㈠ 科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元,这对计算系统有怎样的意义呢
科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元,这对计算系统有怎样的意义呢,如今数据产量呈爆炸式增长,传统的冯诺依曼计算架构成为未来继续提升计算系统性能的主要技术障碍。能够集存储和计算功能于一身的相变随机存储器是突破冯诺依曼计算架构瓶颈的理想路径选择。它具有非易失性、编程速度快、循环寿命长等优点。然而,在PCRAM中相变材料和加热电极之间的接触面积很大,这导致相变存储器的高功耗。如何进一步降低功耗已经成为相变存储器未来发展的最大挑战之一。
非易失性存储技术在许多方面取得了重大进展,为提高计算机系统的存储能效带来了新的机遇。利用新型非易失性存储技术取代传统存储技术,可以满足计算机技术发展对高存储能效的需求。以相变存储器(PCM)为代表的许多新型存储技术,以其高集成度、低功耗的特点,引起了国内外研究者的关注。以上就是对科学家已经研制出了最小尺寸的相变存储单元,这对计算系统有怎样的意义呢这个问题的解答。
㈡ 什么是云存储你如何看待云存储
云存储的几十年发展历程,其计算架构模型,也从Scale Up走向Scale Out。但是展望未来数字世界的海量需求,目前流行的模型还能够持续满足吗?本文通过对云存储 历史 的回顾,及对Scale Up和Scale Out两种扩展模型的诠释,来揭开云存储的未来模式。
1. 云存储及其 历史
简而言之,云存储(cloud storage)就是将数字内容安全的存储在服务器上,从而任何连接互联网的设备可以方便的获取。首先让我们简单回顾一下云存储的 历史 。
云存储的早期雏形要回溯到上个世纪的90年代,也就是互联网泡沫时期(dot-com boom),当时有许多家公司,例如EVault, NetMass, Arkeia和CommVault等等[1]均提供在线数据备份服务,当然它们绝大部分也随着互联网泡沫的破碎而烟消云散了。少数幸存下来的有一家叫Veritas NetBackup最后也被Symantec收购,现在依旧提供Symantec NetBackup的在线存储服务。
而真正让大家耳熟能详的云存储是2006年由Amazon提供的AWS S3云存储服务,其最具有革命意义的变革是,提出了即买即用(pay-per-use)的价格模型,使得云存储的使用像水电一样可计算衡量。从此云存储以S3为标准一路绝尘,我们所熟悉的大厂,比如Netflix, Pinterest, Dropbox也是S3的顾客。尾随的Microsoft和Google也于2010年分别发布了类似的Azure Blob Storage和Google Storage的存储服务。
云存储真正发展的十几年中,见证了移动互联网的崛起,大数据的生机勃发,人工智能的再次复兴,并能够展望到未来物联网,无人驾驶及各类机器人自动化的世界。海量数据的产生,存储,分析,预测及应用,快速以正反馈循环方式,推进着人类 社会 向数字世界大步迈进。所以,为了适应数据存储新的需求,各家云存储产品的应用场景及价格模型,已从单一向多元发展,比如AWS S3就有Standard,Intelligent-Tiering, Standard-IA,One Zone-IA,Glacier和Glacier Deep Archive六类存储产品来满足各类使用场景,我会在未来的文章里针对性的细讲一下。而本文重点所探讨的是,目前云存储的基础架构体系是否能够适应未来数据存储的要求和挑战?为了回答这个问题,让我们先简单回顾一下计算机体系架构里的Scale Up和Scale Out扩展模型。
2. Scale Up和Scale Out?
Scale Up又称为垂直扩展(scale vertically)[2],意为在单节点上添加资源,如CPU,内存和存储,在纵向上扩展从而获得更多计算或存储能力;Scale Up初期能够快速达到升级目的,操作起来相对比较简单,但随着计算或存储的要求越来越高,硬件资源的添加可能已经达到极限,不仅单节点的造价非常昂贵,维护成本很高,而且更容易留下单点故障的隐患。传统的RAID(Rendant Array of Inexpensive Disks)存储就是此种模式。
Scale Out又称为水平扩展(scale horizontally)[2],意为在分布式环境下,通过添加节点计算或存储资源,在横向上满足更多的计算存储需求;随着计算和存储单位价格的降低和效率的提升,使用低端的商用(commodity)系统,利用分布式技术可以搭建起“超级计算”中心,以及后来衍生出来的私有或公有云平台解决方案。虽然分布式系统会带来一定程度上的软件复杂度和管理困难,但由软件定义的计算和存储解决方案,能够以较低的价格和较高的鲁棒性,优雅的解决了海量增长的计算存储需求,也是目前云平台的主流技术。但它就一定能够承载未来的更加海量的需求吗?云存储的未来是什么?方向是向左还是向右?
3. 未来向左还是向右?
话说天下大势, 分久必合, 合久必分,事物发展的规律似乎从来就没有什么绝对。当下,云平台内部似乎已完全是Scale Out模式了,但当我们把镜头再拉远一点,从云平台在全球部署的每一个可用区来看,整体上它又是一个Scale Up模型,不是吗?单点投入巨大,耗费能源,使用成本高昂。而相反,随着强大的计算,存储和带宽能力能够进入寻常家庭、工作和生活等边缘节点,资源闲置或者不均衡使用也变得越来越明显。
那么,是否能够将这些边缘节点的计算存储能力结合起来,组成一个真正意义上的Scale Out平台,提供人们日益增长的计算存储需求?
