存储控制器架构与服务器架构存储比较

存储控制器架构与服务器架构存储比较控制器与服务器架构存储性能比较控制器架构可以定义为采用专用嵌入式CPU和RAID校验芯片实现的具有模块化、无线缆设计的存储设备。对比常见的服务器架构而言，控制器架构在RAID校验性能、设备稳定性和维护性等方面具有更高的优势。控制器架构与服务器架构存储设备性能比较如表1所示。通过表1可见，控制器架构的存储设备充分保证了稳定性，其内部设备减少了很多单点故障，同时其模块化无线缆设计也降低了故障的出现，增加了风扇对设备内部降温的效果，同时还提升了设备的可维护性。下面对几个细节点做详细的分析。RISC处理器优势RISC微处理器不仅精简了指令系统，采用超标量和超流水线结构，它们的指令数目只有几十条，却大大增强了并行处理能力。它具有以下特点：一是由于指令集简化后，流水线以及常用指令均可用硬件执行；二是采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之间进行，提高了处理速度；三是采用“缓存—主机—外存”三级存储结构，使取数与存数指令分开执行，使处理器可以完成尽可能多的工作，且不会因从存储器存取信息而放慢处理速度。应用特点：RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快。运行特点：RISC芯片的工作频率一般在400MHZ-1200MHZ数量级。时钟频率低，功率消耗少，温升也少，机器不易发生故障和老化，提高了系统的可靠性。单一指令周期容纳多部并行操作。反观CISC处理器：一是各种指令使用频率相差悬殊；二是指令系统的复杂性带来了系统结构的复杂性，从而增加了设计时间和售价；三是增加了VLSI（超大规模集成电路）设计的负担，尤其不利于微机和单片机向高档机发展；四是复杂指令操作复杂、速度慢。x86控制器架构控制器架构：RISCVSx86控制器架构的部件设计是采用模块化无线缆设计，风扇、电源、硬盘、控制器都是支持热插拔的。反观服务器架构，仅风扇和电源模块化，且箱体内的各个模块由线缆连接，这样增加了整体机箱的发热点、故障点和能耗点；另外，线缆之间的串扰也会对整个系统的稳定性，信号传输的准确性造成一定的影响。总结而言，控制器架构的部件设计具有以下优点：1、基于模块化设计，系统硬件故障更容易定位。系统模块化后也将故障点模块化，一旦发生故障通过模块的指示灯即可作出初步判断，有利于故障定位。对于关键性业务应用，故障的及时定位是保证业务恢复时间的第一步。2、基于模块化设计，多模块支持热插拔，故障替换方便。3、基于模块化设计，无线缆间信号串扰，系统更稳定。4、无线缆设计，减少线缆耗能，更节能。5、无线缆设计，避免由于线缆老化导致故障。6、无线缆设计，使系统的内部散热风道通畅，有利于系统散热，提高系统稳定性。应用与我们的设备中来讲，在散热风道的设计上，同有的产品采用了最小风阻设计、对称风流设计、专利风道设计，这些设计的基础均为模块化无线缆设计。x86设计虽然让系统空间十足，不过大量的软件工作，将造成CPU负担增加，让系统执行时的效率及稳定性都受到严苛考验。同时，CPU高速运转时所产生的热量，也会让系统温度快速上升。在消费性产品，x86架构的温度问题可以用风扇来解决，然而风扇则是x86架构系统较不稳定的零组件，这对相当重视稳定性的存储产品是一大挑战。除此之外，RISC架构的系统晶片（SoC，System-On-Chip）已把大部分的元件整合到晶片上，只需要比较少的外部零件，不但降低原料与生产成本，也降低系统复杂度与故障机率。相对于x86架构的复杂与高成本，RISC架构就显得比较理想，不会有x86架构因过分依赖高效能CPU，反而导致整体效率不佳的问题。嵌入式操作系统的优势嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还具有可装卸性、实时性、统一接口等特点。它具有开放性、可伸缩性的体系结构，实时性一般较强，可用于各种设备控制当中，它还可提供各种设备驱动的接口，有更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。除此之外，它还具有操作方便、简单、提供友好的图形GUI，追求易学易用等特点。它可提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。它具有强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸。嵌入式操作系统应用于存储系统的优势主要有以下几个方面：1、嵌入式操作系统具有实时高效性的特点，这一特点对存储的应用有很大的帮助。存储设备是一个对数据读写要求很高的硬件设备，操作系统的实时高效是数据读写实时高效的软件层保障。2、对于数据存储系统，数据安全至关重要。嵌入式操作系统的可裁剪性和灵活性恰恰能够保证操作系统的软件安全性。3、嵌入式操作系统是可定向开发的操作系统，在存储应用中，可以针对不同的存储应用进行专业性优化，以达到提升系统整体性能的目的。一、稳定性控制器存储是嵌入式系统，系统存放于flash芯片中，不像X86架构安装完整版操作系统且一般安装于传统硬盘，容易受硬盘故障影响且容易死机。二、安全性控制器存储系统是基于Linux内核精简版系统，很多端口是不对外开放的，杜绝了病毒感染的可能。三、控制器存储系统对硬件资源要求不高控制器存储系统是基于Linux内核精简版系统没有图形化操作系统界面，对硬件要求不高。这也是为什么我们早期控制器内存只要128MB就能运行的原因，现在我们大部分控制器内存标配只有1GB。如果采用X86架构，比如现在主流操作系统2008对内存最低要求在4GB以上。四、性能方面控制器存储有专门的精简指令CPU和Raid6芯片，对硬盘的管理和运算均由他们来完成。X86则不同，对硬盘的管理和运算都是由raid卡集成的处理芯片来做，而且raid卡缓存一般是512MB且无法升级，所以性能低。而且raid卡一般是插在主板PCI-E的插槽上，数据交换也要占用主板CPU和内存资源。