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详细说明

磁盘响应时间及优化

寻道（毫秒级）+旋转（毫秒级）+传输（微秒级）

提高磁盘性能的重点：在于减少寻道时间，所以RAID对随机读写的性能提高很小。

提高外存储系统性能

1，  从磁盘角度：减少寻道时间（提高移臂速度，减小盘片直径，多磁头），减少旋转时间（提高转速，多磁头），提高数据传输率（接口速率）

2，  优化调度算法（请求的合并，聚散IO）

3，  Cache，prefetch

4，  存储设备的并行（RAID,分布式存储）

RAID

1，  三个出发点：性能，容量，可靠性

2，  软RAID, 硬RAID（是否占用主机资源， md模块， RAID卡）

3，  RAID的读写，并发等由分条（各个磁盘上叫段）大小决定。

当段较小时（如RAID3），上层每次请求涉及到每个磁盘（或大部分磁盘），难以实现并发，当这样数据读写可以多个盘同时进行（通常主轴同步，节省的是传输时间），连续读写的时，节省寻道时间，能极大的提高性能，随机读写时，寻道时间得不到优化，单单节省数据传输时间对性能影响不大。

当段较大时(如RAID5)，上次每次请求设计很少的磁盘，这样上层多个请求就能实现并发。

4，RAID5的RCW(重构写)与RMW（读改写），后者适合于小写

磁盘的三种状态

1，  Active 13W+  （正在进行数据服务）

2，  Idle  10W+   （空闲）

3，  Standby 2W+  （休眠）

系统节能原理及策略

1，  如果有充分的时间供休息，就去休息（如系统的休眠状态）

2，  如果有很多机会，但每次休息时间都很短，则充分利用短的时间干正事（提高performance/energy？？？）或调班以集中休息时间（省去switch时间）

策略：

1，  负载预测：在任务到来前，由standby—>active,节能且不影响系统服务，如基于历史信息的预测）

2，  降级：在不影响系统正常工作的情况下，把等待时间变成工作时间，如降低CPU频率，降低硬盘转速

3，  让更少的部件active去完成任务（将资源转移）

A gear-shifting power-aware RAID

Power-aware policy

Power-aware caching, power-aware IO scheduling(给IO加上是否可以延时的属性，以延长休息时间)   将驱动器分组管理，分为active drivers， passive drivers

冗余的数据+

空闲的资源

纵向冗余：cache

横向冗余：RAID，分布式系统副本, 备份，快照，CDP

Anything is a trade-off of time and space？

RAID重建

写时系统掉电，磁盘损坏等会导致RAID中某个或多个磁盘的数据不可用。

RAID写的两种方式：RCW, RMW, 后者必须保证磁盘上原有的数据及校验数据是正确的，即必须进行初始化。

RAID初始化方法：全写0，并计算校验写入校验盘

重建优化策略

1，  基于热点的重建（PRO）：热点数据优先重建，减少磁头移动时间，减少IO请求的延迟，加快重建速度

2，  基于日志的重建：初始化全部数据为0，存储空间的空闲达50%，用日志记录修改过的条带，重建的时候只重建修改过的部分

3，  基于IO负载重定向（workout）：将所有的写和热点的读重定向到代理盘

NFS与CIFS共存

1，  添加windows上的NFS客户端软件

2，  在NFS上仿真CIFS服务器（如samba）

FC

物理层：

1，1-8Gb/s的传输速度

2，铜线，光纤都可做为其传输介质

链路层：

1，  字符编码及FC帧结构

2，  链路层流量控制（端到端，缓存到缓存）

3，  MTU可到2112字节，而以太网MTU为1500字节

网络层：

1，  拓扑（Arbitral Loop，一个loop最多接128个节点），P2P ，Fabric（交换式）

2，  寻址：WWNN，WWPN， Fabric ID(Domain ID, Area ID, Port ID)

传输层：

1，  对上层的数据流进行segment，区分上层应用程序

2，  适配上层协议

七种端口类型：

1，  N端口：FC终端设备(交换式)端口

2，  F端口：FC交换机端口

3，  L端口：仲裁环终端端口

4，  NL端口：具有N和L端口的双重能力

5，  Fl端口:  具有F和L端口的双重能力

6，  E端口： 连接交换机与交换机间的端口（级联）

7，  Ｇ端口：万能端口

Panasas

减少RAID重建方法：

1，  减小校验组（额外空间开销与在线重建时间的折中）

2，  分散校验组元素放置

3，  并行重建

Panasas将长度为4的校验组分散到8个盘（每个校验组的数据不会重复出现在一个盘），以空间换时间，以提高整体的效率。

上层应用决定底层架构，参数,如分块大小（GFS为64M，Panasas为64K）

Panasas特性：

1，  并行冗余OSD

2，  Per-file RAID（根据文件大小及可靠性要求的不同采用不同的RAID方式）

3，  动态负载均衡（创建时条带化文件，主动的数据迁移）

4，  支持12000+ clients，100+ MDSs， 1000+ OSDs

5，  Client-driven RAID 客户端计算校验数据，减小服务器负载

6，  多级元数据管理

块级：负责对象到物理块的映射

文件级：负责文件到对象的映射

系统级：数据方式管理