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简要分析服务器硬件设备中采用SSD固态硬盘的必要性

互联网

2022-03-21 17:14:48

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当下,互联网站长牵肠挂肚的,莫过于网站服务器了。随着访问量的提升,开始感到服务器不堪重负,性能不但变得低下,有时候还干脆停机“罢工”。这中间的主要原因是什么呢?多年前中网科技的技术们在经过多番测试后,最终发现“罪魁祸首”竟然是硬盘!因为服务器是24小时不间断运行的,超长时间的读写,加速了硬盘的老化,加上网站访问量的增加,令机械磁头的读写频率加剧,使得服务器的负载能力大幅下降。如果感觉服务器不够快?想必I/O吞吐性能就是一个重要的瓶颈所在。

如果更换传统硬盘,你会觉得帮助有限。原因是多年来机械硬盘的性能没有多大突破,使用几年后容易因机械磨损而损坏,成为影响服务器性能的最大瓶颈。目前,提高硬盘内部性能的主要途径是提高磁盘的主轴转速和磁头的寻轨速度,提高磁盘的数据存储密度。然而,从目前电机技术的发展水平来看,虽然主轴转速已超过15000 rpm,但主轴转速的提高是有限的,因为较高的转速必然意味着稳定性、散热等性能的下降;磁头的寻道速度也将受到这种机电技术水平的限制。目前,更换SSD是提高服务器速度最关键的方法。

由于没有任何机械结构,固态硬盘(SSD)具有优异的抗震性能,读写速度为180mb-600mb/s,内置高容量缓存,极大地提高了系统的整体运行效率,尤其是对于日常使用中频繁出现的小文件的存储和检索。目前,一个典型的SSD每秒可以执行多达16000次随机读写,是传统硬盘的80倍。一般来说,在高随机读写环境中,一个SSD硬盘可以用作30个传统硬盘;Web服务器、数据库服务器和文件服务器对随机读写性能有很高的要求。SSD固态硬盘的高读写性能可以更好地满足上述应用要求。

硬盘性能瓶颈限制了服务器的发展:

硬盘(英文名:Hard Disc Drive,简称HDD,全名:温彻斯特式硬盘)作为PC和服务器主要的存储设备之一,在整个服务器系统中起着重要的作用,我们大多数的数据都是通过硬盘来存储的。

为什么硬盘是服务器系统的最后一个性能短板?目前,CPU、内存、显卡等服务器配件的发展可谓日新月异,但硬盘的发展速度却非常缓慢。自1956年9月IBM推出世界上第一块硬盘以来,主流硬盘的速度多年来一直保持在7200rpm。除了容量的不断增加,其他方面的性能没有得到更有效的提高,可以说硬盘的性能在一定程度上限制了服务器系统整体性能的提高。世界上第一个硬盘容量只有500万,是一个由50块直径为24英寸的硬盘组成的庞然大物;如今,即使是3.5英寸也无法忍受。可以看出,在应用需求的驱动下,硬盘尤其是服务器硬盘的整体性能提升将出现更好的技术。毫无疑问,技术的发展是无止境的。硬盘制造商之间的竞争和用户日益增长的消费需求自然会推动更新更好的硬盘技术的不断出现。

硬盘的性能为什么不能快速增长,主要受制于什么?在回答这个问题之前,我们来看一看硬盘内部的构造:硬盘主要包括:盘片、读写磁头、盘片主轴、控制电机马达、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。(这里需要提醒大家,千万不要随意打开硬盘的外壳,因为硬盘内部是不能沾染灰尘的,否则立即报废。)

硬盘的性能的提高,通俗点来说就是单位时间内磁头能够读出的扇区越多,性能越好,所以只能靠提高转速和提高盘片的磁道密度来达到目的。而主流硬盘的转速在7200转几乎无法突破,如果在1万转以上,不仅硬盘成本会增加不少,且发热噪音同样会增加不少,而磁道密度的想要提高同样非常难,所以硬盘的性能就谈不上快速增长了。

不过随着科技的发展,现在也有了多种方式可以改变这一现状,它们在一定程度上解决了目前硬盘在服务器系统中的性能短板问题。今天,我们将通过多个评测项目对这些不同方式之间的性能差异进行对比分析,让大家明白哪一种方式更适合自己?

服务器提升硬盘性能主流方式:

一、转速达10,000RPM或15000RPM的高性能机械硬盘。主要用于企业级应用和桌面高端的万转硬盘一向是桌面级硬盘高端的象征,凭借着服务器硬盘技术的引入,极大的降低了磁盘性能带来的瓶颈效应,是桌面高性能机械硬盘最后的王者。

二、采用两块以上硬盘组建RAID。RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写,中文意思是独立冗余磁盘阵列,目前有RAID0~RAID7等多种模式。从日常应用角度来看,RAID0磁盘阵列模式是最适合普通用户的,它不但能大幅提升硬盘性能,同时也不用牺牲硬盘容量。

三、基于闪存存储介质的固态硬盘。固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive),也称作电子硬盘或者固态电子盘,是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。其读取速度相对机械硬盘更快,而且寻道时间几乎为0,具备不怕震动和冲击、无工作噪音、极低发热量等优点。

四、将闪存直接整合到传统硬盘上的混合硬盘。所谓混合硬盘(HHD),又被称作固态混合硬盘(SSHD),可以看作是介于传统机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之间的一种产品,在机械硬盘的基础上加入少量NAND闪存,将闪存模块直接整合到硬盘上,在具备普通机械硬盘原有大容量的同时还能提供更快速的读写速度。

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