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[周报全文]选好你的服务器硬盘——浪潮英信服务器硬盘技术浅析

2001年08月27日 00:00:00 | 作者:佚名 | 来源:$page.getBroMedia() | 查看本文手机版

摘要:选好你的服务器硬盘——浪潮英信服务器硬盘技术浅析

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选好你的服务器硬盘
——浪潮英信服务器硬盘技术浅析

为了满足网络应用不断增长的性能需要,我们通常增加新服务器个数,分担业务,提高系统工作性能,即横向扩展。其实也可以通过提高现有服务器的配置来提高服务器的整体性能,即纵向扩展——因为服务器部件的选配对服务器的性能至关重要。而直接存储数据的硬盘更是影响服务器服务性能的重要一环。
提高服务器性能的方法就是寻找制约服务器性能的瓶颈在哪。不同应用可能存在的瓶颈是不同的,有的要重点考虑处理器、内存,有的要重点考虑硬盘或网络的I/O吞吐能力;那么,在哪些应用环境下需要重点考虑服务器硬盘瓶颈呢?
通讯服务器(messaging/E-mail/VOD):快速的I/O是这类应用的关键,硬盘的I/O吞吐能力(编目、存储信息)是主要瓶颈;
数据仓库(联机事务处理/数据挖掘):大型商业数据存储、编目、索引、数据分析,高速商业计算等,需要具有良好的网络和硬盘I/O吞吐能力;
数据库(ERP/OLTP等):服务器运行数据库,需要具有强大的CPU处理能力,大的内存容量来缓存数据,同时需要有很好的I/O吞吐性能;
其他应用:应用集中在数据查询和网络交流中,需要频繁读写硬盘,这时硬盘的性能将直接影响服务器整体的性能。

影响硬盘的因素
谈到硬盘的指标参数,首先就应提到硬盘的接口标准。当今主流硬盘的接口界面有两种:EIDE和SCSI,当然此外还有IEEE 1394接口、USB接口和FC-AL(FibreChannel-Arbitrated Loop)光纤通道接口的产品,但是很少见。现在几乎所有的微机普遍采用基于Ultra DMA/33标准的IDE接口的硬盘,它的优势在于能提供较低价格,普及率很高。同时,也有部分低端服务器采用了IDE硬盘,如浪潮英信NP200服务器集成了最新的双通道Ultra DMA/66 IDE控制器和双通道Ultra DMA/100 IDE RAID控制器,并采用最新的Ultra DMA/100 IDE硬盘。目前,几乎所有服务器主板都集成了IDE控制器,但在中高端服务器中还只是普遍用来连接低速外设IDE光驱,而硬盘一般采用SCSI接口标准,如浪潮英信服务器就普遍采用了Ultra160 SCSI硬盘,提供更高的硬盘吞吐能力。SCSI接口硬盘有着极低的CPU占用率、支持更多的设备和在多任务下工作的优势明显等优点,更适合于服务器应用的需求,当然SCSI硬盘价格要高得多。
然而,硬盘的数据传输系统之瓶颈不在于PCI总线或是接口速率上,而在硬盘本身,这是由硬盘机械部分与结构设计等诸多因素造成的。

衡量硬盘的指标
衡量硬盘性能的指标主要包括:
主轴转速 
主轴转速是一个在硬盘的所有指标中除了容量之外,最应该引人注目的性能参数,也是决定硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素。如今硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm、10000rpm和15000rpm。从目前的情况来看,10000rpm的SCSI硬盘具有性价比高的优势,是目前硬盘的主流,浪潮英信服务器标配SCSI硬盘就是10000rpm的主轴转速;而7200rpm及其以下级别的硬盘在逐步淡出硬盘市场。
内部传输率
内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。硬盘数据传输率分为内外部传输率;通常称外部传输率也为突发数据传输率(Burstdata Transfer Rate)或接口传输率,指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度,目前采用Ultra 160 SCSI技术的外部传输率已经达到了160MB/s;内部传输率也称最大或最小持续传输率(Sustained Transfer Rate),是指硬盘在盘片上读写数据的速度,现在的主流硬盘大多在30MB/s到60MB/s之间。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率,所以只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准。
单碟容量
除了对于容量增长的贡献之外,单碟容量的另一个重要意义在于提升硬盘的数据传输速度。单碟容量的提高得益于磁道数的增加和磁道内线性磁密度的增加。磁道数的增加对于减少磁头的寻道时间大有好处,因为磁片的半径是固定的,磁道数的增加意味着磁道间距离的缩短,而磁头从一个磁道转移到另一个磁道所需的就位时间就会缩短。这将有助于随机数据传输速度的提高。而磁道内线性磁密度的增长则和硬盘的持续数据传输速度有着直接的联系。磁道内线性密度的增加使得每个磁道内可以存储更多的数据,从而在碟片的每个圆周运动中有更多的数据被从磁头读至硬盘的缓冲区里。
平均寻道时间
平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间,这是衡量硬盘机械性能的重要指标,一般在3ms~13ms之间,建议平均寻道时间大于8ms的SCSI硬盘不要考虑。平均寻道时间和平均潜伏时间(完全由转速决定)一起决定了硬盘磁头找到数据所在的簇的时间。该时间直接影响着硬盘的随机数据传输速度。
缓存
提高硬盘高速缓存的容量也是一条提高硬盘整体性能的捷径。因为硬盘的内部数据传输速度和外部传输速度不同。因此需要缓存来做一个速度适配器。缓存的大小对于硬盘的持续数据传输速度有着极大的影响。它的容量有512KB、2MB、4MB,甚至8MB或16MB,对于视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作,大的硬盘缓存是非常理想的选择。

