如何选择磁盘阵列.docx
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如何选择磁盘阵列.docx
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如何选择磁盘阵列
前言如何选择磁盘阵列
在选择磁盘阵列时不外乎几个因素:
规格、功能、维修能力(售后服务)、技术支持、公司的专业能力及价格等。
磁盘阵列的规格:
我们由的磁盘阵列角度来看:
磁盘阵列的规格最重要就在速度,也就是CPU的种类。
我们知道SCSI的演变是由SCSI2(Narrow,8bits,10MB/s),SCSI3(Wide,16bits,20MB/s),UltraWide(16bits,40MB/s),Ultra2(UltraUltraWide,80MB/s),Ultra3(UltraUltraUltraWide,160MB/s),在由SCSI到SerialI/O,也就是所谓的FibreChannel(FC-AL,FibreChannel-ArbitrationLoop,100–200MB/s),SSA(SerialStorageArchitecture,80–160MB/s),在过去使用UltraWideSCSI,40MB/s的磁盘阵列时,对CPU的要求不须太快,因为SCSI本身也不是很快,但是当SCSI演变到Ultra2,80MB/s时,对CPU的要求就非常关键。
一般的CPU,(如586)就必须改为高速的RISCCPU,(如IntelRISCCPU,i960RD32bits,i960RN64bits),不但是RISCCPU,甚至于还分32bits,64bitsRISCCPU的差异。
586与RISCCPU的差异可想而知!
这是由磁盘阵列的观点出发来看的。
我们再由服务器的角度来看:
服务器的结构已由传统的I/O结构改为I2O(IntelligentI/O,简称I2O)的结构,其目的就是为了减少服务器CPU的负担,才会将系统的I/O与服务器CPU负载分开。
Intel因此提出I2O的架构,I2O也是由一颗RISCCPU(i960RD或I960RN)来负责I/O的工作。
试想想若服务器内都已是由RISCi960CPU来负责I/O,结果磁盘阵列上却仍是用586CPU,速度会快吗?
我们再由操作系统的角度来看:
SCOOpenServer5.032bits
MicroSoftWindowsNT32bits
SCOUnixware7.x64bits
MicroSoftWindowsNT200064bits
SUNSolaris64bits……..其他操作系统
在操作系统都已由32bits转到64bits,磁盘阵列上的CPU必须是Inteli960RISCCPU才能满足速度的要求。
586CPU是无法满足的!
磁盘阵列的功能:
使用磁盘阵列的好处,在于数据的安全、存取的速度及超大的存储容量。
如何确保数据的安全,则取决于磁盘阵列的设计与品质。
其中几个功能是必须考虑的:
是否有环境监控器针对温度、电压、电源、散热风扇、硬盘状态等进行监控。
磁盘阵列内的硬盘连接方式是用SCA-II整体后背板还是只是用SCSI线连的?
在SCA-II整体后背板上是否有隔绝芯片以防硬盘在热插拔时所产生的高/低电压,使系统电压回流,造成系统的不稳定,产生数据丢失的情形。
我们一定要重视这个问题,因为在磁盘阵列内很多硬盘都是共用这同一SCSI总线!
一个硬盘热插拔,可不能引响其它的硬盘!
甚幺是热插拔或带电插拔?
硬盘有分热插拔硬盘,80针的硬盘是热插拔硬盘,68针的不是热插拔硬盘,有没有热插拔,在电路上的设计差异就在于有没有保护线路的设计,同样的硬盘拖架也是一样有分真的热插拔及假的热插拔的区别。
我们要知道以68针硬盘为例:
硬盘电的来源有两处一是电源供应(PowerSupply),另一来源是SCSI总线(信号及数据线),SCSI总线的电是来自磁盘阵列控制器,所谓假的热插拔硬盘拖架,上的电源开关只是将来自电源供应的电关掉,可是来自是SCSI总线的电并未关掉,如果此时您将硬盘拔出,很可能就会产生负效应,正负脉冲会产生,正如我们在拔电源插座一样,会有火花产生,如果正电流冲向SCSI总线,则负电流冲向硬盘。
冲向SCSI总线,很可能造成磁盘阵列控制器的设备通道烧损,而且还造成SCSI总线上有杂讯的发生,因而引响了在同一SCSI总线上的其它硬盘的稳定。
当负电流冲向硬盘时,硬盘因而损毁,就是所谓硬盘坏了,拿回给硬盘厂家维修,可以解决问题,可是我们仔细想一想,问题真的解决了?