可否将浪费或者不对等的资源重新组合,提供一个更加节能环保的绿色Scale Out平台?
可否摒弃中心化的单点故障和数据安全隐患,真正做到廉价高效,零数据泄露的Scale Out平台?
答案是应该可以而且必须可以!
纵观云存储平台的发展 历史 ,从单节点的Scale Up模式走向可用区内部的Scale Out模式,又从内部的Scale Out模式走向整体上相对的Scale Up模式。而未来数字世界的海量计算和存储需求的满足,一定需要真正意义上的全球Scale Out模型,那就是把边缘节点和半中心化节点高效且系统的组织起来,减少浪费,提高效率,节省成本,去除中心。将天空中几块为数不多的白云,变成漫天遍布的朵朵白云,让人们自由定价、自由选择、自由组合。
挑战虽然巨大,但未来很美好,让我们一起努力迎接云存储的明天!
[1]: History of Online Storage
[2]: Wiki Scalability
文章作者:Bruce Lee(http://PP.IO总架构师)
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云存储服务平台,很精练吧
网络解释:云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是一种新兴的网络存储技术,是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统。
云存储可以简单的理解为将数据保存在一个第三方空间,随时取用和处理。云存储也可以说是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。云存储对用户来讲,不只是一个简单的设备,而是整个云存储系统的一种数据访问服务。
通过集群应用,网络技术等功能把网络中不同类型的存储设备通过应用软件集合起来工作。
云储存就是企业的公用空间(服务器),定期有人维护不用自己操心不怕数据丢失,但是数据都会在企业无保密可言,
就是网上的存储空间,不占自身内存,要用时联网下载
云存储是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统或类似网格计算等功能联合起来协同工作,并通过一定的应用软件或应用接口,对用户提供一定类型的存储服务和访问服务。
云存储的优势楼主有需要的话可以了解一下企业共享办公系统,可支持手机端、云端、公司服务器存储、为企业独立搭建维护企业网盘,从而实现文件归档存储、文档管理、协同办公等功能。
云存储就是将文件内存存储在云端的一种方式,不占用自己本身电脑或者手机的内存,海量存储轻松搞定,解决了很多的存储难与存储传输难的问题。
使用呆猫云盘的几大好处,企业存储资产更安全:1、使用呆猫远程桌面时可直接挂载云盘,轻松上传下载文件,支持在线修改文件。
2、项目资源统一集中管理,释放本地存储空间;支持弹性扩容,按需使用,降低本地硬件使用成本;
3、呆猫同一账号内存储互通,资源可异地共享,减少传输成本。
4、呆猫云盘与渲云网盘存储互通,使用渲云提交渲染任务时,内网同步,文件秒传,节省传输时间。
5、支持高并发读取资产文件,可同一账号最多可支持上千台机器同时读取云盘文件,提高工作效率。
6、高性能存储,百万级IOPS,超高算力助力设计行业发展。
7、云盘基于域控的安全策略,免受病毒攻击;提供多副本可靠性机制,即使机器出现故障,也不会引起数据丢失。
把你需要存储的数据放到网上,不占用你自己设备的内存,当你需要使用时从网上下载。这之间会产生数据流量。
云存储其实我们都经历过,2013年-2016年蓬勃发展,而后被玩坏的云盘,就是典型代表,虽然我们控制权益不多,只能上传下载,离线,共享,基本当作网络硬盘和交流工具使用,但却解决了人们的燃眉之急。我们现在部分手机上还有云端保存照片的功能。
实际的云存储并不是这么简单,引用一下网络:
云存储是建立在云计算的基础上,为云计算服务。对于我们似乎太深奥,但又息息相关,我们只需要知道它是好东西就行了。不单单能当作个人网络上的储存空间。
㈢ 云端存储技术未来的发展前景如何
海量数据催生新型的存储模式——云存储
近年来,大数据发展浪潮席卷全球,企业对信息存储提出了新的需求,云存储由此而诞生。云存储是基于云计算相关技术延伸和发展而来的全新的产品形态。
云存储的核心技术主要包括虚拟化技术、重复数据删除技术、分布式存储技术、数据备份技术、内容分发网络技术和存储加密技术。云存储利用这些核心技术将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能,从而保证数据的安全性,并节约存储空间。
云存储往企业级方向发展,市场规模持续扩大
我国云存储行业的发展可以追溯到2007年,云计算、云存储的概念在国内开始出现。2011年,云计算、云存储的概念落地;2012年,国家将云计算列为重点发展的战略性新兴产业,各大互联网企业纷纷推出自己的云存储应用,类Dropbox和类Evernote的应用层出不穷。该阶段云存储的发展以个人云存储发展为主。
