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原创

存储与磁盘

2023-09-06 09:02:24
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本篇内容为大话存储笔记第三章的知识点总结。

  1. 机械硬盘构成

一个硬盘碟片有两个盘面,一个盘面上被划分为多个磁道(磁道编号从外到内依次增大,因为外圈的线速度大,读写更快),一个磁道分为多个扇区,扇区是读写的最小单位,磁头只能定向到扇区的开头或者结尾。

不同盘面的相同位置的磁道组成柱面,数据更倾向在同一柱面上而非同一盘面上进行读写(电子选择磁头明显快于磁头寻道)。

如果磁盘旋转太快,有可能出现在读取多个扇区的连续数据时,还没处理完上一扇区就跳到下一扇区的情况,此时可以选择交叉因子进行编号(不同数据交叉存放),略微降低读取速度,保证有足够的时间进行处理。

  1. 磁盘缓存

SCSI指令有两个参数可控制缓存:DPO可锁定缓存中的数据不被换出。FUA为强制盘片访问(不读缓存,在写入磁盘后才返回success信号)。当这两个参数均为1,意味着磁盘不再使用缓存的提速功能了,但是数据仍然会先抵达缓存中。

 

影响硬盘性能的因素:转速,寻道速度,单碟容量,接口速度

 

3.6.1

磁盘控制器负责控制物理接口的链接,而操作系统的驱动程序控制逻辑接口的连接。

 

3.7.1 内部传输速率是不需要换道时的读写速率。外部传输速率是从磁盘外部接口传送给主板的传输速率。

外部传输速率大于内部传输速率。

 

3.8.1

并行传输要求通信双方距离足够短。原因:接收方必须等待所有并行传输的数据都收到后才能发起下一轮传送;并且长距离铺设多条线路价格昂贵。

IO延迟:从控制器发出IO指令开始,到IO操作完成结束的时间。

Queue Depth:磁盘控制器(位于主板)向IO设备发起的指令通常分批次发送,单批次总最大的IO指令条数为队列深度(Queue Depth)。

3.8.2

串行传输一次只能传输一个比特,但是传输速度极高,并且解决了并行传输中电路震荡干扰的问题。

 

3.9

IOPS指传输数据时一秒的IO次数,带宽指传输数据时一秒的传输大小。

 

3.10

SSD的随机IO性能很好,读写最小单位为1个page

Flash芯片在写入时需要需要将整个block全部重设为1,然后再写入新数据。

由于写入是以块为单位的,所以不可避免的出现写放大。

SSD缓解写放大的方法:1. 优先使用完全空的block,这样就不用先全部重设为1了,然后每次修改都采用COW,脏块使用TRIM指令异步清理。2. 若两次写入是对于同一个块的,那就使用后一个写操作,覆盖前一个。3. SSD有一些冗余备份块,正常情况不会拿出来用。

Flash采用ECC纠错码校验是否有损坏

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  1. 机械硬盘构成

一个硬盘碟片有两个盘面,一个盘面上被划分为多个磁道(磁道编号从外到内依次增大,因为外圈的线速度大,读写更快),一个磁道分为多个扇区,扇区是读写的最小单位,磁头只能定向到扇区的开头或者结尾。

不同盘面的相同位置的磁道组成柱面,数据更倾向在同一柱面上而非同一盘面上进行读写(电子选择磁头明显快于磁头寻道)。

如果磁盘旋转太快,有可能出现在读取多个扇区的连续数据时,还没处理完上一扇区就跳到下一扇区的情况,此时可以选择交叉因子进行编号(不同数据交叉存放),略微降低读取速度,保证有足够的时间进行处理。

  1. 磁盘缓存

SCSI指令有两个参数可控制缓存:DPO可锁定缓存中的数据不被换出。FUA为强制盘片访问(不读缓存,在写入磁盘后才返回success信号)。当这两个参数均为1,意味着磁盘不再使用缓存的提速功能了,但是数据仍然会先抵达缓存中。

 

影响硬盘性能的因素:转速,寻道速度,单碟容量,接口速度

 

3.6.1

磁盘控制器负责控制物理接口的链接,而操作系统的驱动程序控制逻辑接口的连接。

 

3.7.1 内部传输速率是不需要换道时的读写速率。外部传输速率是从磁盘外部接口传送给主板的传输速率。

外部传输速率大于内部传输速率。

 

3.8.1

并行传输要求通信双方距离足够短。原因:接收方必须等待所有并行传输的数据都收到后才能发起下一轮传送;并且长距离铺设多条线路价格昂贵。

IO延迟:从控制器发出IO指令开始,到IO操作完成结束的时间。

Queue Depth:磁盘控制器(位于主板)向IO设备发起的指令通常分批次发送,单批次总最大的IO指令条数为队列深度(Queue Depth)。

3.8.2

串行传输一次只能传输一个比特,但是传输速度极高,并且解决了并行传输中电路震荡干扰的问题。

 

3.9

IOPS指传输数据时一秒的IO次数,带宽指传输数据时一秒的传输大小。

 

3.10

SSD的随机IO性能很好,读写最小单位为1个page

Flash芯片在写入时需要需要将整个block全部重设为1,然后再写入新数据。

由于写入是以块为单位的,所以不可避免的出现写放大。

SSD缓解写放大的方法:1. 优先使用完全空的block,这样就不用先全部重设为1了,然后每次修改都采用COW,脏块使用TRIM指令异步清理。2. 若两次写入是对于同一个块的,那就使用后一个写操作,覆盖前一个。3. SSD有一些冗余备份块,正常情况不会拿出来用。

Flash采用ECC纠错码校验是否有损坏

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