Storage 1: Disk and Volume

1. 硬盘磁头寻道方式

  • FCFS
  • SSTF
  • SCAN and C-SCAN
  • LOOK and C-LOOK

2. 磁盘接口技术

  1. ATA
    • IDE(Parallel ATA, PATA): 访问模式PIO, DMA, Ultra DMA
    • SATA: SATA 1.0, SATA 2.0, eSATA。SATA盘。
  2. SCSI
    • Parallel SCSI
    • Serial SCSI(SAS)：SAS盘
    • IBM专用Serial SSA(SSA)
    • 承载于FabreChannel协议的串行FC接口(FCP)：FC盘

ATA控制器或SCSI控制器以驱动的形式给OS提供统一的调用接口。 CPU发送x86存储指令给控制器的驱动程序，控制器再硬件转换为ATA命令或SCSI命令发送给磁盘驱动器。

3. RAID

基本RAID类型： 0-6

高级RAID：

  • RAID10: RAID 0+1
  • RAID30: RAID 0+3
  • RAID50: RAID 0+5

硬件RAID：

  • SCSI RAID卡(PCI->RAID控制器->SCSI控制器)，带RAM(缓存)，ROM(程序)。

软RAID：

  • Windows动态磁盘管理：跨区卷(RAID0)，带区卷(RAID0)，镜像卷(RAID1)，RAID5卷
  • Linux software RAID

4. 虚拟/逻辑磁盘

采用相同RAID类型的多个磁盘组成一个RAID GROUP。 一个RAID Group物理上给外界一个单一磁盘的视图。 但是这个单一磁盘可以继续分割成多个虚拟/逻辑磁盘。

                                                                                                / Partition 1
Physical Disk 1  \                                         / Virtual/Logical Disk 1 --(MBR/GPT)-- Partition 2
Physical Disk 2  --(RAID)-- RAID Group --(RAID Controller)-- Virtual/Logical Disk 2             \ Partition 3
Physical Disk 2  /                                         \ Virtual/Logical Disk 3
                                                           \ Virtual/Logical Disk 4

5. 卷管理器

卷管理器(Volume Manager, VM)在OS层将虚拟/逻辑磁盘进行组合。 主要产品有：

  • Logical Disk Manager(LDM): MicroSoft
  • Logical Volume Manager(LVM): Linux, AIX, HPUX
  • Disk Suite: Solaris
  • VxVM

LVM的主要思想是：首先把一个Virtual/Logical Disk看成一个Physical Volmue。 把多个Physical Volume组成一个VolumeGroup，在VolumeGroup中再划分Logical Volume。 每个Logical Volume从OS角度还是一个磁盘。

VM的好处是：

  1. 可以跨RAID GROUP组成Logical Volume提供给OS
  2. 随时扩容

地址寻找过程：

  1. OS API：文件路径+文件中的偏移字节
  2. 文件系统： Logical Volume中的LBA
  3. VM: Logical Disk中的LBA
  4. RAID: Physical Disk中的LBA

Reference