2016年,监管政策收紧导致大批网盘企业关停,致使个人云存储用户规模急剧下降。企业云存储迎来高速发展期,国家积极鼓励企业上云。同时伴随着海量数据的增长,市场对信息存储的安全提出了更高的要求,各大企业也纷纷推出了存储容灾、专属企业存储等服务。
据统计,目前企业云存储占据了98.63%的云存储市场规模,个人云存储市场规模占比仅在1.37%左右。
从整体市场规模看,2015年我国云存储市场规模约为115亿元,2019年我国云存储市场规模已经达到了326亿元。2020年,海量数据的持续增长进一步推动了我国企业对云存储的需求,2020年我国云存储市场规模预计接近400亿元。
万物互联将催生更大云存储市场
未来,我国5G的发展与云计算交织并进,5G时代网络速度的提升带来万物互联,而其背后大量的数据需要有云计算强大的计算和存储能力支撑,我国云存储市场发展空间大,市场规模在未来几年仍将保持较快的增速增长,2026年有望突破1800亿元。
㈣ 大数据时代下的三种存储架构
大数据时代下的三种存储架构_数据分析师考试
大数据时代,移动互联、社交网络、数据分析、云服务等应用的迅速普及,对数据中心提出革命性的需求,存储基础架构已经成为IT核心之一。政府、军队军工、科研院所、航空航天、大型商业连锁、医疗、金融、新媒体、广电等各个领域新兴应用层出不穷。数据的价值日益凸显,数据已经成为不可或缺的资产。作为数据载体和驱动力量,存储系统成为大数据基础架构中最为关键的核心。
传统的数据中心无论是在性能、效率,还是在投资收益、安全,已经远远不能满足新兴应用的需求,数据中心业务急需新型大数据处理中心来支撑。除了传统的高可靠、高冗余、绿色节能之外,新型的大数据中心还需具备虚拟化、模块化、弹性扩展、自动化等一系列特征,才能满足具备大数据特征的应用需求。这些史无前例的需求,让存储系统的架构和功能都发生了前所未有的变化。
基于大数据应用需求,“应用定义存储”概念被提出。存储系统作为数据中心最核心的数据基础,不再仅是传统分散的、单一的底层设备。除了要具备高性能、高安全、高可靠等特征之外,还要有虚拟化、并行分布、自动分层、弹性扩展、异构资源整合、全局缓存加速等多方面的特点,才能满足具备大数据特征的业务应用需求。
尤其在云安防概念被热炒的时代,随着高清技术的普及,720P、1080P随处可见,智能和高清的双向需求、动辄500W、800W甚至上千万更高分辨率的摄像机面市,大数据对存储设备的容量、读写性能、可靠性、扩展性等都提出了更高的要求,需要充分考虑功能集成度、数据安全性、数据稳定性,系统可扩展性、性能及成本各方面因素。
目前市场上的存储架构如下:
(1)基于嵌入式架构的存储系统
节点NVR架构主要面向小型高清监控系统,高清前端数量一般在几十路以内。系统建设中没有大型的存储监控中心机房,存储容量相对较小,用户体验度、系统功能集成度要求较高。在市场应用层面,超市、店铺、小型企业、政法行业中基本管理单元等应用较为广泛。
(2)基于X86架构的存储系统
平台SAN架构主要面向中大型高清监控系统,前端路数成百上千甚至上万。一般多采用IPSAN或FCSAN搭建高清视频存储系统。作为监控平台的重要组成部分,前端监控数据通过录像存储管理模块存储到SAN中。
此种架构接入高清前端路数相对节点NVR有了较高提升,具备快捷便利的可扩展性,技术成熟。对于IPSAN而言,虽然在ISCSI环节数据并发读写传输速率有所消耗,但其凭借扩展性良好、硬件平台通用、海量数据可充分共享等优点,仍然得到很多客户的青睐。FCSAN在行业用户、封闭存储系统中应用较多,比如县级或地级市高清监控项目,大数据量的并发读写对千兆网络交换提出了较大的挑战,但应用FCSAN构建相对独立的存储子系统,可以有效解决上述问题。
面对视频监控系统大文件、随机读写的特点,平台SAN架构系统不同存储单元之间的数据共享冗余方面还有待提高;从高性能服务器转发视频数据到存储空间的策略,从系统架构而言也增加了隐患故障点、ISCSI带宽瓶颈导致无法充分利用硬件数据并发性能、接入前端数据较少。上述问题催生了平台NVR架构解决方案。
该方案在系统架构上省去了存储服务器,消除了上文提到的性能瓶颈和单点故障隐患。大幅度提高存储系统的写入和检索速度;同时也彻底消除了传统文件系统由于供电和网络的不稳定带来的文件系统损坏等问题。
平台NVR中存储的数据可同时供多个客户端随时查询,点播,当用户需要查看多个已保存的视频监控数据时,可通过授权的视频监控客户端直接查询并点播相应位置的视频监控数据进行历史图像的查看。由于数据管理服务器具有监控系统所有监控点的录像文件的索引,因此通过平台CMS授权,视频监控客户端可以查询并点播整个监控系统上所有监控点的数据,这个过程对用户而言也是透明的。
(3)基于云技术的存储方案
当前,安防行业可谓“云”山“物”罩。随着视频监控的高清化和网络化,存储和管理的视频数据量已有海量之势,云存储技术是突破IP高清监控存储瓶颈的重要手段。云存储作为一种服务,在未来安防监控行业有着客观的应用前景。
