从15000RPM到Savvio:2.5英寸企业级硬盘的来龙去脉

ZDNet存储频道时间2004-03-10作者:张广彬来源: |
本文关键词:Savvio SFF SAS

IOPS的呼唤

大家知道,企业级存储应用的特点是多硬盘同时工作,主要表现为各种形式的RAID。对于主流企业级应用来说,在今后几年里10000RPM硬盘都能够以适当的成本提供可以接受的容量和性能,不过对于联机事务处理(Online Transaction Processing,OLTP)、联机分析处理(Online Analytical Processing,OLAP)和客户关系管理(Customer Relationship Management,CRM)等建立在数据仓库(Data Warehouse)基础上的高端企业级应用而言,10000RPM硬盘就不够用了,因为它们需要更高的IOPS(I/O per second,每秒I/O数)性能。

MB/s和IOPS是评估硬盘性能的两大"极端"方式:VOD等视频内容应用以顺序传输为主,数据基本上是源源不断地流经磁头,持续数据传输率(Sustained Transfer Rate,STR)非常重要,较高的主轴转速(RPM)和盘片线密度(面密度的切向分量)都有助于加快这个速度,从而输出更高的MB/s;数据库、文件服务器等应用中每一次读写的数据量并不大,却非常频繁且分散,寻道和延迟占去了绝大部分的时间,属于随机访问(Random Access),毫无疑问,随机访问时间越短,IOPS性能就越高,两者基本呈反比关系。

一个典型的随机访问操作包括3个步骤,即移动磁头到指定的磁道(寻道,Seek)、等待要读写的数据块随盘片旋转过来(延迟,Latency)和磁头拾取数据。随机访问的数据块通常只有几KB,对STR已达数十MB/s的现代硬盘来说,也就百十微秒(μs)的时间,与毫秒(ms)级的寻道和等待时间相比,完全可以忽略不计。

寻道和延迟

如果磁头定位在指定的磁道时,目标数据块正好随盘片旋转到磁头下方,所花费的仅是寻道时间;或者目标数据块就位于当前磁道,而无需移动磁头,则延迟是全部的时间开销。当然,绝大多数的随机访问都是寻道和等待兼而有之,于是就有了这样的公式:

平均访问时间 = 平均寻道时间 + 平均延迟

平均寻道时间是对足够大量互不相关(随机)的寻道操作所耗费时间取平均值的结果,属于盘片径向的变量,基本上与主轴转速无关。加快寻道机构的速度可以缩短寻道时间,但寻道操作是加减速都十分迅猛的非匀速运动,"起步"越快,"刹车"就越狠,不仅噪音是个问题,对磁头臂等部件的强度也是很大的考验。近几年来10000RPM硬盘的平均寻道时间始终在5毫秒左右徘徊,从侧面反映了缩短寻道时间的艰难。

相比之下,平均延迟就简单多了--盘片旋转半圈所用的时间(60÷RPM÷2),即直接与主轴转速成反比,提高主轴转速即能缩短延迟。与寻道操作不同,硬盘在启动后主轴基本保持在匀速转动的状态下,机械部件的损耗不至于随转速同步提升,对噪音的影响也相对有限。

既然缩短平均访问时间是提高(单块)硬盘IOPS性能的重要途径,那么在平均寻道时间和平均延迟上下功夫都可以达到这一目标。看起来提高主轴转速似乎是把宝押在后者身上,然而15000RPM硬盘却成功地来了招"一石二鸟"。

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