以后就不会发生了?
而硬盘供应商还在莫名其妙的在维修服务!
自己的成本不应该增加的,却找不出原因。
而磁盘阵列的用户仍在抱怨硬盘的品质不好,考虑换硬盘厂牌。
一个小地方没设计好,没要求好,会造成多少冤家!
除了假的热插拔硬盘拖架会带来一堆的麻烦以外,还有就是与假的热插拔硬盘拖架成双配套的,硬盘的接法是用SCSI线串接的方式,这在磁盘阵列产品里是属拼装型,因为用SCSI线串接而接头太多,会造成SCSI信号干扰及信号过早衰竭,这也是造成不稳定的因素,最常见的现象就是一会认盘一会不认盘。
我们再谈谈环境监控:
一个零件坏掉了含意为何?
一般人都认为,坏了是表示不工作才叫坏了!
在磁盘阵列内我们将不稳定的也叫做“坏“,在一套系统的各个部件往往是环环相扣的,一个坏,经过一段时间不处理则其它部件会受到引响。
举个简单的例子这是实际发生过的:
有一家世界有名生产服务器的公司的服务器死机,用户送回维修,发现CPU烧掉及散热风扇也坏了。
分析其原因是价值4美元的风扇先坏(可能是转速不稳或时转时不转),因为散热不良,而造成价值400–500美元的IntelPentiumCPU因温度过高而烧掉,服务器才死机的!
我们可以说风扇坏了的时候赶快换掉就好了,可是我们的疑问是:
谁来告诉我们风扇坏了?
风扇在机箱里面,谁会知道呢?
!
想要知道!
只有等到CPU因温度过高而烧掉,服务器死机我们才会知道!
这就是Intel和Conner共同定订SAF-TE规格原因之一吧!
我们将不稳定的配件,称之为坏了是有原因的。
试想:
东西要坏之前都会经过不稳定期,然后才会停止工作-坏了。
其实我们最头痛的是:
时好时坏,不丢难受,丢了又心疼!
所以环境监控器是防治不稳而不是坏,由不稳来防治其它的损害。
环境监控器与温度的关系:
谈到温度大家都有经验:
特别在触摸CPU及硬盘表面时。
如果温度很高都会说–好烫!
我们有没有想过?
有多烫?
别人会跟你有相同的烫吗?
如何表达?
在科技不断的进步的同时我们必须将一些感觉,很精准的表达出来才可解决问题,所以当感觉好烫时,最好将温度读数表达出来,我们就可判断是属正常或是异常,问题就好解决了。
所以环境监控器可将温度的数值显示在面板上,随时了解温度的变化,另外再将报警温度(AlarmPoint)设定,如温度高达警界点磁盘阵列会自动报警。
磁盘阵列内的硬盘是否有顺序的要求?
也就是说硬盘可否不按次序地插回阵列中,数据仍能正常的存取?
很多人认为不是很重要,不太会发生,但是可能会发生的,我们就要防止它发生。
假如您用六个硬盘做阵列,在最出初始化时,此六个硬盘是有顺序放置在磁盘阵列内,分为第一、第二…到第六个硬盘,是有顺序的,如果您买的磁盘阵列是有顺序的要求,则您要注意了:
有一天您将硬盘取出,做清洁时一定要以原来的摆放顺序插回磁盘阵列中,否则您的数据可能因硬盘顺序与原来的不苻,磁盘阵列上的控制器不认而数据丢失!