与传统存储设备不同,云存储不仅是一个硬件,而是一个由网络设备、存储设备、服务器、软件、接入网络、用户访问接口以及客户端程序等多个部分构成的复杂系统。该系统以存储设备为核心,通过应用层软件对外提供数据存储和业务服务。
一般分为存储层、基础管理层、应用接口层以及访问层。存储层是云存储系统的基础,由存储设备(满足FC协议、iSCSI协议、NAS协议等)构成。基础管理层是云存储系统的核心,其担负着存储设备间协同工作,数据加密,分发以及容灾备份等工作。应用接口层是系统中根据用户需求来开发的部分,根据不同的业务类型,可以开发出不同的应用服务接口。访问层指授权用户通过应用接口来登录、享受云服务。其主要优势在于:硬件冗余、节能环保、系统升级不会影响存储服务、海量并行扩容、强大的负载均衡功能、统一管理、统一向外提供服务,管理效率高,云存储系统从系统架构、文件结构、高速缓存等方面入手,针对监控应用进行了优化设计。数据传输可采用流方式,底层采用突破传统文件系统限制的流媒体数据结构,大幅提高了系统性能。
高清监控存储是一种大码流多并发写为主的存储应用,对性能、并发性和稳定性等方面有很高的要求。该存储解决方案采用独特的大缓存顺序化算法,把多路随机并发访问变为顺序访问,解决了硬盘磁头因频繁寻道而导致的性能迅速下降和硬盘寿命缩短的问题。
针对系统中会产生PB级海量监控数据,存储设备的数量达数十台上百台,因此管理方式的科学高效显得十分重要。云存储可提供基于集群管理技术的多设备集中管理工具,具有设备集中监控、集群管理、系统软硬件运行状态的监控、主动报警,图像化系统检测等功能。在海量视频存储检索应用中,检索性能尤为重要。传统文件系统中,文件检索采用的是“目录-》子目录-》文件-》定位”的检索步骤,在海量数据的高清视频监控,目录和文件数量十分可观,这种检索模式的效率就会大打折扣。采用序号文件定位可以有效解决该问题。
云存储可以提供非常高的的系统冗余和安全性。当在线存储系统出现故障后,热备机可以立即接替服务,当故障恢复时,服务和数据回迁;若故障机数据需要调用,可以将故障机的磁盘插入到冷备机中,实现所有数据的立即可用。
对于高清监控系统,随着监控前端的增加和存储时间的延长,扩展能力十分重要。市场中已有友商可提供单纯针对容量的扩展柜扩展模式和性能容量同步线性扩展的堆叠扩展模式。
云存储系统除上述优点之外,在平台对接整合、业务流程梳理、视频数据智能分析深度挖掘及成本方面都将面临挑战。承建大型系统、构建云存储的商业模式也亟待创新。受限于宽带网络、web2.0技术、应用存储技术、文件系统、P2P、数据压缩、CDN技术、虚拟化技术等的发展,未来云存储还有很长的路要走。
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㈤ 存储介质采用磁盘阵列或IP-SAN方式进行存储是什么意思
磁盘阵列(Rendant Arrays of Independent Disks,RAID),有"独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列"之意。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任意一个硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。
SAN (Storage Area Network-存储区域网络):是计算机信息处理技术中的一种架构,它将服务器和远程的计算机存储设备(如磁盘阵列、磁带库)连接起来,使得这些存储设备看起来就像是本地一样,SAN是存储虚拟化。而IP-SAN就是采用iscsi协议构建成的SAN存储区域网络。
iSCSI:Internet 小型计算机系统接口 (iSCSI:Internet Small Computer System Interface)。iSCSI技术是一种由IBM公司研究开发的,是一个供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集,这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议,使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI技术是一种新储存技术,该技术是将现有SCSI接口与以太网络(Ethernet)技术结合,使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。
㈥ 使用量子力学技术的新型超低功耗存储器或将取代DRAM和Flash
看到了当前的数字技术能源危机,兰开斯特大学的研究人员开发出了一种可以解决这一问题的新型计算机并申请了专利。
这种新型的存储器有望取代动态随机存取存储器(DRAM)和闪存(Flash)驱动器。强大且超低能耗计算时代即将来临,你准备好了吗?
