购买服务器主要看那几项指标?谢谢。
为了满足网络应用不断增长的性能需要,我们通常增加新服务器个数,分担业务,提高系统工作性能,即横向扩展。其实也可以通过提高现有服务器的配置来提高服务器的整体性能,即纵向扩展——因为服务器部件的选配对服务器的性能至关重要。而直接存储数据的硬盘更是影响服务器服务性能的重要一环。
提高服务器性能的方法就是寻找制约服务器性能的瓶颈在哪。不同应用可能存在的瓶颈是不同的,有的要重点考虑处理器、内存,有的要重点考虑硬盘或网络的I/O吞吐能力;那么,在哪些应用环境下需要重点考虑服务器硬盘瓶颈呢
通讯服务器(messaging/E-mail/VOD):快速的I/O是这类应用的关键,硬盘的I/O吞吐能力是主要瓶颈;
数据仓库(联机事务处理/数据挖掘):大型商业数据存储、编目、索引、数据分析,高速商业计算等,需要具有良好的网络和硬盘I/O吞吐能力;
数据库(ERP/OLTP等):服务器运行数据库,需要具有强大的CPU处理能力,大的内存容量来缓存数据,同时需要有很好的I/O吞吐性能;
其他应用:应用集中在数据查询和网络交流中,需要频繁读写硬盘,这时硬盘的性能将直接影响服务器整体的性能。
影响硬盘的因素
谈到硬盘的指标参数,首先就应提到硬盘的接口标准。当今主流硬盘的接口界面有两种:EIDE和SCSI,当然此外还有IEEE 1394接口、USB接口和FC-AL(FibreChannel-Arbitrated Loop)光纤通道接口的产品,但是很少见。现在几乎所有的微机普遍采用基于Ultra DMA/33/66/100标准的IDE接口的硬盘,它的优势在于能提供较低价格,普及率很高。
同时,也有部分低端服务器采用了IDE硬盘,目前,几乎所有服务器主板都集成了IDE控制器,但在中高端服务器中还只是普遍用来连接低速外设IDE光驱,而硬盘一般采用SCSI接口标准,如浪潮英信服务器就普遍采用了Ultra160 SCSI硬盘,提供更高的硬盘吞吐能力。SCSI接口硬盘有着极低的CPU占用率、支持更多的设备和在多任务下工作的优势明显等优点,更适合于服务器应用的需求,当然SCSI硬盘价格要高得多。
然而,硬盘的数据传输系统之瓶颈不在于PCI总线或是接口速率上,而在硬盘本身,这是由硬盘机械部分与结构设计等诸多因素造成的。
衡量硬盘的指标
衡量硬盘性能的指标主要包括:
主轴转速
主轴转速是一个在硬盘的所有指标中除了容量之外,最应该引人注目的性能参数,也是决定硬盘内部传输速度和持续传输速度的第一决定因素。如今硬盘的转速多为5400rpm、7200rpm、10000rpm和15000rpm。从目前的情况来看,10000rpm的SCSI硬盘具有性价比高的优势,是目前硬盘的主流,而7200rpm及其以下级别的硬盘在逐步淡出硬盘市场。
内部传输率
内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。硬盘数据传输率分为内外部传输率;通常称外部传输率也为突发数据传输率(Burstdata Transfer Rate)或接口传输率,指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度,目前采用Ultra 160 SCSI技术的外部传输率已经达到了160MB/s;内部传输率也称最大或最小持续传输率(Sustained Transfer Rate),是指硬盘在盘片上读写数据的速度,现在的主流硬盘大多在30MB/s到60MB/s之间。由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率,所以只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性能的真正标准。