因为您的硬盘的SCSIID号乱掉所致。
现在的磁盘阵列产品都已有这种不要求硬盘有顺序的功能,为了防止上述的事件发生,都是不要求硬盘有顺序的。
您在购买时多问一问。
Inteli960与PowerPC处理器在RAID系统应用的比较
RISC的定义及由来
CISC微处理器简介:
ØCISC简称复杂指令系统计算机,其特点如下:
✧在指令系统中增加更多的指令并采用复杂的指令,以便适应不同应用领域的需要;
✧系统尽量减少指令系统和与高级语言的语义差异,以便于高级语言程序编译和降低软件成本;
✧同时为保护用户在软件上的投资不受损失,新的系统包容以前旧系统的所有指令;
✧在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的;每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的
✧顺序执行的优点是控制简单,但机器各部分的利用率不高,执行速度慢。
✧对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,复杂指令需要复杂的操作,从而降低了机器的速度
Ø典型应用范例:
如Intel80386
RISC微处理器简介:
Ø简称为精简指令系统计算机(简称RISC),
Ø起源于80年代的MIPS主机(即RISC机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。
ØRISC典型范例如:
MIPSR3000、HP-PA8000系列,MotorolaM88000等均属于RISC微处理器。
ØRISC主要特点:
RISC微处理器不仅精简了指令系统,采用超标量和超流水线结构;它们的指令数目只有几十条,却大大增强了并行处理能力。
如:
1987年SunMicrosystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器。
而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构,这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。
ØRISC处理器是当今UNIX领域64位多处理机的主流芯片
✧性能特点一:
由于指令集简化后,流水线以及常用指令均可用硬件执行;
✧性能特点二:
采用大量的寄存器,使大部分指令操作都在寄存器之间进行,提高了处理速度;
✧性能特点三:
采用缓存-主存-外存三级存储结构,使取数与存数指令分开执行,使处理器可以完成尽可能多的工作,且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。
Ø应用特点:
由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快,世界上绝大部分UNIX工作站和服务器厂商均采用RISC芯片作CPU用。
如原DEC的Alpha21364、IBM的PowerPCG4、HP的PA-8900、SGI的R12000A和SUNMicrosystem公司的UltraSPARCII。
Ø运行特点:
✧RISC芯片的工作频率一般在400MHz数量级。
时钟频率低,功率消耗少,温升也少,机器不易发生故障和老化,提高了系统的可靠性
✧单一指令周期容纳多部并行操作。
在RISC微处理器发展过程中。
曾产生了超长指令字(VLIW)微处理器,它使用非常长的指令组合,把许多条指令连在一起,以增加运算速度。
在VLIW微处理器中多个功能部件用一组寄存器相连,以支持多功能并行执行。
VLIW处理器的基本模型是标量代码的执行模型,使每个机器周期内有多个操作。
有些RISC处理器中也采用少数VLIW指令来提高处理速度。
Inteli960RN及80303用于I/O存储
i960系列处理器
英特尔I960处理器是英特公司设计的专用于高性能智能I/O子系统设计的RISC处理器。
采用了已被服务器厂商广为接受的PCI及I²O(ItwoO)等技术的i960I/O处理器能为系统的设计带来更好的性能,也能使产品更快上市。
i960I/O处理器最主要的特性优势极其应用
ØI²O关键I/O技术,提高了系统整体性能
✧英特尔的i960I/O处理器通过将主处理器从处理日常I/O功能的工作中解放出来以提高系统的总体性能。
✧创建了一个从PCI总线,从而将I/O活动从主PCI上转移出来,因而减轻了数据阻塞。
✧在没有I/O处理器的传统系统上,主处理器必须处理所有的I/O中断,因此在等待象硬盘这样低速设备的应答上浪费了大量时间。