研究人员对这一进展有充分的理由感到兴奋。物联网在家庭和办公室的出现在很大程度上方便了我们的智能生活,但以数据为中心也将消耗大量的能源。无论是互联智能设备、音箱还是其它的家用设备将需要能量来处理所有“数据”以提供最佳功能。
事实上,能源消耗是一个非常令人关切的问题,而高效率的照明和电器节省的能源实际上可以通过更多地使用计算机和小工具。根据一个研究预测,到2025年,数据洪流预计将消耗全球电力的五分之一。
新开发的电子存储设备能够以超低的能耗为服务所有人日常生活。这种低功耗意味着,存储设备不需要启动,甚至在按键切换时也可以立即进入节能模式。
正如兰开斯特大学物理学教授Manus Hayne 所说,“通用存储器稳定的存储数据,轻易改存储的数据被广泛认为是不可行,甚至是不可能的,新的设备证明了其矛盾性。”
“理想的是结合两者的优点而没有缺点,这就是我们已经证明的。我们的设备有一个固有的数据存储时间,预计超过宇宙的年龄,但它可以用比DRAM少100倍的能量存储或删除数据。” Manus Hayne表示。
为了解决和创造这种新的存储设备,研究人员使用量子力学来解决稳定的长期数据存储和低能量写入和擦除之间选择的困境。
刚刚获得专利的新设备和研究已经有几家公司表示对此感兴趣,新的存储设备预计将取代1000亿美元的动态随机存取存储器(DRAM)市场。
上述这种技术到底如何实现?雷锋网找到了兰开斯特大学的研究人员发表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconctor Memory Cells》的论文,可以再进一步了解这个技术。
文章中指出,虽然不同形式的传统(基于电荷)存储器非常适合应用于计算机和其他电子设备,静态随机存取存储器(SRAM),动态随机存取存储器(DRAM)和闪存(Flash)具有互补的特性,它们分别非常适合在高速缓存、动态存储器和数据存储中的发挥作用。然而,他们又都有自身的缺点。这就意味着市场需要新的存储器,特别是,同时实现稳定性和快速、低压(低能量)的矛盾要求已证明是具有挑战性的。
研究团队报告了一种基于III-V半导体异质结构的无氧化浮栅存储器单元,其具有无结通道和存储数据的非破坏性读取。非易失性数据保留至少100000s ,通过使用InAs/AlSb的2.1eV导带偏移和三势垒共振隧穿结构,可以实现与≤2.6V的开关相结合。低电压操作和小电容的组合意味着每单位面积的固有开关能量分别比动态随机存取存储器和闪存小100和1000倍。因此,该设备可以被认为是具有相当大潜力的新兴存储器。
具体结构方面,这是一种新型低压,化合物半导体,基于电荷的非易失性存储器件的概念进行设计、建模、制造适合室温运行。利用AlSb / InAs惊人的导带阵列进行电荷保持,以及形成谐振隧道势垒,使研究团队能够证明低压(低能耗)操作与非易变储存。该器件是由InAs / AlSb / GaSb异质结构构成的FG存储器结构,其中InAs用作FG和无结通道。研究团队通过仿真验证了器件的工作原理,并给出了器件的关键存储特性,如编程/擦除状态的保留特性,并给出了在单个元件上的实验结果。
雷锋网编译,via interestingengineering、nature
㈦ 什么是虚拟存储技术
1 虚拟存储技术的产生
虚拟化技术并不是一件很新的技术,它的发展,应该说是随着计算机技术的发展而发展起来的,最早是始于70年代。由于当时的存储容量,特别是内存容量成本非常高、容量也很小,对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。为了克服这样的限制,人们就采用了虚拟存储的技术,最典型的应用就是虚拟内存技术。随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展,人们对存储的需求越来越大。这样的需求刺激了各种新技术的出现,比如磁盘性能越来越好、容量越来越大。但是在大量的大中型信息处理系统中,单个磁盘是不能满足需要,这样的情况下存储虚拟化技术就发展起来了。在这个发展过程中也由几个阶段和几种应用。首先是磁盘条带集(RAID,可带容错)技术,将多个物理磁盘通过一定的逻辑关系集合起来,成为一个大容量的虚拟磁盘。而随着数据量不断增加和对数据可用性要求的不断提高,又一种新的存储技术应运而生,那就是存储区域网络(SAN)技术。SAN的广域化则旨在将存储设备实现成为一种公用设施,任何人员、任何主机都可以随时随地获取各自想要的数据。目前讨论比较多的包括iSCSI、FC Over IP 等技术,由于一些相关的标准还没有最终确定,但是存储设备公用化、存储网络广域化是一个不可逆转的潮流。
2 虚拟存储的概念
所谓虚拟存储,就是把多个存储介质模块(如硬盘、RAID)通过一定的手段集中管理起来,所有的存储模块在一个存储池(Storage Pool)中得到统一管理,从主机和工作站的角度,看到就不是多个硬盘,而是一个分区或者卷,就好象是一个超大容量(如1T以上)的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来,为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统,就称之为虚拟存储。
㈧ 象限晋级,“挑战者”浪潮存储的新挑战
一生二,二生三,三生万物。三年之后,浪潮存储完成了从“利基者”向“挑战者”的挑战。
日前, Gartner公布2020年全球主存储魔力象限报告(Magic Quadrant for Primary Storage Arrays),包括Dell、Pure Storage、NetApp、HPE、Infinidat、Hitachi Vantara、浪潮在内的13家全球主流存储厂商入选。其中,浪潮存储实现跨象限晋升,从利基者象限晋级到挑战者象限,成为本年度唯一实现象限跨越的存储厂商。
跨越了象限 ,“挑战者”浪潮存储如何应对未来道路上更大的挑战?未来,浪潮存储应该如何再次实现象限的跨越,成为全球存储市场的“领导者”?
