您的位置:时时app平台注册网站 > 彩世界网址 > (转)Linxu磁盘种类知识介绍及磁盘介绍【彩世界网

(转)Linxu磁盘种类知识介绍及磁盘介绍【彩世界网

2019-11-21 02:30

彩世界网址 1

Linxu磁盘体系知识介绍及磁盘介绍

系统管理 / 2017-01-14 / 0 条评论 / 浴春风

彩世界网址 2

彩世界网址 3
Linu磁盘设备基础知识指南
磁盘
速度快具备的条件:

  1)主轴的转速5400/7200/10000/15000
  2)接口sata/sas/scsi/ide
  3)读写更灵敏的磁头

彩世界网址 4
磁盘知识的体系结构
企业服务器多磁盘的知识体系结构
磁盘的外部结构

机械磁盘:3.5英寸
  笔记本磁盘:2.5英寸
  固态硬盘 ssd

彩世界网址 5
磁盘接口、控制电路板及固定面板
(1)磁盘接口。接口包含 电源接口和数据接口两部分,电源接口就是和主机电源连接,为磁盘提供电力保证。数据接口是磁盘数据和主板数据接口连接,数据电缆一般为40针,80芯的接口电缆,早期数据接口 有IDE和SCSI接口,当前主流的硬盘结构为SATA硬盘或者SCSI接口
彩世界网址 6

关于buffer和cached两个区别
buffer:缓冲区
  高速缓冲区cpu和内存之前的块存储设备
cached:缓存区
  高速缓存区 数据传输在内存和磁盘之前,数据存储在磁盘上

查看centos系统 内存方法:
free -m 查看内存

[root@oldboy ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:           981        407        573          0        150        148
-/  buffers/cache:        108        872 
Swap:         1499          0       1499 
[root@oldboy ~]#

提示:

 1)linux系统的特性是将系统不用的物理内存作为缓存区和缓冲区使用,因此,573不是系统的真实的内存
 2)系统真实的内存是 style="background-color: #ffff00">872M
 3)buffer作为高速缓冲区 style="background-color: #ffff00">sync将缓冲区数据 style="background-color: #ffff00">写入磁盘
 4)cached为 style="background-color: #ffff00">读取数据的缓存区
 5)硬盘是机械的,无论是写入还是读取都太慢了,所以读取和写入用是了缓存技术
 6)门户架构网站架构都会用到缓存技术,来让用户写入读取尽可能不接触磁盘

磁盘的内部结构
彩世界网址 7
磁头组件:读写磁头、传动手臂、传动轴部分组成;磁头是硬盘技术中最重要和关键的一环,实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合,它采用非接触式头、盘结构,加电后在告诉旋转的磁盘表面移动的,磁盘之间的间隙只有0.1~0.3um(微米),现在7200转一般都低于0.3um ;
磁盘读取数据的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据,磁头在读取数据的时候,将磁粒子的极性转换为不同的电脉冲信号,在利用数据转换器来讲这些原始信号变成电脑可以使用的数据,写的操作正好与此相反
彩世界网址 8

磁盘的接口类型
IDE磁盘和IDE接口:
主板IDE接口:
彩世界网址 9
磁盘的IDE接口:
彩世界网址 10
SATA、SAS串口
可靠、简单、热插拔、性能高
主板SATA接口

SCSI磁盘与SCSI接口
SCSI全称为 小型计算机接口和IDE(ATA)是完全不同的接口,IDE接口是早期普通PC的标准接口,SCSI并不是专门为计算机设计的接口,是一种广泛应用于小型机高速数据传输技术,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
说明:我们在使用WMWARE做虚拟化时发现选择的就是SCSI接口的模式
实例对应关系

  SCSI   驴---淘汰

 SATA   马  

  SAS   骡子

SAS磁盘和SAS接口
  安装简单,更好的兼容性
  总的来说 SAS技术是结合了SATA与SCSI两者的优点而诞生的,同时串行SCSI(SAS)是点到点结构;

企业生产环境主流磁盘的相关信息对比:

