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    存储系统项目中对轴数量的认识误区

    来源:存储网 2011-04-14 13:41存储管理/虚拟化

    在存储项目中,不少管理员片面的追求硬盘的容量,但是却忽视了硬盘中轴的数量。这个认识误区,给后续存储系统的优化造成了很大的困扰。简单的说,大容量的硬盘除了能够提高数据的存储量,不一定能够提高存储系统的效率。因为存储系统的性能并不是由硬盘的容量决定的。大部分情况下,是有硬盘轴的数量决定的。为此笔者建议,项目管理员在选购硬盘时,要更多的关注轴的数量。具体的来说,可以从如下几个方面考虑。

    一、硬盘大小与轴数的关系

    硬盘厂家在宣传时,总会将硬盘的容量与硬盘的性能混为一谈。如宣传说高容量的硬盘可以获得更高的传输速率。其实这个从本质上来说,是一种欺诈。因为在实际工作中,硬盘的容量与性能并不能够划上等号。这主要是因为硬盘和主机其他设备(如内存或者CPU)之间存在一个协议层次。这个协议层次会将硬盘内部的传输速率和主机访问速率独立开来。因此说,硬盘本身的容量其实对存储系统性能的影响是很小的。

    从硬盘的角度考虑,可能轴的数量比硬盘容量本身对性能会造成更大的影响。通常情况下,硬盘的大小影响了特定容量中的轴的数量。不同的厂商,在每GB中所包含的轴的数量是不同的。这就也就是说,硬盘的容量相同,但是所包含总的轴的数量是不同的。万一单从性能角度考虑,我们不能够光考虑硬盘的容量,更多的需要关注其轴的数量。

    笔者以前在做项目的时候,有一家企业的技术人员问我,500G的硬盘与800G的硬盘相比,哪个性能好一点?笔者跟他开了个玩笑。100MM的房子与200平方的房子,哪个户型更加合理?显然,光凭房子的大小,无法得出正确的结论。万一要得到正确的结果,就需要察看具体的户型结构,如主卧室与客厅的大小、朝向等因素。企业选择硬盘时也是如此。不能够光考虑硬盘的容量,需要更多的关注其他的一些参数,如轴的数量等等。

    二、传输速率、硬盘容量与轴数的三角关系

    对于硬盘来说,传输速率、硬盘容量和轴数三个参数,即相互影响,又相互独立。简单的说,硬盘容量大的话,其传输速率和轴数的绝对数一般也比较大。但是其相对比率,却不一定高。万一对这三个参数进行线性分析,传输速率、轴数与硬盘容量会相同方向的变化。即增加硬盘容量,通常情况下传输速率和轴数也会增加。但是这里也存在着一个不可忽视的问题。即其只是同向变化,并不是正比例变化。

    笔者举一个简单的例子。现在用户由于某种原因需要更换企业现在的硬盘。其从500G增加到了1000G。硬盘的容量增加了一倍。其传输的速率与轴数是否也增加了一倍呢?其实不然。根据其所选择硬盘的规格不同,其传输速率、轴数增加的数量也不同。如只增加了50%或者70%不等。通常情况下,从技术上讲,硬盘容量的提升比较容易,而传输速率提升比较困难。因此,传输速率的提升往往没有硬盘容量提升那么快。

    笔者在于一些企业用户打交道时,他们可能眼光看的比较远,会考虑到未来的要求,因此选择了比较大的硬盘。出于后续兼容的考虑,选择大的硬盘也无可厚非。但是这也要有个度。因为根据现在技术发展来看,即使是同样容量的硬盘,后来生产的硬盘在速度与轴数上会有很大的改进。如2008年生产的500G硬盘与现在生产的500G硬盘,同一个厂商的产品,由于采用了不同的技术,在传输速率上是不同的,有很大的改善。因此在考虑硬盘的容量是要有一个限度。

    笔者的观点时,只要能够满足未来3年到5年左右的数据存储就可以了。不要将这个时间延长到10年。天知道,那时候硬盘的技术会发展到什么程度呢?从某种角度讲,对于同样的硬盘技术,更高的转速会带来更好的性能。更高的转速会让硬盘的寻道时间线形的减少。此外,更高RPM(每分钟的转速)的硬盘也包括了横向的寻道速度的提升。传输率跟着RPM提高,尽管硬盘的缓冲和光纤硬盘协议限制了这些硬盘实际的传输率。

    为此笔者建议,用户在为企业存储设备选择硬盘时,不要将硬盘容量、传输速率和轴数等同起来。通常情况下,万一企业对于设备的性能要求比较高(如需要提供比较高即时访问或者并发性访问),此时要更多的考虑硬盘的传输速率。在必要的时候,可以选择容量比较小的硬盘、并增加硬盘的个数(采用磁盘阵列的形式),来提高硬盘的传输速率,从而缩短用户的等待时间。

    三、转速在光纤硬盘中会有放大效应

    通过上面的分析,我们知道转速对于存储系统的性能有着关键的影响。在一些大型的存储项目中,普通的桌面硬盘已经无法满足其存储的需要。如向一些互联网的服务提供商,或者一些大型的数据库,其往往都采用了光纤硬盘。笔者接下去要讨论的问题是,转速对于光纤硬盘来说,有什么样的影响?

    光纤通道硬盘一般是企业级别的存储设备。一般都拥有普通硬盘上的固件,可以对队列进行重新排列、缓存以及高级的寻址优化等等。在光纤通道硬盘上,可以进行一些复杂的设置,以达到普通硬盘无法实现的需求。这里需要注意的是,转速对于光纤通道硬盘也是有影响的。并且这个影响要比普通硬盘的影响要大。这也叫做转速在光纤通道硬盘中的放大效应。这主要是因为光纤通道硬盘可以非常有效的提升硬盘轴的速度(注意并不是硬盘轴的数量,而是轴转动的速度)。

    硬盘的访问,可以分为随机访问和顺序访问。对于随机访问来说,一个更快的转速往往就意味着数据更小的延迟。换句话说,缓存对于随机访问来说,用处并不是很大。因为缓存命中率很低。因此随机访问大部分情况下是从硬盘中读取数据,而不是从数据缓存中。从这个角度考虑,只有通过提高转速才能够提升随机访的性能。而对于随机的写操作而言,系统会首先写入到写缓存里面。注意,此时更高的转速会影响缓存的刷新频率。而更快的刷新缓存可以让存储系统有更好的I/O传输速率。

    对于顺序访问来说,转速对其的影响反而并不是很大。因为顺序访问的话,其缓存的命中率会比较高。为此对于顺序访问而言,通过增加转速来提高访问效率,效果并不是很明显。此时还不如调整系统设置(如增加缓存的大小),会起到更好的效果。

    从这个角度来看,针对不同的情况,转速对不同的访问方法有不同的影响。在实际工作中,项目管理员需要评估自己企业可能的访问机制(如是随机访问为主还是顺序访问为主)。万一是随机访问为主的话,要更多的关注硬盘的转速(无论是普通硬盘还是光纤通道硬盘)。万一是顺序访问的话,则要更多的关注缓存的利用。要采取措施来提高缓存的命中率。换句话说,对于顺序访问来说,转速并不敏感。

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