配备了英特尔i960I/O处理器的智能I/O子系统能将主处理器从处理所用I/O中断中解放出来。
这就意味着您的处理器可以全力处理您的服务器上要运行的应用程序。
Ø相对于服务器:
可提高服务器系统应用水准,产生更多的功能
✧i960RNI/O处理器在您的设计中能起到很大的作用,它能帮助您提高系统吞吐量,同时还为系统带来更多的功能,并使CPU更多地进行应用程序的处理。
✧在RAID子系统中,设计人员可以采用Inteli960RNI/O处理器来控制并行的处理和压缩计算,而不是采用价格昂贵的专用控制器。
✧适用标准的SCSI接口将英特尔I/O处理器直接接到主板上能节省大量的费用。
✧提高服务器性能的另一大有前途的领域就是对等技术,例如设计一个磁盘到局域网的接口,提供一个更直接、吞吐量更高的数据通道,并采用英特尔I/O处理器来处理数据流量并避免主机总线发生阻塞的情况。
I²O*规范第1.5版提供了对对等网的支持。
系统管理已成为降低总体拥有成本的一种重要工具。
✧采用了英特尔i960RNI/O处理器的服务器可以使用如BMC软件中的Patrol*这样的系统管理代理软件,这些软件能收集系统数据和统计、调整操作参数、处理更新并集中企业管理。
这些都可以在I/O处理器上运行,而不用影响主CPU上的数据处理。
Ø相对于磁盘阵列RAID系统:
i960RN高度集成的设计,提高了RAID存储系统的独特I/O特性
✧i960RNI/O处理器将一个智能I/O子系统的功能集成到了单个芯片上。
这个子系统包括一个i960Jx处理器核心、一个PCI-to-PCI桥接器、一个地址翻译单元、PCI仲裁器、DMA控制器、集成的内存控制器、APIC接口、I2C接口、中断路由以及英特公司最新设计的用于提高数据XOR运算的AAU应用加速单元。
✧具有AAU应用加速单元的i960RNI/O处理器能够更好的为RAID磁盘阵列应用提供更高的I/O能力。
✧PCI-to-PCI桥接器创建了一个电路上独立的PCI总线,可以直接连接I/O设备,也能添加额外的PCI连接。
这个桥接器将应有从PCI总线处理的任务分离出来,从而减轻了主PCI总线上的数据流量。
✧i960RNI/O处理器的信息处理单元能提供PCI总线和I/O处理器之间的信息传输及中断声明。
这个单元与信息寄存器、门铃寄存器、环形列队寄存器和目录寄存器兼容。
✧集成的DMA单元提供了高吞吐量内存传输的三条渠道。
i960RNI/O处理器的APIC接口能让它把中断转向其它的处理器。
这样集成的结果就使我们可以更容易、更有效地使用高性能的I/O子系统,同时也意味着更低的开销。
因此众多的服务器及RAID系统的制造商在它们的系统设计中大量的采用英特公司的I/O处理器。
PowerPCCPU用于服务器设计
PowerPCCPU系列处理器
ØPowerPC是一款功能强大的处理器,专用于设计高可靠性的服务器系统。
Ø性能特点:
用PowerPC在设计服务器系统时,需要大量辅助外围芯片支持,才可能充分发挥PowerPC的高性能,使整体系统获得强大的处理能力和极高的稳定性。
Ø应用范围:
鉴于PowerPC的设计性能,只适合用于设计大型的服务器处理系统,并不适合用于设计单一的I/O处理系统,例如:
磁盘阵列RAID系统控制器。
Inteli960RN,80303与PowerPC处理器性能比较
i960系列
PowerPC系列
简述
型号
Intel
i960RN
Intel
80303
Power
603e
Power
750
Inteli960CPU是专为I/O设计的处理器。
PowerPC是专为服务器设计的处理器。
主频
64bit
100MHz
64bit
100MHz
64bit
100MHz
64bit
233MHz
在作为I/O处理时,更大的传输带宽会比主频具
有更高的速度。
传输带宽
64bit
64bit
32bit
32bit
L2Cache
不需要
256K-1M
i960不需要L2Cache,因为指令可以在一个指令
周期内执行完成。
CPU
架构
Single
ScalarRISC
Super
ScalarRISC
需要L2Cache的CPU必须采用多pipeline结构,才可
以同时执行多个指令,所以i960不需SuperScalar。
内部集成
XOR单元
有/
128Byte
有/
1Kbyte
无
专用于加速XOR应用(如RAID5和RAID3运算)的单元。
PCI
Bridge
内建
无/
需外围芯片支持
在作I/O处理时,PCIBridge内建可精简设计。
I²C
Interface
内建
无/
需外围芯片支持