在发布2020年最新版主流存储阵列魔力象限报告中,Gartner将主流存储阵列定义为全闪存或混合闪存及磁盘本地存储阵列,提供块服务(结构化数据工作负载)以及可能的文件和对象访问。
针对主存储市场未来走向,Gartner分析师还列出了三个战略规划设想:
总结来说,未来随着企业数字化转型加速推进,NVMe、AIOps、公有云集成等新技术将重塑下一代主存储系统。
先看NVMe,如果说全闪存是未来存储市场的大势所趋,那么NVMe SSD则是全闪存市场的发展大势。如今,全球各大存储厂商都在加速推出基于NVMe的新一代存储产品,甚至,NVMe已经被认为是存储领域的事实标准。
同时,存储系统的生命周期是一个复杂的体系,解决存储系统的复杂生命周期运行和管理需要AI技术的加持,例如,利用AIOps做内部负载的识别,模式特征识别,把硬件资源使用率调到最高位置,从运维管理角度打造更易用的存储。
除此之外,云计算使得企业的数据分布从本地的数据中心扩展到了更高算力、更大空间的公有云平台。在整个IT架构当中,存储是最接近数据的行业,要能够帮助应用企业实现自身的数据中心与公有云平台之间更密切关联,以期建立一个顺畅的数据流动模式。
这是主存储市场的大势,也是存储厂商未来发展的方向。
对于浪潮的跨象限,Gartner这样评价,"浪潮存储产品组合包括HF和AS系列,能够满足用户对中、高端存储的需求。在评估期间浪潮存储发布了基于端到端NVMe技术的全闪存阵列HF5000G5,同时发布了适用于K8S环境的CSI驱动程序并对AIOps平台进行了升级,实现了整体软件和平台功能的增强"。
从中可以看到,浪潮的“晋级”与当下主存储市场的发展趋势高度吻合。
其一,市场突破:
浪潮存储首席架构师孙斌分享了一组数据,浪潮存储的大项目,即10万到40万美元之间的订单,在今年实现了翻倍增长,这表明浪潮存储的产品正被一些大型企业所选择。销售方面,浪潮存储30%的订单是通过ISV、SI系统集成商以及分销商等销售,这一比例相比之前提高了10个点,这证明了浪潮存储还在赋能合作伙伴。
浪潮存储有近二十年的技术创新和积累,在行业用户中占据重要份额。其中包括在通信行业,浪潮存储三年4次中标中移动分布式存储集采,特别是在2020年浪潮高端存储中标中移动核心业务系统,为中国移动的数据要素“托底”;在科研行业,浪潮存储承载中国天眼天文研究、清华大学活脑成像、复旦大学类脑研究、华中大脑图谱研究、中山大学精准医疗研究等等行业Top用户的海量数据。与此同时浪潮存储开始在俄罗斯、德国、波兰、日本、韩国等海外市场进行推广。
其二,技术突破:
从2019年Q3到2020年Q2,一年时间内,浪潮申请受理专利超过一千件,大约三分之一都是跟全闪存有关。浪潮存储开发了NVMe SSD,也在积极参与行业和全闪的标准以及测试规范,以及企业的标准规范建设。同时,浪潮存储也在积极和国内一流高校,研究所,像清华大学、华中 科技 大学等在存储的前沿新兴的技术领域进行合作。
浪潮存储基于“云存智用 运筹新数据”理念,在统一存储领域持续加大投入,推出了业界首款搭载傲腾双端口NVMe SSD的全闪存储,基于iTurbo智能引擎技术进一步提升存储系统的智能感知、多路径选择、自组织和调用的能力,目前浪潮存储在SPC-1中包揽了16控、8控、单位成本性能测试的全球最高成绩。
从“利基者”到“挑战者”,意味着浪潮存储的产品和市场实力得到全面跃升,并且未来有机会成为行业领袖。
随着新基建的加速推动和数字经济的快速发展,一个全新的数据时代正在扑面而来。
数据作为新生产要素,在人工智能、大数据、5G新技术驱动下,发生了本质改变,从过去“人工采集、人工干预”过渡到现在“机器产生、机器处理”的新时代,数据类型越来越丰富、数据量的规模也越来越大,数据正在成为管理、控制、生产、服务、决策等环节重要的要素,需要从采、存、管、用进行全生命周期提速。
新的数据时代,需要新的存储理念,也孕育着新的市场机会。“挑战者”浪潮存储能否借机再次实现象限的晋级呢?
