2017-05-14 16:26:39
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存储术语隐藏着重大的技术进步,存储行业最近取得了长足发展。

存储行业充斥着大量的缩略词和专业术语,本文给出了一份速查表。

在过去几年,IT行业创造的缩略词比美国政府创造的还多。我甚至并不以所有的“XaaS”(X即服务)术语开头!这年头,缩略词满天飞,存储行业也不例外。当然,大多数缩略词隐藏着重大的技术进步,存储行业最近取得了长足发展。

不妨先看一看如今市面上各种类型的存储驱动器。

硬盘驱动器(HDD):HDD是我们使用了几十年的传统旋转驱动器。它们主要有两种尺寸:直径3.5英寸的介质和直径2.5英寸的介质,后者面积较小,而且薄得多。

固态硬盘(SSD):SSD正在迅速取代主存储层中的HDD。不像HDD,这种驱动器没有活动部件,将数据存储在闪存芯片上。SSD的速度比HDD快得多,大概要快100倍到1000倍之间。

闪存卡:这种PCIe插卡在系统看来如同超高速的SSD。

驱动器接口取得有了长足发展,不再是昔日的SCSI(小型计算机系统接口)和光纤通道唱主角。主要的驱动器接口包括如下:

SATA:串行ATA(SATA)取代了上世纪90年代的平行连线的ATA接口。它仅用四条线来传输数据。如今,厂商提供的数据传输速率可高达12 Gbps,正在计划研制24Gbps的技术。

SAS:串行连接SCSI(SAS)是SATA的高端版本。它用在企业级HDD上,为双端口连接提供了选择,确保冗余性,但在其他方面与SATA有着同样的许多功能。大多数SAS接口可以连接到SATA驱动器,不过SATA接口无法连接到SAS驱动器。

PCIe/NVMe:这个术语太拗口了!PCIe体现了用在主板上连接附加卡的高速互连技术,而非易失性存储器标准(NVMe)是一种新的低开销协议,它使用存储器到存储器操作(参阅下面的RDMA),性能比SAS高出4倍。

服务器中的驱动器通过三种方式来连接:主板上的端口、提供众多端口的I/O扩展器,或者通过RAID控制器或主机总线适配器。最后这种解决方案通常基于SAS,经配置后还可以连接到名为JBOD(简单磁盘捆绑)的外部驱动器盒。要注意的是,SAS外部接口使用的电压与内部端口不一样。

存储常常作为一种网络连接解决方案而出现。这里,驱动器盒通过使用众多接口的控制器(如今这通常是商用现成主板)连接到主机服务器。这有几种类型:

全闪存阵列(AFA):AFA是复杂控制器后面的一堆闪存设备,这种控制器通常是商用现成(COTS)主板。它是为了轻松安装到光纤通道存储区域网(SAN)存储系统而设计的,大大提升了性能,现在变得非常流行。

RAID阵列:这是传统的驱动器盒外加控制器。独立磁盘冗余阵列(RAID)阵列主要使用HDD;如果它们使用一些SSD,就被称为混合阵列。

专用设备(appliance):由于驱动器因使用SSD而变得更庞大、速度大大加快,业界在改用紧凑的专用设备盒,驱动器数量较少,通常是10个至12个。专用设备兼顾了网络性能、处理能力和驱动器性能。

存储领域让情况更为复杂的是,还有一套不同于驱动器接口的网络存储协议。最常见的网络存储协议包括:

光纤通道:光纤通道是90年代开发的一种串行技术,用来替代SCSI。光纤通道的使用已变成复杂的阵列和服务器用SAN连接起来。IBM有自家版本的这种技术,名为FICON(光纤连接)。

iSCSI:一种使用SCSI命令集的基于以太网的协议。

FCoE:一种基于以太网的光纤通道,现在已落到废弃的田地。

InfiniBand:InfiniBand在运行时操作系统的开销非常低,使用RDMA来传输数据。它用于低延迟使用场合,比如交易大厅系统。

NOF:NVMe over Fabrics是一种新兴协议,使用NVMe以及PCIe、以太网,甚至Infiniband。拥有相似的RDMA性能,它可能会取代旧的InfiniBand解决方案。