  企业生产场景及程度:SAS>SATA>SSD
  单位容量对比性能和价格 SSD>SAS>SATA(一块SSD和一块SATA)
  单位价格购买磁盘容量:SATA>SAS>SSD

机械盘和固态盘简单对比及门户网站动态调度的方案案例
光纤通道
  光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接数、连接设备数量大等

SSD硬盘
  由于固态磁盘技术与传统磁盘技术不同,所以产生了不到新兴存储厂商,厂商只需购买NAND存储器,在配合适当的控制芯片,就可以制造固态磁盘了。新一代的固态磁盘采用SATA-2接口及SATA-3接口

SSD固态磁盘分类:
固态磁盘的存储介质分为2种,一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM芯片的固态磁盘

SSD固态磁盘接口类型
SSD固态磁盘主流接口类型分为:

  1)SATA接口:SATASATA2SATA3.0
  2)PATA(IDE接口)
  3)PCI-E接口

固态磁盘的优点

  1.启动快
  2.读取延迟小
  3.碎片不影响读取时间
  4.写入速度快
  5.无噪音
  6.无机械故障
  7.工作温度范围更大
  8.体积小总量轻
  9.抗震动

固态磁盘的缺点

  1.成本高
  2.容量低
  3.易受外界影响
  4.写入寿命有限
  5.数据难以恢复
  6.电池航程较短
  7.能耗较高

企业生产工作中磁盘的选型
磁盘:
当前服务器市场:主流磁盘为SAS、SATA、SSD硬盘
1)企业级SAS硬盘(默认)
企业里常见的SAS硬盘是15000转/分(这里是指主轴的转数)当前300G、600G、1000G
从具体的业务需求及性价比考虑,在工作中多用 300-600G的SAS硬盘
一般选6*300G 6*600G 单盘容量不要太大,除非纯备份
2)企业级SATA硬盘
企业级SATA硬盘 7200-10000转/分,常见容量有1T 2T 4T 6T
优点是经济实惠、从具体业务需求及性价比考虑,老男孩考试在工作中多用SATA硬盘做 线下不提供服务的数据库存储或者并发业务访问不大的业务应用
比如站点程序及数据库、图片的线下备份等
特征:容量性价比较高,一般2T SATA磁盘较佳
磁盘选购小结:

  1)线上的业务、用SAS磁盘
  2)线下的业务,用SATA磁盘,磁带库
  3)线上高并发、小容量的业务、SSD磁盘
  4)思想:根据数据的访问热度,智能分析分层存储SATA SSD

特别注意:

千万不要用SATA磁盘来做在线高并发数据的存储或者数据库业务,这是有血的教训的,某公司的采用SATA做数据库的存储盘,结果导致数据库连续宕机一个月
5台SATA盘做RAID5
解决:重新买5台,把磁盘从SATA(RAID5)换成SAS(RAID 10)结果6个月没事

SSD固态电子盘
特点:容量小 价格贵、速度快一般用于数据量小并且有超大规模并发的业务(这不是唯一的办法还可以通过 内存缓存技技术方式来解决这个大规模并发的问题)
  百度、腾讯、360核心业务都会采用SSD磁盘。应用层也必须做了各种缓存

特别提示:
大公司如taobao 某些业务可能会根据的热度综合使用分层存储,以达到性价比最佳的情况,
80G SSD 500GSATA

淘宝网CNN缓存存储策略案例
提出问题:
在存储数据中,18KB以下的对象数量占总数量80% 而其他存储占总量的不到40%同时,80%经常访问对象所占用的存储空间不到总量20%

分析问题:
以上的问题意味着 “热点数据” 即访问频次高的内容,需要更快的性能,而占的空间并不大,而“冷数据”访问频次低的数据所需求存储很大,对性能要求不需要高
解决问题:
  因此,服务器引入分层存储机制,单台服务器的硬盘可由一块80G的SSD硬盘和两块500G的SATA盘组成,然后把“热数据”存放在SSD盘上,“冷数据”存放在SATA盘上,冷数据可以动态调度,从而兼顾性能,容量和成本,另:分层存储调度软件有淘宝开发
上面的策略是搞笑,低成本的方案,这是我们运维工作需要重视的,实际工作中不可能不考虑成本,而无限的去提升性能;

