磁碟陣列的發展趨勢

2022-12-27 00:09:05 字數 4427 閱讀 4782

儲存一直作為計算機體系結構馮.諾伊曼結構體系結構五個組成部分之一,隨著資訊產業的發展逐漸從計算機中獨立出來,成為it業中的一大類,計算與儲存在it界常常相提並論。回顧歷史,應用對儲存大容量的需求促使raid技術的誕生,形成磁碟陣列產品。

起初磁碟陣列機在物理形態上一直保持與計算機相當的體積,internet的普及,資訊容量需求的**似的發展,磁碟陣列的需求日益擴大,網路儲存的發展使得儲存對計算機的依賴程度弱化,儲存即單獨發展成為乙個產業。

raid(redundant arrays of inexpensive disks)起源與2023年,最初的目的是針對當時的硬碟技術在容量及速度上無法趕上cpu及記憶體的發展的現象,採取資料分段的辦法將許多較小容量的硬碟規劃為乙個大的硬碟,在讀取資料時,同時從多個硬碟機讀出,這樣就提高了計算機的讀寫效率。當時raid主要是強調「廉價」和。速度」,如今,raid主要強調資料的「可靠性」和「可**性」,這是時代的差異,如今資料的價值超越硬體的成本。

在計算技術迅速發展的今天,可以用日新月異來形容。相比之下raid技術的變化顯得穩重得多。技術的進步必然引起相關產業的發展,磁碟陣列也不例外。

什麼會影響磁碟陣列的發展方向呢?要回答這個問題,首先要分析磁碟陣列的結構組成,它主要由三大部分組成:控制器、電源、磁碟組,其中核心控制器起決定性的作用。

核心控制器上有主機介面、raid處理部件、磁碟介面三大部分。主機介面是與主機通訊的方式,有pci-x\pci-e匯流排介面,網路介面、fc光纖介面、scsi、sas介面連線等。磁碟介面主要有ide、scsi、fc、sata、sas介面等。

raid核心由i/o處理器、記憶體、校驗演算法等部件組成。磁碟有ide、scsi、fc、sata、sas介面的磁介質磁碟和相應的半導體製成的固態磁碟。

未來的技術發展首先會產生新概念、新標準,這些都會直接影響磁碟陣列控制器的發展趨向,我們來看幾個相關技術趨向對磁碟陣列的影響。

二、乙太網新標準不斷推出,有發展後勁

網路是當今世界發展最快、最有活力的東西。在區域網中,乙太網經過多年的標準競爭和自身的不斷地完善走到網路霸主地位,而token ring、fddi等網路標準逐步退出。乙太網在短短的幾年內以乘10倍的速度發展,如10m\100m\1gb\10gb,現在也有了例外,最近ieee標準委員會批准通過了40gb/秒乙太網和100gb/秒乙太網標準.

現在的單一標準叫ieee 802.3ba,將包含這兩個速度的規範。每種速度將提供一組物理介面:

40gbps將有1公尺交換機背板鏈路、10公尺銅纜鏈路和100公尺多模光纖鏈路標準。100gbps將有10公尺銅纜鏈路、100公尺多模光纖鏈路和10千公尺、40千公尺單模光纖鏈路標準。可以看出,以太網路在速度上已經超過fc的速度,可以預見,儲存的主機介面將會以乙太網為主。

因為磁碟陣列使用乙太網主機介面可以在儲存交換裝置上實現與伺服器網路的統一,消除專用通道裝置。從長遠看可以降低硬體成本。

三、fc光纖通道近幾年還是主流

fc光纖通道是儲存區域網(san)流行的一種結構形式,大量地使用在中高階儲存方案中。從速度上看,目前光纖通道正完成從2gb/s向4gb/s的過渡,從目前的技術狀態上看,光纖通道技術的發展基本上只能發展到8gb/s,看起來是以2的倍數的方式在發展,增長梯度不如乙太網。當然,在交換機互聯上出現10gb/秒光纖通道介面,但是hba不會出現12gb/秒和16gb/秒的光纖通道介面。

由於fc光纖通道是儲存的主流介面,具有大量的使用者群,而且技術上還有上公升的空問,另外,乙太網的新標準的普及還有一段時間,所以在相當長的一段時間內,fc仍然是儲存界常用的一種技術標準。

四、適應未來,乙太網和光纖通道的混合

在乙太網快速發展的推動下,最近業內發布了一項新的光纖通道標準,以實現在乙太網上執行光纖通道協議。fcoe(fibre channel over ethernet)協議希望能在現有光纖通道的成功基礎上,借助於乙太網的力量重新保持自身在資料中心儲存區域網中的霸主地位。分析表明,fcoe是光纖通道廠商與iscs陣營進行競爭的新嘗試,因為,iscsi也是通過乙太網傳輸資料儲存塊。

fcoe並不是要代替傳統的光纖通道技術.而是在不同連線傳輸層上對光纖通道進行拓展。fcoe的價值在於在同樣的網路基礎體系上使用者有權利選擇是將整個邏輯網路全部當成傳輸儲存的專用區域網,還是作為混合儲存資料、資訊傳送、網路**、**流以及其它資料傳輸的共用網路。

fcoe的目標是在繼續保持使用者對光纖通道san所期望的高效能和功能性的前提下,將儲存傳輸融入乙太網架構。特別是fcoe針對刀片伺服器平台提供了一種簡化介面和佈線的方法。目前fcoe的產品一般採用10gb增強型以太網路,從而滿足基於乙太網的lan鏈結和基於光纖通道的san鏈結需求,大幅減低資料中心的複雜性、管理成本及能耗。

五、pci-e的匯流排新標準擴大了儲存匯流排頻寬

pci介面自上世紀90年代就已經發展為cpu與外部裝置介面的主要通訊方式,pci為匯流排共享形式,pci-e介面則為交換式匯流排,交換式匯流排使每個通道具有獨立的頻寬支援。pci-e介面有幾個版本pci-e 1.0、pci-e 1.

