerialAdvancedTechnologyAttachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口,也即串行ATA),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。
传统的并行ATA(PATA)技术曾经在低端的存储应用中有过光辉的岁月,但由于自身的技术局限性,逐步被串行总线接口协议(SerialATA,SATA)所替代。SATA以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中,数据线和信号线独立使用,并且传输的时钟频率保持独立,因此同以往的PATA相比,SATA的传输速率可以达到并行的30倍。可以说:SATA技术并不是简单意义上的PATA技术的改进,而是一种全新的总线架构。
    从总线结构上,SATA使用单个路径来传输数据序列或者按照bit来传输,第二条路径返回响应。控制信息用预先定义的位来传输,并且分散在数据中间,以打包的格式用开/关信号脉冲发送,这样就不需要另外的传输线。SATA带宽为16-bit。并行UltraATA总线每个时钟频率传输16bit数据,而SATA仅传输1bit,但是串行总线可以更高传输速度来弥补串行传输的损失。SATA将会引入1500Mbits/sec带宽或者1.5Gbits/sec带宽。由于数据用8b/10b编码,有效的最大传输峰值是150Mbytes/sec。
    目前能够见到的有SATA-1和SATA-2两种标准,对应的传输速度分别是150MB/s和300MB/s。从速度这一点上,SATA已经远远把PATA硬盘甩到了后面。其次,从数据传输角度上,SATA比PATA抗干扰能力更强。此外,串口的数据线由于只采用了四针结构,因此相比较起并口安装起来更加便捷,更有利于缩减机箱内的线缆,有利散热。
    尽管SATA在诸多性能上远远优越于PATA,甚至在某些单线程任务的测试中,表现出了不输于SCSI的性能,然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的,在面对多线程的传输任务时,相比SCSI硬盘,仍然显得力不从心。

SAS硬盘

    SAS(SerialAttachedSCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术,和现在流行的SerialATA(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。
SAS技术还有简化内部连接设计的优势,存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备,而SAS连接技术将可以通过共用组件降低设计成本。
    为保护用户投资,SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器,也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。过去由于SCSI、ATA分别占领不同的市场段,且设备间共享带宽,在接口、驱动、线缆等方面都互不兼容,造成用户资源的分散和孤立,增加了总体拥有成本。而现在,用户即使使用不同类型的硬盘,也不需要再重新投资,对于企业用户投资保护来说,实在意义非常。但需要注意的是,SATA系统并不兼容SAS,所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。
    SAS使用的扩展器可以让一个或多个SAS主控制器连接较多的驱动器。每个扩展器可以最多连接128个物理连接,其中包括其它主控连接,其它SAS扩展器或硬盘驱动器。这种高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求,同时可以方便地支持多点集群,用于自动故障恢复功能或负载平衡。目前,SAS接口速率为3Gbps,其SAS扩展器多为12端口。不久,将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现,并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。其实际使用性能足于光纤媲美。
    由于SAS由SCSI发展而来,在主机端会有众多的厂商兼容。SAS采用了点到点的连接方式,每个SAS端口提供3Gb带宽,传输能力与4Gb光纤相差无几,这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力,同时也增加了系统的整体性能。在硬盘端,SAS协议的交换域能够提供16384个节点,而光纤环路最多提供126个节点。而兼容SATA硬盘所体现的扩展性是SAS的另一个显著优点,针对不同的业务应用范围,在硬盘端用户可灵活选择不同的存储介质,按需降低了用户成本。
    在SAS接口享有种种得天独厚的优势的同时,SAS产品的成本从芯片级开始,都远远低于FC,而正是因为SAS突出的性价比优势,使SAS在硬盘接口领域,给光纤存储带来极大的威胁。

FC硬盘

    FC硬盘是指采用FC-AL(FiberChannel Arbitrated Loop,光纤通道仲裁环)接口模式的磁盘。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口,为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。目前高端存储产品使用的都是FC接口的硬盘。
    FC硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作,因此起名为光纤硬盘,现在也支持铜线物理通道。就像是IEEE-1394,FibreChannel实际上定义为SCSI-3标准一类,属于SCSI的同胞兄弟。作为串行接口FC-AL峰值可以达到2Gbits/s甚至是4Gbits/s。而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM。通过FC-loop可以连接127个设备,也就是为什么基于FC硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。
    关于光纤硬盘以其的优越的性能、稳定的传输,在企业存储高端应用中担当重要角色。业界普遍关注的焦点在于光纤接口的带宽。最早普及使用的光纤接口带宽为1Gb,随后2Gb带宽光纤产品统治市场已经长达三年时间。现在的带宽标准是4Gb,目前普遍厂商都已经采用4Gb相关产品。8Gb光纤产品也将在不久的将来取代4Gb光纤成为市场主流。
    4Gb是以2Gb为基础延伸的传输协议,可以向下兼容1Gb和2Gb,所使用的光纤线材、连接端口也都相同,意味着使用者在导入4Gb设备时,不需为了兼容性问题更换旧有的设备,不但可以保护既有的投资,也可以采取渐进式升级的方式,逐步淘汰旧有的2Gb设备。

SATA,SAS,FC三种硬盘的比较

    对于用户来说:单纯比较硬盘并不一定是越贵的越好,关键是看是否适合自己的应用。另外单纯硬盘的硬盘接口协议也不是衡量一个存储系统性能指标的唯一要素,除了硬盘性能指标以外,存储系统的硬件设计,前端主机接口等性能指标也同样对存储系统的整体性能影响巨大。
如果需要应用于I/O负载较轻的应用比如文件共享、FTP、音频存储、数据备份等可以考虑基于SATA硬盘的阵列。如果I/O负载较重的FTP、VOD、EMAIL、Web、数据库应用,那么可以考虑基于SAS/FC硬盘的存储系统。

SSD磁盘

   solidstatedisk(固态硬盘),即用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘,由控制单元和存储单元(DRAM或FLASH芯片)两部分组成。存储单元负责存储数据,控制单元负责读取、写入数据。拥有速度快,耐用防震,无噪音,重量轻等优点。
SSD是摒弃传统磁介质,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.

SSD的优势

  SSD是摒弃传统磁介质,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成任何形状。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,数据存取速度快,读取数据的能力在230M/s以上,最高的可达500M/s以上。
  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,功耗低。
  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各种不同接口、形状的特殊电子硬盘。

SSD的劣势

  固态硬盘成本高 目前的固态硬盘的每GB价格与传统硬盘相比依然有一定的差距,随着固态硬盘不断的发展,固态硬盘在2012年内每GB将低于1美元。固态硬盘将于2013到2016年内普及。
  固态硬盘的寿命有限对于采用NandFlash作为存储介质的SSD来说,怀疑其使用寿命也不是没有道理的,理论上MLC的写入寿命为1万次,SLC的写入寿命为10万次。但是否意味着一个固态硬盘的寿命只有2到3年呢,这个也不一定。英特尔表示保证能在未来5年里,每天可以向其MLCSSD产品中写入100GB的数据,并且保证其数据的完整性。如果不是写入太频繁的话,正常使用用5年以上是没有问题的。
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