还有另外几个存储术语需要了解。先来介绍查找和访问特定数据项的一些方法。

对象存储OSS:对象存储是用扁平索引系统存储数据对象的一种方法,具有可无限扩展的优点。它是非结构化大数据应用的最选选择,有望在未来几年取代文件存储。

数据块I/O:这是面向SAN的访问方法。数据块I/O数据寻址模拟大型驱动器,分成多个逻辑单元(名为LUN)。容量增加后,访问会变得很笨拙。

文件存储:又叫网络连接存储(SAN)或文件管理器(filer),这是计算机里面文件系统的扩展,文件系统驻留在上面,由文件管理器而不是由数据块I/O来处理,服务器则处理寻址方案。

通用存储:这种方法结合了所有三种访问方法,通常驻留在Ceph之类的对象存储系统上。说到更换其他方法,这种通用性应该足以让通用方法成为一种首选的方法。

此外还有用于描述存储设备中功能的一些常见术语。

RDMA:RDMA(远程直接内存访问)是一种接口机制,用于两台计算机的主内存之间的直接传输。这加快了传输速度,又大大降低了计算机处理事务的开销。它可以应用于许多存储协议。

压缩:大多数数据可以压缩,平均可压缩5倍左右。这减小了存储数据的原始容量,不过代价是比较复杂、性能下降。随着技术不断加快处理速度,预计加密做法会变得极其普遍。

重复数据删除:重复数据删除是一种类似压缩的过程,它只存储单单一组用来参考的任何对象,指向公共对象的指针取代系统中的其他副本。这可以大幅节省存储空间。一个例子就是,为数百个桌面只保留一个镜像。它有时与压缩混为一谈,连大公司也互换使用这两个术语,但是重复数据删除的过程略有不同。

加密:数据在静态存储时需要保护起来。想满足大多数合规要求,基于源端的加密是唯一切实可行的解决方案。

索引:存储市场的一个新概念就是,将数据搜索和索引与备份方法结合起来。比如说,这种技术使用备份系统中可用的巨大带宽,在法律和病历环境下节省成本和时间。

SDS:软件定义存储(SDS)是一个新概念,它是指将存储数据的处理与实际存储设备分离开来。这种分离让存储服务得以根据需要来实现虚拟化、加以扩展,因而提高了操作灵活性。

云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是一种新兴的网络存储技术,是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。简单来说,云存储就是将储存资源放到云上供人存取的一种新兴方案。使用者可以在任何时间、任何地方,透过任何可连网的装置连接到云上方便地存取数据。

Server SAN被定义为合并的存储资源,而不是一个被直接附着用于隔离多个服务器的存储设备。DAS(Direct Attached Storage)之间的沟通发生在高速连接的时候(如InfiniBand或低延时以太网),这种时候,由软件方案来管理一致性。Server SAN多协议存储可以利用旋转磁盘和闪存。理想情况下,Server SAN是在企业应用中配置,这样可确保高可用性。

SRAM:静态随机访问存储器

一个SRAM存储单元由4个晶体管和2个电阻器组成,利用晶体管的状态切换来存储数据,而不是电容器,因此读数据时不存在漏电问题,不需要刷新操作。但是由于SRAM需要的晶体管数多,因此成本高。

DRAM:动态随机访问存储器

一个DRAM存储单元由1个晶体管和1个电容器组成,利用电容量存储电量的多少来存储数据,由于电容器存在漏电问题,因此需要定期刷新。读数据时,电容量的电量会消失,因此每次访问之后,也需要刷新,以防止数据丢失。

SDRAM:同步动态随机访问存储器

同步是指 Memory工作需要同步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准。传统的DRAM在两个读周期之间需要等待一段时间,用于充电操作。而SDRAM一个模组有两个bank,在对一个bank充电时,可以操作另一个bank,实现流水线。

SDRAM的发展已经经历了五代:分别是SDR SDRAM、 DDR SDRAM、 DDR2 SDRAM、 DDR3 SDRAM、 DDR4 SDRAM。

DDR3:

2005年制造出DDR3的原型产品。2007年,市场开始使用DDR3内存芯片。

与DDR2相比,DDR3采用8bit预取,因此提供更高的传输速率(2133MT/s);更低的工作电压(1.5V,DDR2工作电压为1.8V),另外采用了不同的封装工艺,因此能耗更低。

延迟周期同样比DDR2增长,引脚数增加。

DDR4:

2011年,samsung宣布生产出第一个DDR4内存模块。2012年,samsung、Micron等开始量产DDR4 SDRAM芯片。

与DDR3相比,DDR4提供更高的时钟频率和传输速率(4166MT/s);更低的工作电压(1.05~1.2V),因此能耗更低。

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