聚焦新数据时代,浪潮存储提出了“云存智用、运筹新数据”的存储理念,聚焦极致技术、存储即平台、数据“系”存储基础设施的打造,希望通过“理念、技术、产品、方案”四个关键要素的闭环,加速数据流动、数据处理、数据共享、数据在线和数据安全,帮助企业彻底释放数据价值。如今,浪潮存储正全面推进端到端NVMe、智能运维、多云对接等新兴技术在存储产品中的应用,驱动企业数字化转型。
由于在行业新场景领域的深厚积累,浪潮存储收获了Gartner的高度认可,从象限晋级的背后可以看出,不论在产品性能、市场地位,还是在用户满意度上,浪潮存储都交出了一份满意的“答卷”。
未来魔力象限,我们能否见到“领导者”浪潮存储?这正是浪潮存储接下来的新挑战。
㈨ 常见的服务器存储技术有哪几种
磁盘阵列(Rendant Arrays of Inexpensive Disks,RAID),是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念,在数组中任一颗硬盘故障时,仍可读出数据,在数据重构时,将数据经计算后重新置入新硬盘中。
NAS(Network Attached Storage:网络附属存储)是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心,以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。按字面简单说就是连接在网络上,具备资料存储功能的装置,因此也称为“网络存储器”。它是一种专用数据存储服务器。它以数据为中心,将存储设备与服务器彻底分离,集中管理数据,从而释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资。其成本远远低于使用服务器存储,而效率却远远高于后者。
存储区域网络(SAN)是一种高速网络或子网络,提供在计算机与存储系统之间的数据传输。存储设备是指一张或多张用以存储计算机数据的磁盘设备。一个 SAN 网络由负责网络连接的通信结构、负责组织连接的管理层、存储部件以及计算机系统构成,从而保证数据传输的安全性和力度。
典型的 SAN 是一个企业整个计算机网络资源的一部分。通常 SAN 与其它计算资源紧密集群来实现远程备份和档案存储过程。SAN 支持磁盘镜像技术(disk mirroring)、备份与恢复(backup and restore)、档案数据的存档和检索、存储设备间的数据迁移以及网络中不同服务器间的数据共享等功能。此外 SAN 还可以用于合并子网和网络附接存储(NAS:network-attached storage)系统。
㈩ 内存扩充之虚拟存储技术
传统存储管理
特征
时间局部性:如果执行了程序中的某条指令,那么不久后这条指令很有可能再次执行;如果某个数据被访问过,不久之后该数据很可能再次被访问(因为程序中存在大量循环)
空间局部性:一旦程序访问了某个存储单元,在不久之后,其附近的存储单元很有可能被访问(因为很多数据在内存中是连续存放的,并且程序的指令也是顺序地在内存中存放的
寄存器
高速缓存
内存
外存(如磁盘、磁带等)
越往上容量越小,访问速度越快,成本越高
越往下容量越大,访问速度越慢,成本越低
高速缓存技术的思想:将近期会频繁访问到的数据放到更高速的存储器中,暂时用不到的数据放在更低速存储器中
快表机构就是将近期常访问的页表项副本放到更高速的cache中
基于局部性原理,在程序装入时,可以将程序中很快就会用到的部分装入内存,暂时用不到的部分留在外存,就可以让程序开始执行
在程序执行过程中,当所访问的信息不在内存时,由操作系统负责将所需信息从外存调入内存,然后继续执行程序
若内存空间不够,由操作系统将内存中暂时用不到的信息换出到外存
因此,在操作系统的管理下,在用户看来似乎有一个比实际内存大得多的内存,这就是虚拟内存
操作系统虚拟性的一个体现,实际的物理内存大小没有变,只是在逻辑上进行了扩充
虚拟内存的最大容量是由计算机的地址结构(CPU寻址范围)确定的
虚拟内存的实际容量 = min(内存外存容量之和,CPU寻址范围)
虚拟内存有以下三个主要特征
虚拟内存技术,允许一个作业多次调入内存。如果采用连续分配方式,会不方便实现。因此,虚拟内存的实现需要建立在离散分配的内存管理方式基础上
传统的非连续分配存储管理
基本分页存储管理
基本分段存储管理
基本段页式存储管理
虚拟内存的实现
请求分页存储管理
请求分段存储管理
请求段页式存储管理
主要区别:在程序执行过程中,当所访问的信息不在内存时,由操作系统负责将所需信息从外存调入内存,然后继续执行程序。若内存空间不够,由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存
操作系统要提供请求调页/段功能、页面/段置换功能
请求分页存储管理和基本分页存储管理的主要区别
页表机制
页表项:内存块号、状态位、访问字段、修改位、外存地址,页号时隐含的
内存块号是页面在内存中对应的页框号,如果状态位为0,则内存块号为无
状态位表示是否已被调入内存
访问字段记录最近被访问过几次,或者上次访问时间,由此操作系统能够提供置换算法
修改位记录页面被调入内存后是否被修改过,如果没有,就不需要浪费时间写回外存
外存地址是页面在外存中的存放位置
缺页中断机构