磁盘的内部逻辑知识细节 盘片-磁道
彩世界网址 11
彩世界网址 12
彩世界网址 13

磁盘的磁头
磁盘的每个盘片的每个有效盘面都会有一个读写的磁头,(磁头数=盘片个数*2)
0磁道非常重要,我们知道,系统的引导程序就在0磁道0柱面1扇区的前446字节

磁盘的盘面:
磁盘的盘片一般是铝合金材料或玻璃做基片,磁盘的每一个盘片都有两个盘面,即上下盘面,每一个这样的有效盘面都可以储存数据,成为有效盘面,也有极个别的磁盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号,按顺序从上至下0开始依次编号,因为每一个有效盘都有一个对应读写磁头,盘面号右叫磁头号,磁盘的盘片组在2-14片不等,通畅在2~3个盘片,(300G15K SAS盘就是3个盘片),故盘面号(磁头号)为0~3 或0-5不等,注意,盘面的个数等于磁头的个数

磁盘的磁道:
磁盘在格式化时被划分为许多的同心圆,这些同心圆的轨迹叫做磁道(Track),磁道由盘面从外向内依次从0开始顺序编号

磁盘的柱面
一块磁盘的柱面数(或每个盘面的磁道数)取决于每条磁道的宽窄,(也会与磁头好的大小有关)这里的柱面数和前面的磁道数是一样的;

提示:

  给磁盘分区实际就是划分柱面及扇区号
  柱面是说有盘面(相同半径)的半径的所有(磁道)的集合,
  柱面数= 一个盘面的磁道数

彩世界网址 14

磁盘的扇区
操作系统是以扇区Sector为单位将信息储存在磁盘上的,一般情况下,每个扇区的大小是512字节,0.5k,一个扇区只要有两部分内容,储存数据地点的标识符合储存数据的数据段
彩世界网址 15
扇区的第一个主要部分是标识符,标识符就是扇区头标,包括组成扇区三维地址的三个数字:
扇区所在的磁头(或盘面)、磁道(或柱面号)以及扇区在磁道上的位置即扇区号。

磁道柱面扇区总括
磁盘最基本的组成部分,是由坚硬的金属材料涂以磁性介质的盘片(有很多层)不同的容量磁盘的盘片数不等

记忆要点:磁盘的计算大小

  1)一块磁盘有20-14个盘片,每个盘片有两个面,每个面对应一个读写磁头,用磁头号来区分盘面,即盘面数就是磁头数,盘片数*2=磁头数(盘面数)
  2)不同的盘面的磁道划分很多不同的扇形的区域,每个区域就是一个扇区(Sector)
  3)同一个盘面,以盘片中心为圆心,每个半径不同的圆的轨迹就是一个磁道(Track )
  4)不同磁道的的相同半径组成的一个圆柱面就是柱面(Cylinder)
  5)一个柱面包含多个磁道(这些磁道半径相同)一个磁道包含多个扇区
  6)数据信息记录可表示:某磁头、某磁道(柱面)、某扇区

磁道的一句话概括定义:
磁道:每个盘片有两个面,都可记录信息,盘片表面以盘片中心为圆心,用于记录数据的不容半径的圆形磁化轨迹就成为磁道,磁化区域是看不见的,磁道看起来就是一个平面圆周形;

柱面:磁道中,不同的盘片(或者盘面)相同半径的磁道轨迹从上到下所组成的圆柱形区域就称为柱面,柱面看起来就一个圆柱形
磁盘容量:
磁道大小*磁道数= 一个盘面的大小
一个磁盘的大小=盘面的大小*磁头数(盘面数)
磁盘的大小=磁道的大小(扇区数*512字节)*磁道数*磁头数

磁盘的大小=柱面大小*柱面数
柱面大小=磁道大小*磁头数
磁盘大小=磁道大小*磁道数*磁头数

磁盘大小=扇区数*512字节*磁道数*磁头数

通过命令查看:

