【Linux】磁盤類型&設備驅動介紹

【IDE】

  IDE的英文全稱爲“Integrated Drive Electronics”,即“電子集成驅動器”,它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅動器 。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數目與長度,數據傳輸的可靠性得到了增強,硬盤製造
起來變得更容易,因爲硬盤生產廠商不需要再擔心自己的硬盤是否與其它廠商生產的控制器兼容 。對用戶而言,硬盤安裝起來也更爲方便。IDE這一接口技術從誕生至今就一直在不斷髮展,性能也不斷的提高,其擁有的價格低廉、兼容性強的特點,爲其造就了其它類型硬盤無法替代的地位。

        IDE代表着硬盤的一種類型,但在實際的應用中,人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬盤ATA-1,這種類型的接口隨着接口技術的發展已經被淘汰了,而其後發展分支出更多類型的硬盤接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都屬於IDE硬盤。以上是傳統的並行ATA傳輸方式,後來又出現了串行ATA(Serial ATA,簡稱SATA),其最大數據傳輸率更進一步提高到了150MB/sec,將來還會提高到300MB/sec,而且其接口非常小巧,排線也很細,有利於機箱內部空氣流動從而加強散熱效果,也使機箱內部顯得不太凌亂。與並行ATA相比,SATA還有一大優點就是支持熱插拔。

【SATA】
  SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment(串行高級技術附件,一種基於行業標準的串行硬件驅動器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規範,在IDF Fall 2001大會上,Seagate宣佈了Serial ATA 1.0標準,正式宣告了SATA規範的確立。SATA規範將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150MB/s,比PATA標準ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出約13%,而隨着未來後續版本的發展,SATA接口的速率還可擴展到2X和4X(300Mb/s和600Mb/s)。從其發展計劃來看,未來的SATA也將通過提升時鐘頻率來提高接口傳輸速率,讓硬盤也能夠超頻。

【SCSI】
  SCSI小型計算機系統接口(英語:Small Computer System Interface; 簡寫:SCSI),一種用於計算機和智能設備之間(硬盤、軟驅、光驅、打印機、掃描儀等)系統級接口的獨立處理器標準。 SCSI是一種智能的通用接口標準。它是各種計算機與外部設備之間的接口標準
【DAS】
  DAS(Direct Attached Storage—直接附加存儲)是指將存儲設備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。
適用環境:
1)服務器在地理分佈上很分散,通過SAN或NAS在它們之間進行互連非常困難時(商店或銀行的分支便是一個典型的例子);
2)存儲系統必須被直接連接到應用服務器(如Microsoft Cluster Server或某些數據庫使用的“原始分區”)上時;
3)包括許多數據庫應用和應用服務器在內的應用,它們需要直接連接到存儲器上,羣件應用和一些郵件服務也包括在內。
當服務器在地理上比較分散,很難通過遠程連接進行互連時,直接連接存儲是比較好的解決方案,甚至可能是唯一的解決方案。利用直接連接存儲的另一個原因也可能是企業決定繼續保留已有的傳輸速率並不很高的網絡系統。
侷限:
  直連式存儲依賴服務器主機操作系統進行數據的IO讀寫和存儲維護管理,數據備份和恢復要求佔用服務器主機資源(包括CPU、系統IO等),數據流需要回流主機再到服務器連接着的磁帶機(庫),數據備份通常佔用服務器主機資源20-30%,因此許多企業用戶的日常數據備份常常在深夜或業務系統不繁忙時進行,以免影響正常業務系統的運行。
直連式存儲的數據量越大,備份和恢復的時間就越長,對服務器硬件的依賴性和影響就越大。
直連式存儲與服務器主機之間的連接通道通常採用SCSI連接,帶寬爲10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等,隨着服務器CPU的處理能力越來越強,存儲硬盤空間越來越大,陣列的硬盤數量越來越多,SCSI通道將會成爲IO瓶頸;服務器主機SCSI ID資源有限,能夠建立的SCSI通道連接有限。
無論直連式存儲還是服務器主機的擴展,從一臺服務器擴展爲多臺服務器組成的羣集(Cluster),或存儲陣列容量的擴展,都會造成業務系統的停機,從而給企業帶來經濟損失,對於銀行、電信、傳媒等行業7×24小時服務的關鍵業務系統,這是不可接受的。並且直連式存儲或服務器主機的升級擴展,只能由原設備廠商提供,往往受原設備廠商限制。