在请求分页系统中,每当要访问的页面不在内存时,便会产生一个缺页中断,然后由操作系统的缺页中断处理程序处理中断(内中断)
此时缺页的进程阻塞,放入阻塞队列,调页完成后再将其唤醒,放回就绪队列
如果内存中有空闲块,则为进程分配一个空闲块,将所缺页面装入该块,并修改页表中相应的页表项
如果内存中没有空闲块,则由页面置换算法选择一个页面淘汰,若该页面在内存期间被修改过,则要将其写回外存,为修改过的页面不用写回外存
一条指令再执行期间可能产生多次缺页中断( A to B)
新增的步骤
页面的换入、换出需要磁盘IO,会有较大的开销,因此好的页面置换算法应该追求更少的缺页率
缺页中断≠页面置换
发生缺页中断会发生调页,只有内存块满了才发生页面置换
最佳置换算法OPT:每次淘汰以后永不使用或最长时间内不再被访问的页面
理想化的算法,很难实现
先进先出算法FIFO:每次淘汰最先进入内存的页面
实现:把调入内存的页面根据调入的先后顺序排成队列,页面置换时换出队头页面,新调入的页面排到队尾
优点:实现简单
缺点1:belady异常,为进程分配的物理块数增大时,缺页次数不减反增的异常现象。只有FIFO会产生belady异常。
缺点2:算法与进程实际运行时的规律不适应,因为先调入的页面有可能最经常被访问,因此算法性能差
最近最久未使用置换算法LRU:淘汰最近最久未使用的页面
实现方法:赋予每个页面对应的页表项中,用访问字段记录该页面自上次被访问以来所经历的时间t
优点:性能最接近OPT
缺点:实现困难、开销大
时钟置换算法CLOCK/NRU
简单NRU:为每一个页表项设置一个访问位,再将内存中的页面都通过连接指针连成一个循环队列,当某页被访问时,访问位为1,只需检查页的访问位。如果为0,就将该页换出,否则将其改为0,暂不换出,继续向后扫描,若第一轮扫描都是1,将这也页面的访问位改为0后,进行第二轮扫描,第二轮扫描中一定会有访问位为0的页面,将其换出。因此最多经过两轮扫描
改进NRU:如果淘汰的页面没有被修改过,就不需要执行IO操作,只有淘汰的页面被修改过时,才需要写回外存。因此,同时考虑最近有无访问和有无修改,在其他条件相同时,优先淘汰没有修改过的页面,避免IO操作
第一轮:找到第一个访问位和修改位都为0的页面进行替换,如果没有找到进行下一轮扫描
第二轮:查找第一个访问位为0,修改位为1的页面进行替换,本轮将所有被扫描过的访问位设置为0,如果没有进行下一轮扫描
第三轮:查找0,0替换否则下一轮
第四轮:查找0,1替换
最多会进行四轮扫描
驻留集:请求分页管理中给进程分配的物理块的集合
在采用了虚拟存储技术的系统中,驻留集大小一般小于进程的总大小
驻留集太小,导致缺页频繁,系统要花大量时间处理缺页,实际用于进程推进的时间很少
驻留集太大,会导致多道程序并发度下降,资源利用率降低
固定分配:操作系统为每个进程分配一组固定数目的物理块,在进程运行期间不再改变
可变分配:先为每个进程分配一定数目的物理块,在进程运行期间,可根据情况作适当的增加或减少
局部置换:发生缺页时只能选进程自己的物理地址块进行置换
全局置换:可以将操作系统保留的空闲物理块分配给缺页进程,也可以将别的进程持有的物理块置换到外存,再分配给缺页进程
不存在固定分配全局置换的策略,因为全局置换意味着一个进程拥有的物理块数量必然改变
其他三种组合存在
固定分配局部置换:系统为每个进程分配一定数量的物理块,在整个运行期间都不改变。若进程在运行中发生缺页,并且需要进行页面置换,则只能从该进程在内存中的页面中选出一页换出,然后再调入需要的页面
缺点:很难在刚开始就确定应为每个进程分配多少个物理地址块才算合理(采用这种策略的系统可以根据进程大小、优先级、或是根据程序员给出的参数来确定为一个进程分配的内存块数
可变分配全局置换:刚开始会为进程分配一定数量的物理块。操作系统会保持一个空闲物理块队列,当某进程发生缺页时,从空闲物理块中取出一块分给该进程;若无空闲物理块,则选择一个未锁定的页面换出到外存,再将该物理块分配给缺页的进程。采用这种策略时,只要某进程发生缺页,都将获得新的物理块,仅当空闲物理块用完时,系统才选择一个未锁定的页面调出。被选择调出的页面可能是系统中任何一个进程的页面,因此这个被选中的进程拥有的物理块会减少,缺页率会增加
只要缺页就给该进程分配新的物理块
可变分配局部置换:刚开始会为每个进程分配一定数量的物理块,当某进程发生缺页时,只允许从该进程自己的物理块中选出一个进行页面置换。如果进程在运行过程中频繁缺页,系统会为该进程多分配几个物理块,直至该进程缺页率趋于适当程度;反之,如果缺页率太低,就是当减少分配给该进程的内存块数
要根据发生缺页的频率来动态增加或减少进程的物理块
何时调入页面
从何处调入页面
对换区:读写速度更快,采用连续分配方式
文件区:读写速度更慢,采用离散分配方式
抖动/颠簸现象:刚刚换出的页面马上要换入内存,刚刚换入的页面马上要换出外存,这种频繁的页面调度行为称为抖动/颠簸
主要原因是进程频繁访问的页面数目高于可用的物理块数(分配给进程的物理块不够)
为进程分配物理块太少会使进程发生抖动现象,为进程分配的物理块太多会降低系统的并发度降低某些资源的利用率。因此提出了“工作集”的概念
工作集:在某段时间间隔里,进程实际访问页面的集合
驻留集:请求分页存储管理中给进程分配的内存块的集合
驻留集不能小于工作集,否则进程运行过程中将频繁缺页