[root@linux-node1-oldobyedu ~]# fdisk -l

Disk /dev/sda: 21.5 GB, 21474836480 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 2610 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x000b31ab

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        2350    18668544   83  Linux
/dev/sda3            2350        2611     2097152   82  Linux swap / Solaris
[root@linux-node1-oldobyedu ~]# 

疑问:
不同的磁道上的扇区大小,看起来不一样大的,直观感觉靠外面的磁道扇区越大
可能有两个原因:

  1)数据的储存密度不同的磁道可能不同
  2)磁道间隙的密码可能不同,外面小,里面大
  3)现在的硬盘技术更新很快,可能很不算法已经升级

磁盘读写数据的工作原理深入浅出讲解
磁盘是机械式磁盘:

  1)盘片的旋转靠马达带动主轴,带动盘片旋转
  2)磁头的径向移动也是靠步进电机来完成的
  3)所有的磁头同时同向移动的

磁盘再读写数据时,应尽可能让磁头不动,或者少移动磁头就能读到更多或全部的数据

磁盘的工作原理:
机械磁盘读写磁盘数据的原理小结:
1)磁盘是按照柱面为单位读写数据的
2)不同磁头间的切换就是电子切换,而不同磁道间的切换需要磁头做径向运动,这个径向运动需要步进电机调节,这个动作是机械的切换
3)寻道:机械的
彩世界网址 16

计算实践:
磁盘的大小= 柱面数 Units* 一个柱面(cylinder)的大小
磁盘的大小= 柱面数Units * 一个柱面Cylinder的大小(柱面大小= 磁道大小*磁头数)
磁道的大小= 扇区*512字节
计算方法1:

[root@oldboy ~]# echo "scale=2;(63*512*255*5221)/1000000000.00"|bc 
42.94
计算方法2:
[root@oldboy ~]# awk 'BEGIN{print (63*512*255*5221/1000000000.00)}'
42.9442
[root@oldboy ~]#

机械磁盘读写数据的原理小结:

1)磁盘是按照柱面为单位读写数据的,即先读取同一个盘面的某一个磁道。读完之后,如果数据没有读完,磁头也不会切换其他的磁道,而是选择切换磁头,读取下一盘面的相同的半径的磁道。直到所有盘面的相同半径的磁道读取完之后,如果数据还没有读完,才会切换其他的不同半径磁道,这个切换磁道的过程称为寻道。
2)不同磁头的切换时电子切换,而不同得到磁道间的切换需要磁头做径向运动,这个径向运动还需要步进电机调节,这个动作是机械的切换
磁头寻道是机械动作,切换磁头是电子切换

彩世界网址 17

彩世界网址 18

16字节分区表的内容:
彩世界网址 19

主引导记录MBR
磁盘的0磁头0磁道1扇区,是硬盘上的一个非常重要的位置,在这个扇区中,存放有硬盘的主引导记录MBR 和硬盘的分区表信息 DPT

linux:od -xa mbr.bin------去取二进制信息,

        dd if=/dev/sda(来源) of=mbr.bin(生成目标文件) bs=512(块大小) count=1(数量)---------备份分区信息

 

磁盘分区的重点: 

       1. 给磁盘分区的实质就是针对上述0磁头0磁道1扇区的前446字节后面接下来64bytes 的分区表进行设置;即只要                是划分起始以及结束磁头号、扇区号及柱面号

  2. 给磁盘分区的工具有fdisk (适合给小于2T的磁盘分区),parted(擅长于给大于2T的分区,可以对于小于2T的磁盘分区)首选fdisk 只有大于2T时才会去选择parted
     补:一台服务器6块600G的磁盘,raid5后,总大小小3T,此时无法装系统,请问为什么?
    解决办法:
    方法1:是做RAID5后,不要重启系统,而是在RAID页面继续分1个小的虚拟磁盘vd 200G 用这个200G的虚拟磁盘转系统,装完系统后再把剩余2.8T通过parted分区。
    方法2:先拿一块盘riad0,剩下5块再做raid5,在raid0装系统。
    方法3:装系统时,选下gpt分区格式,即可安装系统。