选好服务器硬盘
知道了服务器硬盘的性能指标,下一步自然要依此选择出适合具体应用的服务器硬盘,以提高系统的工作性能。
选用高性能硬盘
由于SCSI具有CPU占用率低,多任务并发操作效率高,连接设备多,连接距离长等优点,对于大多数的服务器应用,建议采用SCSI硬盘,并采用最新的Ultra160 SCSI控制器;对于低端的小型服务器应用,可以采用最新的IDE硬盘和控制器。确定了硬盘的接口和类型后,就要重点考察上面提到的影响硬盘性能的技术指标,根据转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素,并结合资金预算,选定性价比最合适的硬盘方案。
RAID技术
冗余磁盘阵列RAID系统提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的硬盘I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口。
依据磁盘阵列数据不同的校验方式, RAID技术分为不同的等级(RAID Levels),各有不同的技术特点,读者可以参考有关手册进行选用。
为了更好地提高硬盘的I/O性能,推荐采用RAID技术,根据应用的特点(+本站微信networkworldweixin),把被频繁访问读写的硬盘做成RAID0或RAID1、RAID5;目前,在低端服务器可采用IDE RAID,如浪潮英信NP200;而在中高端服务器,建议采用SCSI RAID控制器,并注意RAID控制器有关技术指标,如CPU类型、通道类型和数目、缓存数量、有无电池后备等;需要注意的是:主板集成的RAID控制器由于本身没有硬盘控制器,而占用了主板上的SCSI硬盘控制器,需要耗费更多的主处理器时间,会使服务器的处理能力受到影响。
热拔插技术
除了从性能指标上评价硬盘,还要考虑到硬盘的故障率、平均无故障运行情况和易维护性。在具体的应用中,首先应选用寿命长、故障率低的硬盘,可降低故障出现的几率和次数,这牵扯到硬盘的MTBF(平均无故障时间)和数据保护技术,MTBF值越大越好,如浪潮英信服务器采用的硬盘的MTBF值一般超过120万小时,而硬盘所共有的S.M.A.R.T.(自监测、分析、报告技术)以及类似技术,如seagate和IBM的DST(驱动器自我检测)和DFT(驱动器健康检测),对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。
另外,一旦硬盘损坏,应考虑如何保证数据不丢失,并且减少服务器的宕机时间。 RAID技术可以用来保证数据的可靠性和安全性,通过硬盘的热拔插技术可以保证在更换或维修硬盘的同时,服务器仍然能正常运行可用。目前热拔插技术在中高档服务器中非常普遍,一直也被作为服务器档次的一个重要标志。一般在服务器中采用的热拔插技术的部件有硬盘、电源、风扇、PCI插槽等,而SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的SCA2接口(80-pin),与SCSI背板配合使用,就可以轻松实现硬盘的热拔插。随着技术的成熟和发展,浪潮英信针对市场的应用需求,在服务器领域率先把这一技术引入到工作级服务器上,让中小型用户也可以享受到服务器的可用性和硬盘的易维护性。
作为国内最大专业服务器厂商,浪潮英信通过不断的市场应用总结,有雄厚的技术的沉淀,在此基础上,进行多项技术、产品的创新。浪潮英信将秉承“您身边的服务器专家”理念,为国内的用户提供最新的服务器技术、解决方案,陆续为用户提供有关服务器专业技术方面的资料,为服务器的广泛应用奠定良好基础。■
[责任编辑:程永来 cheng_yonglai@cnw.com.cn]