单碟容量
除了对于容量增长的贡献之外,单碟容量的另一个重要意义在于提升硬盘的数据传输速度。单碟容量的提高得益于磁道数的增加和磁道内线性磁密度的增加。磁道数的增加对于减少磁头的寻道时间大有好处,因为磁片的半径是固定的,磁道数的增加意味着磁道间距离的缩短,而磁头从一个磁道转移到另一个磁道所需的就位时间就会缩短。这将有助于随机数据传输速度的提高。而磁道内线性磁密度的增长则和硬盘的持续数据传输速度有着直接的联系。磁道内线性密度的增加使得每个磁道内可以存储更多的数据,从而在碟片的每个圆周运动中有更多的数据被从磁头读至硬盘的缓冲区里。
平均寻道时间
平均寻道时间是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间,这是衡量硬盘机械性能的重要指标,一般在3ms~13ms之间,建议平均寻道时间大于8ms的SCSI硬盘不要考虑。平均寻道时间和平均潜伏时间(完全由转速决定)一起决定了硬盘磁头找到数据所在的簇的时间。该时间直接影响着硬盘的随机数据传输速度。
缓存
提高硬盘高速缓存的容量也是一条提高硬盘整体性能的捷径。因为硬盘的内部数据传输速度和外部传输速度不同。因此需要缓存来做一个速度适配器。缓存的大小对于硬盘的持续数据传输速度有着极大的影响。它的容量有512KB、2MB、4MB,甚至8MB或16MB,对于视频捕捉、影像编辑等要求大量磁盘输入/输出的工作,大的硬盘缓存是非常理想的选择。
知道了服务器硬盘的性能指标,下一步自然要依此选择出适合具体应用的服务器硬盘,以提高系统的工作性能。
选用高性能硬盘
由于SCSI具有CPU占用率低,多任务并发操作效率高,连接设备多,连接距离长等优点,对于大多数的服务器应用,建议采用SCSI硬盘,并采用最新的Ultra160 SCSI控制器;对于低端的小型服务器应用,可以采用最新的IDE硬盘和控制器。确定了硬盘的接口和类型后,就要重点考察上面提到的影响硬盘性能的技术指标,根据转速、单碟容量、平均寻道时间、缓存等因素,并结合资金预算,选定性价比最合适的硬盘方案。
RAID技术
冗余磁盘阵列RAID系统提供了比通常的磁盘存储更高的性能指标、数据完整性和数据可用性,尤其是在当今面临的硬盘I/O总是滞后于CPU性能的瓶颈问题越来越突出的情况下,RAID解决方案能够有效地弥补这个缺口。
依据磁盘阵列数据不同的校验方式, RAID技术分为不同的等级(RAID Levels),各有不同的技术特点,读者可以参考有关手册进行选用。
为了更好地提高硬盘的I/O性能,推荐采用RAID技术,根据应用的特点,把被频繁访问读写的硬盘做成RAID0或RAID1、RAID5;目前,在低端服务器可采用IDE RAID,如浪潮英信NP200;而在中高端服务器,建议采用SCSI RAID控制器,并注意RAID控制器有关技术指标,如CPU类型、通道类型和数目、缓存数量、有无电池后备等;需要注意的是:主板集成的RAID控制器由于本身没有硬盘控制器,而占用了主板上的SCSI硬盘控制器,需要耗费更多的主处理器时间,会使服务器的处理能力受到影响。
热拔插技术
除了从性能指标上评价硬盘,还要考虑到硬盘的故障率、平均无故障运行情况和易维护性。在具体的应用中,首先应选用寿命长、故障率低的硬盘,可降低故障出现的几率和次数,这牵扯到硬盘的MTBF(平均无故障时间)和数据保护技术,MTBF值越大越好,如浪潮英信服务器采用的硬盘的MTBF值一般超过120万小时,而硬盘所共有的SMART(自监测、分析、报告技术)以及类似技术,如seagate和IBM的DST(驱动器自我检测)和DFT(驱动器健康检测),对于保存在硬盘中数据的安全性有着重要意义。