【NAS】
  NAS(Network Attached Storage—網絡附加存儲)即將存儲設備通過標準的網絡拓撲結構(例如以太網),連接到一羣計算機上。NAS是部件級的存儲方法,它的重點在於幫助工作組和部門級機構解決迅速增加存儲容量的需求。需要共享大型CAD文檔的工程小組就是典型的例子。
        NAS產品包括存儲器件(例如硬盤驅動器陣列、CD或DVD驅動器、磁帶驅動器或可移動的存儲介質)和集成在一起的簡易服務器,可用於實現涉及文件存取及管理的所有功能。簡易服務器經優化設計,可以完成一系列簡化的功能,例如文檔存儲及服務、電子郵件、互聯網緩存等等。集成在NAS設備中的簡易服務器可以將有關存儲的功能與應用服務器執行的其他功能分隔開。
這種方法從兩方面改善了數據的可用性。第一,即使相應的應用服務器不再工作了,仍然可以讀出數據。第二,簡易服務器本身不會崩潰,因爲它避免了引起服務器崩潰的首要原因,即應用軟件引起的問題。
優點:
NAS產品具有幾個引人注意的優點。
  首先,NAS產品是真正即插即用的產品。NAS設備一般支持多計算機平臺,用戶通過網絡支持協議可進入相同的文檔,因而NAS設備無需改造即可用於混合Unix/Windows NT局域網內。
  其次,NAS設備的物理位置同樣是靈活的。它們可放置在工作組內,靠近數據中心的應用服務器,或者也可放在其他地點,通過物理鏈路與網絡連接起來。無需應用服務器的干預,NAS設備允許用戶在網絡上存取數據,這樣既可減小CPU的開銷,也能顯著改善網絡的性能。
侷限:
  NAS沒有解決與文件服務器相關的一個關鍵性問題,即備份過程中的帶寬消耗。與將備份數據流從LAN中轉移出去的存儲區域網(SAN)不同,NAS仍使用網絡進行備份和恢復。NAS 的一個缺點是它將存儲事務由並行SCSI連接轉移到了網絡上。這就是說LAN除了必須處理正常的最終用戶傳輸流外,還必須處理包括備份操作的存儲磁盤請求。

【SAN】
  存儲區域網絡(Storage Area Network,簡稱SAN)採用光纖通道(Fibre Channel ,簡稱FC)技術,通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機,建立專用於數據存儲的區域網絡。SAN經過十多年曆史的發展,已經相當成熟,成爲業界的事實標準(但各個廠商的光纖交換技術不完全相同,其服務器和SAN存儲有兼容性的要求)。
SAN專注於企業級存儲的特有問題。當前企業存儲方案所遇到問題的兩個根源是:數據與應用系統緊密結合所產生的結構性限制,以及小型計算機系統接口(SCSI)標準的限制。大多數分析都認爲SAN是未來企業級的存儲方案,這是因爲SAN便於集成,能改善數據可用性及網絡性能,而且還可以減輕管理作業。
優點:
  SAN提供了一種與現有LAN連接的簡易方法,並且通過同一物理通道支持廣泛使用的SCSI和IP協議。SAN不受現今主流的、基於SCSI存儲結構的佈局限制。特別重要的是,隨着存儲容量的爆炸性增長,SAN允許企業獨立地增加它們的存儲容量。
SAN的結構允許任何服務器連接到任何存儲陣列,這樣不管數據置放在那裏,服務器都可直接存取所需的數據。因爲採用了光纖接口,SAN還具有更高的帶寬。
因爲SAN解決方案是從基本功能剝離出存儲功能,所以運行備份操作就無需考慮它們對網絡總體性能的影響。SAN方案也使得管理及集中控制實現簡化,特別是對於全部存儲設備都集羣在一起的時候。最後一點,光纖接口提供了10公里的連接長度,這使得實現物理上分離的、不在機房的存儲變得非常容易。
適用環境:
  SAN主要用於存儲量大的工作環境,如ISP、銀行等,成本高、標準尚未確定等問題影響了SAN的市場,不過,隨着這些用戶業務量的增大,SAN也有着廣泛的應用前景。

設備文件分爲兩種:塊設備文件(b)和字符設備文件(c)

設備文件一般存放在/dev目錄下,對常見設備文件作如下說明:
/dev/hd[a-t]:IDE設備
/dev/sd[a-z]:SCSI設備
/dev/fd[0-7]:標準軟驅
/dev/md[0-31]:軟raid設備
/dev/loop[0-7]:本地迴環設備
/dev/ram[0-15]:內存
/dev/null:無限數據接收設備,相當於黑洞
/dev/zero:無限零資源
/dev/tty[0-63]:虛擬終端
/dev/ttyS[0-3]:串口
/dev/lp[0-3]:並口
/dev/console:控制檯
/dev/fb[0-31]:framebuffer
/dev/cdrom => /dev/hdc
/dev/modem => /dev/ttyS[0-9]
/dev/pilot => /dev/ttyS[0-9]
/dev/random:隨機數設備
/dev/urandom:隨機數設備

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