便于管理和纠错。
指令执行
模式
RISC
CISC
仿真x86代码
使用PowerPC设计RAIDController时,其指令执行模式是采用仿真X86代码,并不是执行RISC指令,因此在此方式下CPU的效率极低。
功耗及发热量
低
高(需风扇)
名词解释:
RISC:
精简指令集,i960&PowerPC都属于精简指令集CPU,并行处理能力强。
CISC:
复杂指令集,Intel的486、Pentium、PII、PIII等都属于此类型。
Pipeline:
管道,指令运行时具有先进先出特性。
PCIBridge:
设备连接组件用于CPU、内存、存储器、其他PCI设备的连接。
I²C:
用于监控、管理芯片级部件的专用独立总线,不依赖于任何设备(如CPU等),可将所有支持I2C的芯片串接到一起,并进行监控。
Inteli960用于RAID设计的范例
鉴于Inteli960和PowerPC不同的应用领域,以及Inteli960应用于I/O存储的卓越性能,世界上较大的几家生产RAID系统的厂商均没有采用PowerPC处理器,而是将Inteli960应用于RAID系统的设计。
如:
AMIMylexHPIBMCompaqCMD
PowerPC在RAID系统上的可能存在的问题分析
少数RAID控制器的生产厂商,采用PowerPC设计的原因是:
Ø控制器设计的历史背景:
原有旧型号的RAID控制器是基于英特公司X86系列处理器设计的
Ø控制器CPU的特性:
X86体系的处理器的发展方向是用于个人多媒体应用,从PentiumII以上由于处理器的外形尺寸和功耗问题,已不适于用于设计RAID控制器。
Ø控制器的升级:
用户对RAID控制器有处理性能升级的需求,而PowerPC有仿真执行X86指令的能力,因此,在不必大量改动RAID控制器的软件设计的情况下,可以不必改动原有的控制器Firmware程序,可借用PowerPC处理器执行。
Ø使用PowerPC设计RAID控制器运行的可靠性:
PowerPC在仿真X86模式下,指令执行的可靠性是常常困扰着工程师,因为当控制器运行发生错误时,往往在判断是Firmware软件设计上有问题,还是PowerPC在仿真X86模式下运行发生了不兼容,如果是Firmware则问题好解决,但要是CPU兼容性的问题,则是属于CPU层级,修改Firmware只能避开问题不能解决问题。
IntelI/O处理器未来的发展
随着网络计算的增长,使I/O技术成为系统有效性和性能的关键。
采用第4代I/O处理器的设计,IntelIOP310I/O处理器芯片采用英特Xscale微结构,英特公司还将在未来的十几年内,一直处于I/O处理器技术的领导地位。
属于IntelInternetExchange结构的产品系列的处理器芯片,可为服务器、工作站和要求不同吞吐量的嵌入式应用设计,提供突破性的I/O处理性能。
这些应用包括RAID解决方案、LAN卡、路由器、交换机、ATM和其他网络产品。
此系列中最新的IntelIOP310芯片可被广泛的软件库、开发工具和开发平台支持。
随着英特公司I/O处理器系列不断的推陈出新,同时利用Intel公司最强大的I/O处理器开发环境,不断的将您的应用迁移到更快的I/O处理器上,使数据传输更快、更有效。
Intel公司I/O处理器系列
Intel®IOP310**
Intel®80303
Intel®i960RN
Intel®i960RM
Intel®i960RS
Intel®i960RP
Intel®i960RD
PCISpeed
66MHz
66MHz
33MHz
33MHz
33MHz
33MHz
33MHz
PCIBusWidth
64-bit
64-bit
64-bit
32-bit
32-bit
32-bit
32-bit
CoreSpeed
733MHz
100MHz
100MHz
100MHz
100MHz
33MHz
66MHz
MemoryType
100MHz64-bitSDRAM
64-bitSDRAM
32/64-bitSDRAM
32/64-bitSDRAM
32/64-bitSDRAM
32-bitEDO
32-bitEDO
MaxMemory
512Mbytes
512Mbytes
128Mbytes
128Mbytes
128Mbytes
64Mbytes
64Mbytes
IntegratedXOR
Upto1Kbyte
Upto1Kbyte
128Bytes
128Bytes
N/A
N/A
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