另外,一旦硬盘损坏,应考虑如何保证数据不丢失,并且减少服务器的宕机时间。 RAID技术可以用来保证数据的可靠性和安全性,通过硬盘的热拔插技术可以保证在更换或维修硬盘的同时,服务器仍然能正常运行可用。目前热拔插技术在中高档服务器中非常普遍,一直也被作为服务器档次的一个重要标志。一般在服务器中采用的热拔插技术的部件有硬盘、电源、风扇、PCI插槽等,而SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的SCA2接口(80-pin),与SCSI背板配合使用,就可以
硬盘与主板的连接部分就是它的接口,常见的有ATA、SATA、SCSI。ATA和SATA接口的硬盘主要应用在个人电脑上,SCSI接口的硬盘则较多地用在服务器上。接口的性能指标主要是传输率,也就是硬盘支持的外部传输率。 ATA接口传输率一般分为100MB/s 133MB/s 目前常见的ATA接口硬盘的外部传输速率模式有UltraATA/100、UltraDMA/133两种。大多数的硬盘的都支持UltraDMA/100/133的传输速率模式。现在SATA硬盘都是150MB/s的传输率。 SATA硬盘的出现,缓解了磁盘系统的瓶颈问题。首先SATA是以串行的方式传送数据,这可使连接电缆数目变少,效率提高。其次,SATA有更高的起点、可发展的潜力大,Serial ATA 10定义的数据传输率可达150MB/s,这比ATA 133所能达到的133MB/s的最高数据传输率还高,而Serial ATA 20的数据传输率将达到300MB/s。 我们平常所说的“内存”大都是指“内存条”。那么什么是“内存条”呢?常见的“内存条”又有哪些类型呢?U 硬盘常见的技术指标有以下几种: 1、每分钟转速(RPM,Revolutions Per Minute):这一指标代表了硬盘主轴马达(带动磁盘)的转速,比如5400RPM就代表该硬盘中的主轴转速为每分钟5400转。 2、平均寻道时间(Average Seek Time):如果没有特殊说明一般指读取时的寻道时间,单位为ms(毫秒)。这一指标的含义是指硬盘接到读/写指令后到磁头移到指定的磁道(应该是柱面,但对于具体磁头来说就是磁道)上方所需要的平均时间。除了平均寻道时间外,还有道间寻道时间(Track to Track或Cylinder Switch Time)与全程寻道时间(Full Track或Full Stroke),前者是指磁头从当前磁道上方移至相邻磁道上方所需的时间,后者是指磁头从最外(或最内)圈磁道上方移至最内(或最外)圈磁道上方所需的时间,基本上比平均寻道时间多一倍。出于实际的工作情况,我们一般只关心平均寻道时间。 3、平均潜伏期(Average Latency):这一指标是指当磁头移动到指定磁道后,要等多长时间指定的读/写扇区会移动到磁头下方(盘片是旋转的),盘片转得越快,潜伏期越短。平均潜伏期是指磁盘转动半圈所用的时间。显然,同一转速的硬盘的平均潜伏期是固定的。7200RPM时约为4167ms,5400RPM时约为5556ms。 4、平均访问时间(Average Access Time):又称平均存取时间,一般在厂商公布的规格中不会提供,这一般是测试成绩中的一项,其含义是指从读/写指令发出到第一笔数据读/写时所用的平均时间,包括了平均寻道时间、平均潜伏期与相关的内务操作时间(如指令处理),由于内务操作时间一般很短(一般在02ms左右),可忽略不计,所以平均访问时间可近似等于平均寻道时间+平均潜伏期,因而又称平均寻址时间。如果一个5400RPM硬盘的平均寻道时间是9ms,那么理论上它的平均访问时间就是14556ms。 5、数据传输率(DTR,Data Transfer Rate):单位为MB/s(兆字节每秒,又称MBPS)或Mbits/s(兆位每秒,又称Mbps)。