1、pci-e.2.0、pci-e 2.

0的資料傳輸速度與pci-e 1.1相比提公升了兩倍.即從2.

5gbps提公升至5.0gbps,這樣x16 pci-e 2.0版的資料傳輸速度可以達到10gb/s、pci-e 2.

0插槽能夠相容pci-e 1.0和pci-e1.1標準的擴充套件卡.

可以使用現有的pci-e x16顯示卡,但是pci-e 2.0標準的擴充套件卡無法相容pci-e 1.0/1.

1插槽,也就是說新標準只能做到向下相容,因為介面定義有所改變,並不像usb 2.0和1.1/1.

0那樣完全相容!

最新的pci-e的標準pci-e 3.0將去除現在的8b/10b編碼機制,從而避免20%的原始傳輸率浪費,因此可以在pci-e 2.0的基礎上再次把傳輸頻寬提高一倍,也就是32gb/s。

除此之外,pci-e 3.0還會針對增強型訊號和資料完整性進行多方面的優化。包括傳送接收等同性、pll改進、時鐘資料恢復、通道增強不過新規範仍將延續現有標準的向下相容特性,所以在硬體和系統公升級方便不會存在障礙,也不會帶來多餘的開銷,新的介面標準將在2023年前普及。

pci-e的新標準的推出為cpu拓寬了外設頻寬,為網路新標準的實施奠定了基礎,使cpu支援100gb/s的網路或相當速度的聚合罔絡成為可能,極大地擴充套件了儲存裝置的主機頻寬。

六、磁碟容量、介面速度提公升迅速,固態盤的加入注入了新內容

hdd磁碟是儲存的基本單元,磁碟介面有ide、scsi、fc、s^ta、sas等,現在sata和sas是主流磁碟。近幾年磁碟的碟片儲存密度迅速地增長,但有增長速度放緩的趨勢,單個磁碟容量飛速發展。有人認為磁碟陣列的就失去了必要性,事實上,單磁碟是不能代替以磁碟組為單元的磁碟陣列的,原因有三:

(1)儘管介面速率在攀公升,單磁碟的隨機讀寫效能是不能與磁碟組相比的; (2)在同樣單盤容量的情況下.單盤容量永遠不比盤組容量大.而且磁碟陣列的盤組容量是可以根據需要增加的:

(3)單盤容量越大,資料量越多,資料的安全性越不好。資料備份、資料管理更為重要。

隨著積體電路成本的下降,值得世界關注的是固態硬碟(solid state disk)已經崛起。固態硬碟有可能取代傳統的hdd硬碟。固態盤有它吸引人的優點:

首先,資料訪問速度快,nand快閃儲存器比傳統的旋轉硬碟訪問記憶體的速度快30至40倍;其次,固態盤具有防震、抗摔的能力,由於全部採用了快閃儲存器晶元。不存在任何機械部件,這樣即使在高速移動情況下也不會影響到正常使用,這樣可以把硬物碰撞時資料丟失的可能性降到最小,特別是在軍事應用中特別受歡迎;另外還有節能、降噪、輕巧便捷的特點,都是ssd的強有力的賣點。固態硬碟正在爆發式的成長.

只要成本**下降,跨越了價錢這道屏障,相信ssd成為主流也只是時間問題了。目前磁碟陣列中使用ssd的還比較少,相信不久的將來固態盤磁碟陣列會得到普及,磁碟陣列用於最初的「廉價」磁碟的目的又可以在這裡體現了.

七、高階技術下移,低端磁碟陣列有市場擴大的趨勢

回顧it業發展的歷程,一般的來講當一種產品要普及時,在時機和條件成熟的時候.降低成本成為必然。**是評價高階產品和低端產品的乙個重要標誌。

具體對於磁碟陣列而言:首先,磁碟陣列產品技術日益成熟,處理器的速度發展很快,原來在高階儲存產品上才能實現的功能。通過軟體的方法在低端產品上就可以實現.

所以,原來用高階產品的資料中心可以用廉價的產品來代替;其次,網路和pc的能力進一步發展,網際網路的頻寬越來越大,網際網路改變了資訊傳播和獲得的方式,遠端分布式計算再次流行起來,儲存將進入新的分布式儲存時代,分布式儲存不必要單個儲存單元有很大的容量,低端磁碟陣列就可以勝任了:**點播、**監控的普及,使儲存小區化、家庭化以後,磁碟陣列有可能進入家庭,相當於磁碟替代磁帶的功能,**也就必須平民化了。另外,2023年世界經濟狀況不容樂觀.

競爭異常激烈,為了占領有限的市場,廠家會不斷地降低成本,以增加企業的競爭力,贏得市場。所以.在今後的幾年中,磁碟陣列的低成本趨勢不可避免。

低成本、低利潤不見得低效益,**的降低使更多的人能夠消費得起,特別是進入家庭以後,市場潛力巨大,具有規模生產的企業能獲得豐厚利益.

八、結論

綜合上述計算機技術和網路技術的發展狀況,在今後的幾年中,隨著網路的新標準的實施,可能會引導磁碟陣列介面的向網路方向發展,可以預計,更高速的以網路介面的磁碟陣列產品在兩三年後會成為主流產品,磁碟陣列的整體**也會更便宜.普及程度會很高。

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