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    簡要分析服務器硬件設備中采用SSD固態硬盤的必要性

    發布時間:2022/7/24 15:32:17
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    當下,互聯網站長牽腸掛肚的,莫過于網站服務器了。隨著訪問量的提升,開始感到服務器不堪重負,性能不但變得低下,有時候還干脆停機“罷工”。這中間的主要原因是什么呢?多年前中網科技的技術們在經過多番測試后,最終發現“罪魁禍首”竟然是硬盤!因為服務器是24小時不間斷運行的,超長時間的讀寫,加速了硬盤的老化,加上網站訪問量的增加,令機械磁頭的讀寫頻率加劇,使得服務器的負載能力大幅下降。如果感覺服務器不夠快?想必I/O吞吐性能就是一個重要的瓶頸所在。

    如果更換一塊傳統硬盤,感覺幫助有限,原因是機械硬盤的性能這么多年來一直并沒有太大的突破,且使用數年后由于機械磨損容易損壞,這已經成為影響服務器性能的最大瓶頸。目前,硬盤內部性能提升的主要途徑就是加快盤片主軸轉速和磁頭尋道速度、提高盤片的數據存儲密度這兩種。然而,從現在的電機技術發展水平來看,雖然主軸轉速已經突破15000RPM,但由于更高的轉速必定意味著穩定性、散熱等方面性能的下降,因此主軸轉速的提高是有限度的;磁頭尋道速度同樣也會受到這樣的機電技術水平的制約。目前更換SSD固態硬盤是提升服務器速度的最關鍵辦法。

    固態硬盤(SSD硬盤)由于不存在任何機械結構,抗震性能極佳,每秒讀寫速度高達180MB-600MB/S,并內置大容量高速緩存,使系統整體運行效率大幅提高,特別針對日常使用中頻繁出現的小文件存取,效率提高了5倍以上。目前,典型的SSD每秒最多可進行16000次隨機讀寫,是傳統硬盤的80倍之多。一般來說,在高隨機讀寫的使用環境下,1個SSD硬盤更是可以當30個傳統硬盤來使用;網站服務器、數據庫服務器和文件服務器對隨機讀寫的性能要求很高,SSD固態硬盤的這種高讀寫性能就可以更好地滿足上述應用需求了。

    硬盤性能瓶頸限制了服務器的發展:

    硬盤(英文名:Hard Disc Drive,簡稱HDD,全名:溫徹斯特式硬盤)作為PC和服務器主要的存儲設備之一,在整個服務器系統中起著重要的作用,我們大多數的數據都是通過硬盤來存儲的。

    為什么說硬盤是服務器系統最后的性能短板呢?目前服務器配件中如:CPU、內存、顯卡等配件的發展可以用日新月異來形容,唯獨硬盤的發展速度十分緩慢,從IBM公司在1956年9月份推出世界上第一塊硬盤至今,主流硬盤的轉速已在7200RPM停留了許多年,除了容量還能不斷增加外,其他各方面性能一直無法獲得更有效的提高,可以說硬盤的性能已經在一定程度上限制了服務器系統整體性能的提升。世界上第一塊硬盤容量僅有5M,而且是由50片直徑為24英寸的磁盤組成的龐然大物;而如今,就連3.5英寸也讓人難以忍受。足可見,在應用需求的推動下,硬盤特別是服務器硬盤,在整體性能提升問題上會有更優良的技術涌現出來。技術的發展永無止境是無庸置疑的,硬盤廠商之間的競爭及用戶日益增長的消費需求,自然會推動著更新、更好的硬盤技術不斷涌現。

    硬盤的性能為什么不能快速增長,主要受制于什么?在回答這個問題之前,我們來看一看硬盤內部的構造:硬盤主要包括:盤片、讀寫磁頭、盤片主軸、控制電機馬達、磁頭控制器、數據轉換器、接口、緩存等幾個部份。(這里需要提醒大家,千萬不要隨意打開硬盤的外殼,因為硬盤內部是不能沾染灰塵的,否則立即報廢。)

    硬盤的性能的提高,通俗點來說就是單位時間內磁頭能夠讀出的扇區越多,性能越好,所以只能靠提高轉速和提高盤片的磁道密度來達到目的。而主流硬盤的轉速在7200轉幾乎無法突破,如果在1萬轉以上,不僅硬盤成本會增加不少,且發熱噪音同樣會增加不少,而磁道密度的想要提高同樣非常難,所以硬盤的性能就談不上快速增長了。

    不過隨著科技的發展,現在也有了多種方式可以改變這一現狀,它們在一定程度上解決了目前硬盤在服務器系統中的性能短板問題。今天,我們將通過多個評測項目對這些不同方式之間的性能差異進行對比分析,讓大家明白哪一種方式更適合自己?

    服務器提升硬盤性能主流方式:

    一、轉速達10,000RPM或15000RPM的高性能機械硬盤。主要用于企業級應用和桌面高端的萬轉硬盤一向是桌面級硬盤高端的象征,憑借著服務器硬盤技術的引入,極大的降低了磁盤性能帶來的瓶頸效應,是桌面高性能機械硬盤最后的王者。

    二、采用兩塊以上硬盤組建RAID。RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的縮寫,中文意思是獨立冗余磁盤陣列,目前有RAID0~RAID7等多種模式。從日常應用角度來看,RAID0磁盤陣列模式是最適合普通用戶的,它不但能大幅提升硬盤性能,同時也不用犧牲硬盤容量。

    三、基于閃存存儲介質的固態硬盤。固態硬盤(Solid State Disk或Solid State Drive),也稱作電子硬盤或者固態電子盤,是由控制單元和固態存儲單元(DRAM或FLASH芯片)組成的硬盤。其讀取速度相對機械硬盤更快,而且尋道時間幾乎為0,具備不怕震動和沖擊、無工作噪音、極低發熱量等優點。

    四、將閃存直接整合到傳統硬盤上的混合硬盤。所謂混合硬盤(HHD),又被稱作固態混合硬盤(SSHD),可以看作是介于傳統機械硬盤(HDD)和固態硬盤(SSD)之間的一種產品,在機械硬盤的基礎上加入少量NAND閃存,將閃存模塊直接整合到硬盤上,在具備普通機械硬盤原有大容量的同時還能提供更快速的讀寫速度。



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