DTR分为最大(Maximum)与持续(Sustained)两个指标,根据数据交接方的不同又分外部与内部数据传输率。内部DTR是指磁头与缓冲区之间的数据传输率,外部DTR是指缓冲区与主机(即内存)之间的数据传输率。外部DTR上限取决于硬盘的接口,目前流行的Ultra ATA-100接口即代表外部DTR最高理论值可达100MB/s,持续DTR则要看内部持续DTR的水平。内部DTR则是硬盘的真正数据传输能力,为充分发挥内部DTR,外部DTR理论值都会比内部DTR高,但内部DTR决定了外部DTR的实际表现。由于磁盘中最外圈的磁道最长,可以让磁头在单位时间内比内圈的磁道划过更多的扇区,所以磁头在最外圈时内部DTR最大,在最内圈时内部DTR最小。 6、缓冲区容量(Buffer Size):很多人也称之为缓存(Cache)容量,单位为MB。在一些厂商资料中还被写作Cache Buffer。缓冲区的基本要作用是平衡内部与外部的DTR。为了减少主机的等待时间,硬盘会将读取的资料先存入缓冲区,等全部读完或缓冲区填满后再以接口速率快速向主机发送。随着技术的发展,厂商们后来为SCSI硬盘缓冲区增加了缓存功能(这也是为什么笔者仍然坚持说其是缓冲区的原因)。这主要体现在三个方面:预取(Prefetch),实验表明在典型情况下,至少50%的读取操作是连续读取。预取功能简单地说就是硬盘“私自”扩大读取范围,在缓冲区向主机发送指定扇区数据(即磁头已经读完指定扇区)之后,磁头接着读取相邻的若干个扇区数据并送入缓冲区,如果后面的读操作正好指向已预取的相邻扇区,即从缓冲区中读取而不用磁头再寻址,提高了访问速度。写缓存(Write Cache),通常情况下在写入操作时,也是先将数据写入缓冲区再发送到磁头,等磁头写入完毕后再报告主机写入完毕,主机才开始处理下一任务。具备写缓存的硬盘则在数据写入缓区后即向主机报告写入完毕,让主机提前“解放”处理其他事务(剩下的磁头写入操作主机不用等待),提高了整体效率。为了进一步提高效能,现在的厂商基本都应用了分段式缓存技术(Multiple Segment Cache),将缓冲区划分成多个小块,存储不同的写入数据,而不必为小数据浪费整个缓冲区空间,同时还可以等所有段写满后统一写入,性能更好。读缓存(Read Cache),将读取过的数据暂时保存在缓冲区中,如果主机再次需要时可直接从缓冲区提供,加快速度。读缓存同样也可以利用分段技术,存储多个互不相干的数据块,缓存多个已读数据,进一步提高缓存命中率。 图为:经常能看到的硬盘参数指标,正确理解它们的含义对选购会有帮助 7、噪音与温度(Noise & Temperature):这两个属于非性能指标。对于噪音,以前厂商们并不在意,但从2000年开始,出于市场的需要(比如OEM厂商希望生产更安静的电脑以增加卖点)厂商通过各种手段来降低硬盘的工作噪音,ATA-5规范第三版也加入了自动声学(噪音)管理子集(AAM,Automatic Acoustic Management),因此目前的所有新硬盘都支持AAM功能。硬盘的噪音主要来源于主轴马达与音圈马达,降噪也是从这两点入手(盘片的增多也会增加噪音,但这没有办法)。除了AAM外,厂商的努力在上文的厂商介绍中已经讲到,在此就不多说了。至于热量,其实每个厂商都有自己的标准,并声称硬盘的表现是他们预料之中的,完全在安全范围之内,没有问题。这一点倒的是不用担心,不过关键在于硬盘是机箱中的一个组成部分,它的高热会提高机箱的整体温度,也许硬盘本身没事,但可能周围的配件却经受不了,别的不说,如果是两个高热的硬盘安装得很紧密,那么它还能承受近乎于双倍的热量吗?所以硬盘的热量仍需厂商们注意。
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