  3. 一块磁盘的分区表仅有64个bytes 大小,每个分区表都要占用16字节,因此一块磁盘仅支持4个分区表信息,即主分区 拓展分区的总量不超过4个
  4. 磁盘分区是按照柱面(cylinder)来划分的。(从磁盘的读写原理角度可以理解)
  5.拓展分区不能直接使用的,还需要在拓展分区的基础上创建逻辑分区才行
  6.拓展分区有自己的分区表。因此拓展分区可以有很多个

  磁盘在使用前一段一般需要进行分区,当然如果不分区直接格式化使用也是没有问题的,但是这不是常见情况,磁盘分区有主分区、拓展分区、和逻辑分区之分,一块硬盘做多可以有4个分区表信息,(磁盘本身限制,其中一个主分区的位置可以用一个拓展分区替换,且一块硬盘只有一个拓展分区(操作系统限制)在拓展分区可以划分多个逻辑分区可以有多个

彩世界网址 20

彩世界网址 21

彩世界网址 22

彩世界网址 23

彩世界网址 24

彩世界网址 25

彩世界网址 26

彩世界网址 27

彩世界网址 28

 

原创文章转载请注明:转载自:Linxu磁盘体系知识介绍及磁盘介绍

为了让恼人的“Service unavailable”不再出现在您的眼前,为了提高网站访问速度,并为博客园的进一步发展做准备,博客园正在购买新服务器。
目前已向Dell下了订单,新服务器将取代目前的博客园主Web服务器。
新服务器为Dell PowerEdge 2950:

可能对英特尔和AMD两大芯片巨头的产品如数家珍,从之前的至强5400到主流的至强5600、至强7500,以及AMD强劲的12核心x86处理器“Magny-Cours”(马尼库尔)等等。同时,服务器的另外两个核心在CPU的基础上作用不容小视,以带ECC、ChipKill、热插拔技术的内存,防止数据异常丢失的RAID硬盘等组件共同打造出一个坚若磐石的X86服务器。
 
但由于X86服务器和台式机有着很多相似之处,无论是从前期部署、中期维护到后期管理都有着众多相似之处。因此,X86服务器尽管有着成熟稳定的架构体系,也不免出现“罢工”。特别是企业负载应用得多了,遇到的故障是很平常的事情,以三大组件出现的故障与大家共同分享,可以有效避免大家在以后的业务平台上出现。  

 

主要配置 CPU:四核至强处理器5310, 2x4MB 缓存, 1.60GHz, 1066MH 2个
内存:4GB (4x1GB), 667MHz, ECC, 双内存列,全缓冲内存条
硬盘:146GB, 3.5", 15Krpm, SAS 硬盘,热插拔 2块(RAID 1)

服务器存储核心——硬盘
 
危害程度:★★☆
 
故障回放:每台服务器会出现死机、无征兆的重启,如果频繁出现,就会经数据中心IT运维人员进行检测后发现是硬盘工作时间太长,出现了物理坏道。于是立即将硬盘做备份和更换是最佳解决办法,将硬盘内的数据导出,结果在转移数据的过程中,不停地弹出I/O错误,这直接导致数据转移的速度非常慢,且丢失了很多重要数据。
 
解决方案:这种情况多数是磁头或者盘片出现了错误。如果拆开硬盘盘片出现了划伤,但面积并不大,通过专业的公司可以通过更换磁头后重新恢复数据,恢复了95%以上的数据,这种情况相对来说比较幸运。
 
但通常说防患于未然,如果这个故障发现的及时,在盘片没有出现更多物理损伤前予以解决,一旦等到盘片损坏严重,数据将永久性丢失,为了避免这种状况的发生建议做到以下:
 
在硬盘选择上,要专业的服务器硬盘,比如:平均无故障时间超过1600000小时,年故障率低于0.55%,抗震方面要有300G/2ms的以上的耐冲击能力等等,此外应用相关服务器RAID阵列技术,比如:RAID5,它由至少3块硬盘组成,在向硬盘写入数据信息的同时,还写入校验信息,当其中有1块硬盘出现故障时,可以根据算法从另外2块硬盘上得出这块故障硬盘的数据,安全性大大提高。
 
以上三大组件的故障仅仅是抛砖引玉的简单介绍,其实在服务器故障方面不仅仅限于这几点,在电源、管理模块以及网卡方面也有类似的问题,希望用户在应用中多多积累经验,尽可能减小故障的发生率,提供一个稳定灵活的IT应用环境。

 

注:目前博客园有三台服务器,两台Dell PowerEdge 2850(Web服务器),一台Dell PowerEdge 2950(数据库服务器)。

彩世界网址 29

主要配置 CPU:至强处理器 2.8GHz/1M,EM64T,800MHz前端总线  1个
内存:2G DD2-400MHZ ECC 1R
硬盘:73GB Ultra320 (10K RPM, 80针) SCSI 硬盘 2块(RAID 1)

服务器核心——CPU
 
危害程度:★
 
故障回放:做过测试的朋友知道,一台基于Intel至强服务器,开机无显示,系统指示灯疯狂的闪烁,最直接怀疑是CPU与主板的接触不良,但将其更换到多路服务器主板的另外一个CPU插槽之上,依旧没有反应。
 
解决方案:在这种状况下经测量,CPU电压居然出现异常,原来是CPU的VRM(Voltage Regulator Module,电压调节模块)出现了故障,不能执行主板上DC电路转换,无法为CPU提供稳定的工作电压,至此只能更换CPU。
 
笔者认为这个故障是比较致命,CPU的损坏将直接导致整个服务器的不可用,但是CPU本身的安全性是非常高的,故障率极低。所以在日常维护任务中,由于CPU的损坏导致的服务中断情况是较为少见,它的危害程度不算太高,如果是多路服务器更是不用担心CPU损坏而带来的服务器宕机了。
 
服务器平台的另外两大核心,莫过于内存和硬盘,具体到内存的选择上,服务器内存与普通台式机内存还是有一些差异的。仔细观察过服务器内存的用户会发现,相比普通内存单面8颗粒的设计,服务器内存通常单面有9颗芯片,这就是我们常说的ECC内存。  

一个是超线程的单CPU,一个是四核的双CPU!
不一样的心,将会给您不一样的感觉!

彩世界网址 30

目前的Web服务器是2005年6月购买的Dell PowerEdge 2850:

...

服务器读取性能——内存
 
危害程度:★★☆
 
故障回放:之前在一台安装2条2GB内存的服务器上,由于自身承载的服务过多,服务器的处理数据的速度越来越慢,于是,通过增加2条同型号的内存条来升级服务器。将这些内存全部插入主板后,系统检测只有6GB,另外2GB内存神秘消失,反复的插拔新的内存依旧无法正常检测。
 
解决方案:通过服务器产品官方网站了解,该种情况是因为该服务器的内存插槽是配对使用,1-4、2-5、3-6、7-10、8-11、9-12,新内存插在了2、3槽,无法形成配对,自然只能检测出一条内存,将内存插到5槽,8GB内存顺利被检测。
 
可见,服务器内存的优势不仅仅体现在性能上,在容错能力同样投入很多精力,目的是为整个平台提供高稳定环境,之前提到的内存采用的ECC(错误检查和纠正)技术、Register、Chipkill都是为了提高内存的稳定性,使各个内存条和插槽之间能更好的融合。
 
作为服务器存储终端,硬盘的稳定工作关系到企业数据的安全,服务器硬盘就是这个核心的数据仓库,所有的软件和数据都存储在这里,因此服务器硬盘对可靠性和稳定性有着非常高的要求。
 
另外,服务器一般需要24*7小时不停的运行,其硬盘也要24小时不停的运转。因此,服务器硬盘对稳定性和可靠性有着很高的要求。服务器市场上采用的硬盘主要有三种,SATA硬盘、SCSI硬盘以及SAS硬盘,其中SATA硬盘主要应用在低端服务器领域,而SCSI和SAS硬盘则面向中高端服务器。  

本文由时时app平台注册网站发布于彩世界网址,转载请注明出处:(转)Linxu磁盘种类知识介绍及磁盘介绍【彩世界网

关键词: