大话存储：存储系统底层架构原理极限剖析(终极版)
计算机大话系列书籍 大话存储 大话通信 大话数据结构
计算机大话系列书籍大话存储大话通信大话数据结构（实用版）目录1.计算机大话系列书籍概述2.大话存储的内容简介3.大话通信的内容简介4.大话数据结构的内容简介5.总结正文【计算机大话系列书籍概述】计算机大话系列书籍是一套深入浅出地介绍计算机科学知识的书籍。
这套书籍以生动有趣的语言和丰富的实例，为广大读者提供了学习计算机科学的途径。
全套书籍共分为四本，分别是《大话存储》、《大话通信》、《大话数据结构》和《大话计算机网络》。
本文将对这套书籍的内容进行简要概括。
【大话存储的内容简介】《大话存储》从存储器的基本概念入手，详细地介绍了存储器的分类、存储原理、存储器性能评估等方面的知识。
此外，本书还深入讨论了磁盘存储系统、固态硬盘、光盘等相关存储技术的原理和应用。
书中以形象生动的语言和丰富的实例，让读者更好地理解和掌握存储器的相关知识。
【大话通信的内容简介】《大话通信》从通信的基本概念入手，详细地介绍了通信原理、通信网络、通信协议等方面的知识。
本书涵盖了从古老的电报、电话通信，到现代的互联网、移动通信等各类通信技术。
通过阅读本书，读者可以对通信技术有一个全面的了解，更好地认识现代通信网络的构建和发展。
【大话数据结构的内容简介】《大话数据结构》从数据结构的基本概念入手，详细地介绍了线性表、栈与队列、树与二叉树、图等相关数据结构的原理和应用。
本书通过丰富的实例和直观的图解，帮助读者更好地理解和掌握数据结构的相关知识。
此外，本书还涉及了算法设计与分析的基本方法，为读者进一步学习计算机科学打下基础。
【总结】计算机大话系列书籍以生动有趣的语言和丰富的实例，为广大读者提供了学习计算机科学的途径。
无论是对计算机科学有一定了解的专业人士，还是对计算机科学感兴趣的初学者，都可以从这套书籍中获益良多。
云存储技术的原理及架构
云存储技术的原理及架构目前利用科技手段辅助城市管理的建设模式已经由以前的以视频监控为主的平安城市建设转向以多传感技术为主的智慧城市建设，在这一过程中，虽然当前主要的数据量仍然来自视频监控摄像头产生的图像数据，但由各类传感器产生的数据量和数据种类正在加速增长，例如各城市道路的交通流量信息、特种车辆的运行轨迹和车况状态信息、移动终端的身份采集信息等，对这些海量信息的存储、分析和利用，除了提供传统的安全防范、事后查证功能外，更为城市建设科学规划、科学管理提供了充分的数据基础，同时，在这样一个海量大数据的时代，对于数据的安全存储和应用也需要与之相适应的新的技术手段，而以分布式和并行处理为基础的云计算和云存储技术，在此过程中也得到了极大地发展。
相对传统存储而言，云存储改变了数据垂直存储在某一台物理设备的存放模式，通过宽带网络(比如万兆以太网或Infiniband技术)集合大量的存储设备，通过存储虚拟化、分布式文件系统、底层对象化等技术将位于各单一存储设备上的物理存储资源进行整合，构成逻辑上统一的存储资源池对外提供服务，从而在存储容量上得以从单设备PB级横向扩展至数十、数百PB，由于云存储系统中的各节点能够并行提供读写访问服务，系统整体性能随着业务节点的增加而获得同步提升。
同时，通过冗余编码技术、远程复制技术，进一步为系统提供节点级甚至数据中心级的故障保护能力。
容量和性能的按需扩展、极高的系统可用性，是云存储系统最核心的技术特征。
通常，从云存储的技术实现层次上看，从底层向上，可以分为存储层、管理调度层、访问接口层、应用服务层等四个层次，如下图所示：图1 云存储技术实现层次其中存储层是云存储的基础，一台云存储节点设备通常能安装24个以上的硬盘，通常通过IP接口将大量的存储设备互连在一起形成存储设备资源池，在一个云存储系统中，底层物理存储设备数量庞大，而且设备形态理论上也允许异构(这样也可以接入传统的IP SAN 或FC SAN)，在物理存储设备之上是一个统一的存储设备管理层，实现对物理存储设备的逻辑虚拟化管理、状态监控和维护等功能。
计算机系统底层架构原理极限剖析
计算机系统底层架构原理极限剖析
计算机系统底层架构原理的极限剖析涉及多个方面，以下是其中的几个重要方面：
1. 计算能力的极限：计算机能力的极限取决于处理器的性能，包括时钟频率、总线带宽、指令集等。
随着技术的发展，处理器的性能也在不断提升，但仍然存在物理限制。
例如，由于电子信号在芯片上的传输速度是有限的，处理器的时钟频率也受到一定的限制。
2. 存储容量的极限：计算机系统的存储容量有限，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器的容量通常受到物理限制，例如芯片的面积限制和成本限制。
辅助存储器的容量则受到介质技术的限制，例如硬盘的存储密度和固态硬盘的闪存单元数量。
3. 数据传输的极限：计算机系统中数据的传输速度也有一定的限制。
主存储器与处理器之间的数据传输速度通常受到总线带宽的限制。
辅助存储器与主存储器之间的数据传输速度受到外部接口的限制，例如硬盘的传输速率和闪存的读写速度。
4. 能源效率的极限：计算机系统的能源效率是指在完成相同任务时所消耗的能源量。
能源效率的极限取决于处理器和其他硬件组件的能效，以及软件的优化程度。
随着对能源效率要求的不断提高，计算机系统在设计和实现上需要考虑如何优化能源利用。
总的来说，计算机系统底层架构原理的极限剖析涉及到处理器
的计算能力、存储容量、数据传输速度和能源效率等多个方面。
在设计和实现计算机系统时，需要考虑这些极限，以便优化系统性能和能源利用效率。
现代计算机系统多级存储体系结构
现代计算机系统多级存储体系结构示例文章篇一：哎呀，你们知道吗？现代计算机系统居然有个多级存储体系结构，这可太神奇啦！就像我们的书包一样，有大口袋、小口袋，不同的东西放在不同的地方。
计算机的存储体系也是这样，分成了好几级呢！先来说说速度最快的那一级，就像我们书包里伸手就能拿到的小口袋，这就是高速缓存。
它的速度超级快，就像闪电一样！每当计算机要处理数据的时候，它都会先瞅瞅高速缓存里有没有，要是有，那可太棒啦，一下子就能用上。
这难道不厉害吗？再往下一级，就是内存啦。
内存就像是书包里比较大的隔层，能装不少东西，但是速度比起高速缓存可就慢了一些。
不过也还算不错啦，能让计算机把更多的数据存起来。
还有更慢的呢，比如说硬盘。
硬盘就像一个超级大的仓库，能存好多好多东西，但是找起来可就费劲啦，速度也慢得让人着急。
这多级存储体系结构就像一个团队在合作。
高速缓存是冲锋在前的先锋队，速度快但容量小；内存是中坚力量，容量大一些速度也还可以；硬盘就是大后方，能存储海量的数据。
它们各司其职，共同为计算机的运行努力着。
你想想，如果没有这样分级存储，计算机不就乱套啦？就好像我们书包里所有东西都混在一起，找个铅笔都要翻半天，那多耽误事儿呀！所以说，现代计算机系统的多级存储体系结构真的太重要啦！它让计算机能够高效、快速地处理和存储数据，让我们能愉快地使用电脑玩游戏、看电影、学习新知识。
这难道不是科技的魅力所在吗？我觉得呀，正是有了这样聪明的设计，我们的生活才变得更加便捷和丰富多彩！示例文章篇二：哇塞！同学们，你们知道吗？现代计算机系统有一个超级厉害的多级存储体系结构！这就像我们上学要带不同的书包和文具盒一样，有大有小，各有各的用处。
比如说，我们的主存，就像是我们每天背的大书包，能装好多好多的东西，但是呢，它的速度没有那么快。
而那个高速缓存呀，就像是我们的小文具盒，虽然装的东西没有大书包多，但是拿东西的速度可快啦！我还记得有一次上计算机课，老师给我们讲这个多级存储体系结构，我一开始还懵懵懂懂的。
体系结构第5章 第8讲
P3:11 P2:10 P1:01 P0:00
辅存（磁盘
计算机体系结构
5.8 进程保护和虚存实例
进程：程序呼吸所需的空气及生存的空间。 5.8.1 进程保护
1. 界地址寄存器 基地址，上界地址 检测条件：(基地址＋地址)≤上界地址
2. 虚拟存储器 给每个页面增加访问权限标识
3. 环形保护 4. 加锁和解锁
计算机体系结构
5.7.1 虚拟存储器基本原理
4. 存储层次中cache和虚存的典型指标
参数 块（页）大小
命中时间 失效开销
一级cache 16~128字节 1~3个时钟周期 8~150个时钟周期
虚拟存储器 4096~65536字节 50~150个时钟周期 106~107个时钟周期
失效率
0.1%~10%
计算机体系结构
5.7.1 虚拟存储器基本原理
1. 虚拟存储器的特点 ◆程序员可以利用巨大的逻辑空间，而不必做存储管 理工作 ◆多个进程可以共享主存空间 ◆ 采用动态再定位，简化了程序的装入
计算机体系结构
5.7.1 虚拟存储器基本原理
2. 虚存管理方式 分两类：页式和段式。 ➢ 页式虚存把空间划分为大小相同的块，称为页面。 常用页大小为4KB～64KB。 ➢ 段式虚存把空间划分为可变长的块，称为段。段最 小长度为1个字节，最大因机器而异，常为216B～ 232B。 ➢ 页面是对空间的机械划分，而段则往往是按程序的 逻辑意义进行划分。
计算机体系结构
5.7.2 快表TLB
1. TLB（Table Look-aside buffer） ◆ TLB是一个专用的高速缓冲器，用于存放近期经 常使用的页表项; ◆ TLB中的内容是页表部分内容的一个副本; ◆ TLB也利用了局部性原理;
存储系统原理
存储系统原理
存储系统原理的概述
存储系统是计算机系统中用于数据存储和访问的关键组成部分。
它包括了多种类型的存储介质和相应的硬件、软件，用于实现数据的持久性存储和高效的数据访问。
存储系统原理主要涉及以下几个方面：
1. 存储层次结构：存储系统根据存储介质的特性和成本，将存储空间划分为多个层次。
通常从高到低分为：高速缓存、内存、磁盘和磁带等。
不同层次的存储设备之间通过缓存和映射机制来实现数据的高效传输和访问。
2. 存储介质：常见的存储介质包括半导体存储器（如DRAM、SRAM、闪存等）和磁存储器（如硬盘、磁带等）。
不同的存
储介质具有不同的读写速度、容量、可靠性和成本等特点，应根据应用需求进行选择。
3. 存储管理：存储系统需要提供对数据的有组织的管理和保护。
这包括了文件系统的设计与实现、存储空间的分配和回收、数据的备份与恢复、数据的安全性和完整性保护等。
4. 存储与计算的接口：存储系统需要提供给计算机系统高效的存储访问接口，以实现数据的读写和操作。
这包括了存储器层次结构的映射、虚拟存储器的管理、存储器保护机制等。
5. 存储性能优化：存储系统需要通过各种性能优化技术，提高
数据的访问速度和存储利用率。
这包括了读写缓存、预取、数据压缩和去重、存储调度算法等。
6. 存储系统可靠性与容错：随着存储容量的不断增加，存储系统的可靠性和容错性变得越来越重要。
它包括对硬件故障的容错机制（如RAID）、数据冗余备份和快速恢复等。
总之，存储系统原理是研究存储介质、存储管理和存储性能等方面的基本原理和技术，旨在设计和实现高性能、高可靠性和高效能的存储系统。
大话存储总结
磁盘阵列
RAID 6
带有两种分布式存储的奇偶校验码的独立磁盘结构，是 RAID 5的一种扩展，采用两种奇偶校验方法。 优点：高可靠性，最多允许两块磁盘故障。 缺点：磁盘利用率低于RAID 5，配置更复杂。
磁盘阵列
RAID 0~RAID 6 中数字并不代表技术高低，应该针对不同应 用环境及对磁盘数据存储的要求，使用不同的RAID技术。没 有最好的技术，只有最合适的技术。
缺点
扩展性有限，资 源不能共享
传输速率低
成本高，技术复 杂
THANKS 谢谢
磁盘阵列
RAID 4
在RAID 3基础上，增加条带深度，当IO块小于条带深度时， 确保一次IO只占用一个磁盘，但是同样没有解决校验盘争用 问题。 如果通过文件管理系统，合并可以合并的IO，可以人为增大IO 并发几率，最典型的是Netapp公司的WAFL系统。
磁盘阵列
RAID 5
采用分布式校验盘，将校验盘平均分布在RAID组中的每块数据 盘上，在相邻条带之间循环分布。 优点：磁盘利用率高，避免单个校验盘写操作瓶颈，具有较高的盲并 发几率。 缺点：拥有较高写惩罚，控制器设计复杂
高性能信息传输的、双向的、点对点的串行数据通道。 在物理上， FC 是一到多对应的点对点的互连链路，每 条链路终结于一个端口或转发器。
FC协议
FC网络拓扑结构
仲裁环（FC-AL）
仲裁环是一个共享的、可提供吉比特带宽的环状网，其连接方式与 IBM的令牌环网类似，在仲裁环拓扑中，设备必须根据仲裁访问环 路。
Domain ID 交换机号 Area ID 交换机端口组号 Port ID 端口号
FC协议
FC协议中端口类型
F端口：交换机上与N端口对应的端口 FL端口：FC交换机上连接开放仲裁环的中介端口
西安电子科技大学_计算机组成与体系结构_第4章存储系统_课件PPT
存取方式 读写功能
随机读写：RAM 顺序(串行)访问：
顺序存取存储器 SAM 直接存取存储器 DAM
12
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类：不同的分类标准
存储信息的介质
在计算机中的用途
存放信息的易失(挥发)性
存取方式 读写功能
读写存储器 只读存储器
13
存储信息的介质
在计算机中的用途 存放信息的易失(挥发)性 存取方式 读写功能
易失：RAM 非易失：
ROM 磁盘
……
11
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类：不同的分类标准
存储信息的介质 在计算机中的用途 存放信息的易失(挥发)性
存储器的存取时间 与存储单元的物理 地址无关，随机读 写其任一单元所用
无
36
8086系统总线
D0～D7
A1～A13 MEMR MEMW
A0
D8～D15 A1～A13 MEMR MEMW
BHE
&
A19
A18
A17
&
A16 A15 A14
6264与8086系统总线的连接
6264
D0～D7
A0～A12
CS1
OE
WE
CS2
6264
D0～D7
A0～A12
CS1
OE
WE
CS2
74LS138
每次读出/写入的字节数 存取周期
价格
体积、重量、封装方式、工作电压、环境条件
14
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器的性能指标
容量 速度 可靠性
可维修部件的可靠性： 平均故障间隔时间（MTBF）
存储层次
（1）存取时间。又叫存储器的访问时间（Memory Access Time），它是指启动一次存储器
操作到完成该操作所需的全部时间。存取时间分读出时间和写入时间两种。读出时间是从存储器接收到有效 地址开始，到产生有效输出所需的全部时间。写入时间是从存储器接收到有效地址开始，到数据写入被选中单元 为止所需的全部时间。
简介
存储系统是指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备（硬件）和算法 （软件）所组成的系统。计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求，在计算机中 必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有性能可 接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要，主要原因是：①冯诺伊曼体系结构是建筑在存储 程序概念的基础上，访存操作约占中央处理器（CPU）时间的70%左右。②存储管理与组织的好坏影响到整机效率。 ③现代的信息处理，如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高 。
存储层次
计算机体系结构下存储系统层次结构的排列顺序
目录
01 简介
03 存储器性能
02 特点 04 局部性原理
存储层次是在计算机体系结构下存储系统层次结构的排列顺序。每一层于下一层相比都拥有较高的速度和较 低延迟性，以及较小的容量。大部分现今的中央处理器的速度都非常的快。大部分程序工作量需要存储器访问。 由于高速缓存的效率和存储器传输位于层次结构中的不同档次，所以实际上会限制处理的速度，导致中央处理器 花费大量的时间等待存储器I/O完成工作。
空间局限性。一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时 间内所访问的地址，可能集中在一定的范围之内，其典型情况便是程序的顺序执行。存储器中，如磁带上，这样 做还能降低存储价格 。
【PMC分享】《大话存储》作者张冬：OpenPower CAPI简析.pdfx
CPU侧看不到AFU上的地址空间(MMIO控制寄存器地址除外)。 AFU只能给一个进程使用：进程Open AFU之后便独占之。 如果可以把FPGA直接接入CPU的FSB，是不是会更快？Maybe in future。
CPU
FPGA
CPU
CPU
Thanks!
“文章版权属于PMC-Sierra公司以及所有，禁止在未授权的情况下部分或 全部使用内容。内容具时效性，最终解释归PMC-Sierra公司所有。”
Work queue Snooper
DMA
mmio
数据搜索引擎
PMC工程师用FPGA制作了一个文本 搜索引擎 Host端主程序从NVMe SSD读入数据， 并生成任务描述链表 AFU 采用pooling的方式访问主存获 取任务描述链表并执行搜索任务 Snooper用来debug和性能监控
OpenPower CAPI简析
张冬 Dong.Zhang@ DC Storage Architect
THREADS DON’T CARE TOO MUCH
所有CPU看到单一物理地址空间 所有Threads看到单一虚拟地址空间 PCIE物理地址空间映射到CPU物理地址空间 CPU物理地址空间也映射到PCIE物理地址空间
PSL
CAP P
Power8 Processor
PCI e PCI e
Performance – P8<->AFU
队列深度60时极限吞吐量接近6GB/s
Performance – P8<->AFU
90% 读写在 1.5us内完成
WHAT CAPI1.0 CANNOT DO FOR NOW, MAYBE IN FUTURE?
大话存删减版笔记
大话存储目录大话存储 (1)第一章存储系统的前世今生 (4)1.1存储历史 (4)1.2.1 信息 (4)1.3用计算机来处理信息、保存数据 (4)第二章计算机I/O (5)2.1 IO的通路——总线 (5)2.2 计算机内部通讯 (5)2.2.1 IO总线可以看作网络么 (5)2.2.2 CPU、内存和磁盘之间通过网络来通信 (6)2.3 网中之网 (6)第三章磁盘原理与技术详解 (7)3.1磁盘结构 (7)3.1.1 盘片上的数据组织 (7)3.1.2 磁盘控制电路简介 (8)3.1.3 磁盘的IO单位 (8)3.2磁盘相关高层技术 (8)3.3 几种可控磁头扫描方式 (8)3.4 硬盘接口技术 (9)3.5 SCSI硬盘接口 (10)3.6磁盘控制器、驱动器控制电路和磁盘控制器驱动程序 (10)3.7 内部传输速率和外部传输速率 (10)3.8 (11)3.9 磁盘的IOPS和传输带宽（吞吐量） (11)第四章详解七种RAID (12)RAID 0：无差错控制的带区组 (12)RAID 1：镜象结构 (12)RAID2：带海明码校验 (13)RAID3：带奇偶校验码的并行传送 (13)RAID4：带奇偶校验码的独立磁盘结构 (13)RAID5：分布式奇偶校验的独立磁盘结构 (14)RAID6：带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构 (14)RAID7：优化的高速数据传送磁盘结构 (14)RAID10：高可靠性与高效磁盘结构 (15)第五章RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战 (16)Windows Server 2003高级磁盘管理 (16)Linux下软RAID配置 (16)RAID卡 (17)磁盘阵列 (18)实现更高级的RAID (19)RAID 50：被称为分布奇偶位阵列条带。
(19)RAID 53：称为高效数据传送磁盘结构。
(19)RAID 1.5 (19)虚拟磁盘 (19)同一道存在多种类型的RAID组 (20)操作系统如何看到逻辑磁盘 (20)卷管理层 (20)Linux下配置LVM实例 (20)卷管理软件的实现 (20)低级VM和高级VM (20)文件系统中的io方式 (22)第六章磁盘阵列 (23)外置磁盘柜 (23)结合RAID卡实现外置磁盘阵列 (23)独立的外部磁盘阵列 (23)双控制器的高安全性磁盘阵列 (23)连接多个扩展柜 (24)盘阵控制器的主机化 (24)第七章系统与系统之间的语言 (25)OSI模型的七个层次 (25)与OSI功能相比： (25)第八章Fibre Channel 协议详解 (26)传输层 (27)上三层 (27)小结 (27)FC 协议中的七种端口类型 (27)FC的优点 (28)第九章FC协议的巨大力量 (29)FC交换网络替代并行SCSI总线的必然性 (29)串行和并行 (29)后端升级换代为FC (29)完整的盘阵解决方案 (30)PM8368和PM8378芯片 (30)SCSI Enclosure Service简介 (31)SBOD上的CPU (31)SBOD上的RAM和ROM (31)PATA、SATA和SAS磁盘怎么办 (31)中高端磁盘阵列整体解析 (31)IBM DS4800 控制器简介 (32)EMC的CX及DMX系列盘阵介绍 (33)Symmetrix DMX-3 系统概述 (34)HDS公司USP系列盘阵介绍 (34)磁盘阵列配置实践 (34)第十章NAS、SAN、和DAS (36)NAS简介 (36)DAS (36)第十一章以太网和TCP/IP协议 (38)共享总线式以太网 (38)网桥式以太网 (38)交换式以太网 (38)第十二章IP SAN (42)TCP/IP与FC (42)ISCSI的诞生 (42)ISCSI的工作过程 (42)Iscsi磁盘阵列 (42)IP SAN (43)增强以太网和TCP/IP的性能 (44)ISCSI配置实例 (44)第十三章IP与FC融合的结果 (45)FC的窘境 (45)协议融合的迫切性 (45)网络通讯的四级结构 (45)协议融合的三种方式 (46)Tunnel和map融合方式 (46)FC与IP协议的融合 (46)IFCP和FCIP的具体实现 (46)局部隔离/全局共享的存储网络 (47)多协议混杂的存储网络 (47)第一章存储系统的前世今生1.1存储历史1 竹筒和纸张2 选数管3 穿孔卡4 穿孔纸袋5 磁带6 磁鼓存储器7硬盘驱动器8 软盘9光盘10 flash芯片和卡式存储11 硬盘阵列12 大型网络化硬盘阵列1.2信息、数据和数据存储1.2.1 信息1信息的本质物质和非物质都通过信息来表现，脱离信息“世界”什么都不是2 计算机如何看待自身3 什么是数据数据包含了信息，读入数据，就产生可感知的具体信息。
冬瓜哥大话计算机计算机系统底层架构原理极限剖析读书笔记(一)
冬瓜哥大话计算机计算机系统底层架构原理极限剖析读书笔记(一)笔记：冬瓜哥大话计算机计算机系统底层架构原理极限剖析读书介绍本书是对计算机系统底层架构原理的深度剖析和讲解，适合对计算机系统底层有较高兴趣的读者。
第一章计算机组成1.1 计算机硬件组成•CPU、GPU•存储器：内存、硬盘、U盘等•输入输出设备：键盘、鼠标、显示器、打印机等1.2 计算机软件组成•操作系统•应用程序•驱动程序•系统服务等第二章计算机原理2.1 计算机指令系统•指令系统是计算机能够执行的命令的集合•指令系统包括操作码、寻址方式等2.2 计算机执行流程•取指令•分析指令•执行指令•写回数据第三章存储器3.1 存储器分类•随机存储器（RAM）•只读存储器（ROM）•可编程存储器（PROM）•电子可擦写可编程存储器（EEPROM）•闪存存储器3.2 存储器层次结构•寄存器•高速缓存•主存储器•辅助存储器第四章处理器4.1 CPU结构•运算器•控制器•寄存器4.2 操作系统与CPU•中断•系统调用•用户态与内核态总结本书结合实例详细讲解了计算机系统底层架构原理，让读者深入了解计算机系统的组成、软件结构以及各种硬件和软件的作用和联系，是一本优秀的计算机系统底层架构原理指南。
第五章输入输出系统5.1 输入输出接口•并行口、串行口•USB接口、HDMI接口5.2 输入输出方式•程序查询方式•程序中断方式•DMA方式第六章性能优化6.1 系统瓶颈定位•CPU利用率•内存利用率•硬盘IO利用率•网络带宽利用率6.2 性能调优•升级硬件•优化应用程序•调整系统参数•调整应用程序参数第七章虚拟化技术7.1 虚拟化基础•虚拟机•服务器虚拟化•桌面虚拟化7.2 虚拟化技术应用•云计算•虚拟化存储•虚拟化网络总结本书呈现了计算机系统底层架构原理的深度剖析和讲解，同时也探讨了计算机系统的输入输出系统和性能优化、虚拟化技术等方面的知识，对于想要深入了解计算机系统的读者而言，是一本不可多得的好读物。
云存储技术的原理及架构
云存储技术的原理及架构1.虚拟化技术：云存储技术通过虚拟化技术将物理存储资源抽象为虚拟存储设备，用户可以按需分配和管理存储资源，实现资源的灵活利用，提高存储效率和利用率。
2.分布式存储：云存储技术采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个存储节点上，避免了单点故障，提高了数据的可靠性和可用性。
同时，分布式存储还能支持数据的并行读写，提高数据的访问速度。
3.数据冗余和备份：为了保证数据的可靠性和持久性，云存储技术会对数据进行冗余和备份。
数据冗余可以将数据副本存储在不同的物理设备上，从而实现数据的高可用性和容错性。
备份则是将数据复制到不同的存储节点或数据中心，确保在数据丢失或硬件故障时能够及时恢复和备份数据。
4.数据一致性和访问控制：云存储技术通过一致性协议和访问控制机制来保证数据的一致性和安全性。
一致性协议可以确保数据在分布式环境下的读写操作是有序的，防止数据的读脏、写覆盖等问题。
而访问控制机制则可以对用户的访问进行权限控制，如身份验证、角色授权等，以保护数据的安全和隐私。
1.存储节点：存储节点是云存储技术的基础，它负责存储和管理数据。
存储节点可以是物理服务器、存储设备或存储阵列等，也可以是虚拟化的存储资源。
云存储技术通常采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个存储节点上，提高了数据的可靠性和可用性。
2. 存储接口：存储接口是用户和存储节点之间进行数据交互的桥梁。
云存储技术支持多种存储接口，如文件存储接口（如NFS、SMB）、块存储接口（如iSCSI、FC）、对象存储接口（如S3、Swift）等。
存储接口可以根据用户需求选择，提供不同级别的数据访问能力。
3.存储控制器：存储控制器是对存储节点进行管理和控制的组件。
存储控制器负责存储资源的分配和调度，数据的复制和迁移，以及数据的一致性和安全性控制。
在分布式存储架构中，存储控制器还负责数据的分布和复制策略，实现数据的负载均衡和容错性。
4.存储管理平台：存储管理平台是对整个云存储系统进行集中管理和监控的工具。
操作系统中的多级存储体系
现代操作系统中的多级存储体系摘要：分析现代操作系统的多级存储体系与存储结构，同时对各个层次之间进行比较，探讨实现资源组合和效率提升以达到既定需求的最优方法。
关键词：存储器分层虚拟内存高速缓存辅助存储器主存储器引言：目前在计算机系统中通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统。
从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的容量，而其成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。
存储器系统的固有矛盾现代计算机存储器的设计目标可以归纳成三个问题：容量，速度和价格。
这三个重要特性间存在着一定的折中，任何一种单一的存储装置，都无法同时从速度与容量两方面，满足用户的需求。
在任何时候，实现存储器系统会用到各种各样的技术以达到满足性能的需求，同时也需使用昂贵且容量相对小而具有快速存取时间的存储器。
现代计算机技术采用存储器的层次结构以解决这一难题，实际上它们组成了一个速度由快到慢，容量由小到大的存储装置层次。
局部性原理容量较大，价格较便宜的慢速存储器是容量较小，价格较贵的快速存储器的后备。
这种存储器的层次结构能够成功的关键在于处理器访问存储器的频率递减。
在执行程序期间，处理器的指令存储访问和数据存储访问呈现簇状，典型的程序包括许多迭代循环和子程序，一旦程序进入一个循环或子程序执行，就会重复访问一个小范围的指令集合。
同理，对表和数组的操作涉及到存取一簇数据，经过很长一段时间，程序访问的簇会改变，但在较短的时间内，处理器主要访问存储器中固定的簇。
因此，可以通过层次组织数据，使得随着组织层次的递减，各层次的访问比例也依次递减。
以二级存储器为例，让第二级存储器包含所有的指令和数据，程序当前的访问簇暂时存放在第一级存储器中。
有时第一级存储器中的某个簇要放到第二级存储器中，以便为新的簇进入第一级存储器让出空间。
总的来说，计算机系统进行信息处理的过程就是执行程序的过程，这时，CPU 需要频繁地与内存进行数据交换，包括取指令代码及数据的读写操作。
存储系统llc工作原理
存储系统llc工作原理存储系统（Storage System）是指负责存储、访问、管理数据的硬件和软件系统的总称，是企业中不可或缺的重要基础设施。
存储系统通过将数据存储到硬盘、磁带或闪存中，实现对数据的长期保存和管理。
其中，存储系统llc是一种针对储存系统开发的存储解决方案，旨在提升存储服务效率、可靠性和安全性。
存储系统llc的原理是基于物理存储器的管理和控制，它通过多种技术手段来增强系统的性能和可靠性，如数据压缩，数据加密，数据检查和修复等等。
下面我们将从以下几个方面来介绍存储系统llc的工作原理。
一、硬件架构在存储系统llc的硬件架构中，主要包括存储控制器、磁盘阵列、高速缓存、网络访问控制等多个组件。
其中存储控制器是指存储管理系统的重心模块，负责整个存储网络的控制、存储池的管理、数据加密、文件系统的管理等。
磁盘阵列则是存储系统llc的核心部位，将由多块硬盘组成的磁盘数组建立在一个物理池中，通过并行读写技术实现数据纠错、读取和写入操作。
高速缓存则是指预先在存储系统中缓存的数据，可减少读写延迟时间。
网络访问控制则是指负责存储系统与网络之间的通信和调度的设备，能够通过带宽优化、故障转移等技术，增强存储系统的性能和可用性。
二、负载均衡和容错机制存储系统llc采用负载均衡机制，以提高性能和可用性。
负载均衡技术能够根据不同的请求类型、数据类型、网络流量等，智能识别服务器繁忙情况，将负载均衡到其它可用服务器。
此外，存储系统llc也配备了多种的容错机制，如磁盘冗余阵列（RAID）、数据备份、数据镜像等等。
其中，RAID则是虚拟化存储设备，将多个硬盘组成一个逻辑存储单元，保证了存储数据的冗余和可用性。
三、数据管理存储系统llc集成了数据检查和修复功能，能够帮助管理人员快速修复硬件故障、避免数据丢失，提高数据检索速度和正确性。
在系统中增加数据压缩和加密技术，能够对数据进行压缩、加密、解密等操作，增强数据安全性和隐私保护措施。
硬盘的存储原理和内部架构
硬盘的存储原理和内部架构2012—11-19 21:47:21分类：服务器与存储本来想写个文件系统的专题，结果发现对硬盘的内部架构和存储原理还是比较模糊，因为不了解“一点”硬盘的存储原理对文件系统的认识老是感觉镜花水月，不踏实。
经过搜集整理资料就由了本文的问世。
借用Bean_lee兄一句话:成果和荣耀归于前辈。
首先,让我们看一下硬盘的发展史：•1956年9月13日，IBM的IBM 350 RAMAC （Random Access Method of Accounting andControl）是现代硬盘的雏形,整个硬盘需要50个直径为24英寸表面涂有磁浆的盘片，它相当于两个冰箱的体积,不过其存储容量只有5MB。
•1971年，IBM开始采用一种名叫Merlin的技术生产硬盘，这种技术据称能使硬盘头更好地在盘片上索引。
•1973年，IBM 3340问世,主流采用采用红色。
这个大家伙每平方英寸存储1.7MB的数据，在当时已经创了一个纪录.许多公司共享这些系统，需要时按照时间和存储空间租用它。
租赁价值为7。
81美元每兆，这个价格比当时汽油的价格还贵38%。
它拥有“温彻斯特"这个绰号，也就是我们现在所熟知的“温氏架构”。
来源于它两个30MB的存储单元，恰好是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量.至此,硬盘的基本架构被确立。
•1979年,IBM发明了Thin Film磁头，使硬盘的数据定位更加准确，因此使得硬盘的密度大幅提升。
•1980年，两位前IBM员工创立的公司开发出5。
25英寸规格的5MB硬盘，这是首款面向台式机的产品，而该公司正是希捷公司(Seagate）公司。
•1982年，日立发布了全球首款容量超过1GB的硬盘。
这就是容量为1。
2GB的H-8598硬盘。
这块硬盘拥有10片14英寸盘片，两个读写磁头.•1980年代末，IBM推出MR（Magneto Resistive 磁阻）技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的存储密度较之前的20Mbpsi（bit/每平方英寸）提高了数十倍,该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。
计算机大话系列书籍 大话存储 大话通信 大话数据结构
计算机大话系列书籍大话存储大话通信大话数据结构摘要：一、计算机大话系列书籍简介1.大话存储2.大话通信3.大话数据结构二、大话存储简介1.存储的基本概念2.存储设备的分类3.存储技术的发展三、大话通信简介1.通信的基本概念2.通信的分类3.通信技术的发展四、大话数据结构简介1.数据结构的基本概念2.常见数据结构的介绍3.数据结构的应用领域正文：计算机大话系列书籍是一套针对计算机科学初学者的科普读物，旨在通过生动有趣的语言、丰富的图解和实例，帮助读者更好地理解计算机科学的基本概念和技术。
其中，《大话存储》、《大话通信》和《大话数据结构》是这个系列的重要组成部分。
《大话存储》从存储的基本概念入手，详细介绍了存储设备、存储技术的发展等方面的内容。
书中通过图解和实例，生动形象地阐述了存储器、磁盘、光盘、U 盘等各种存储设备的原理和特点，让读者对存储有一个全面的认识。
此外，本书还介绍了存储技术的发展趋势，如固态硬盘、云计算等，帮助读者了解存储技术的最新动态。
《大话通信》则从通信的基本概念出发，系统地阐述了通信的分类、通信技术的发展等方面的内容。
书中通过介绍有线通信、无线通信、网络通信等多种通信方式，让读者了解通信技术的多样性和广泛应用。
此外，本书还详细介绍了通信技术的发展趋势，如5G、物联网等，使读者能够紧跟通信技术的发展步伐。
《大话数据结构》从数据结构的基本概念入手，介绍了常见的数据结构，如数组、链表、栈、队列、树、图等。
书中通过丰富的实例和图解，生动地阐述了各种数据结构的原理和应用，使读者能够熟练掌握数据结构的基本知识。
此外，本书还介绍了数据结构在实际应用中的重要性，如在编程、数据库、人工智能等领域的应用，让读者了解数据结构在计算机科学中的广泛应用。
总之，计算机大话系列书籍是一套很好的计算机科学科普读物，既适合计算机初学者入门，也适合广大计算机爱好者拓展知识面。
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片中写入数据的过程
的通病
05 3 .1 0 .5 N AN D 与
NOR
06 3 . 1 0 . 6 S S D 给 自己
开的五剂良药
3 磁盘大挪 移——磁 盘原理与 技术详解
3.10 固态存储介质和固态硬 盘
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3.10.7 SSD如何 处理Cell损坏
A
3.10.8 SSD的前 景
3.4.1 IDE 硬盘接口
1
3.4.2 SATA 硬盘接口
2
3.4 硬盘接口技术
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.6.1 磁盘控制器
A
3.6.2 驱动器控制电 路
B
3.6.3 磁盘控制器驱 动程序
C
3.6 磁盘控制器、驱动器控制 电路和磁盘控制器驱动程序
3 磁盘大挪 移——磁盘原 理与技术详解
3.9 磁盘的IOPS和传输带宽 （吞吐量）
3 磁盘大挪 移——磁 盘原理与 技术详解
3.10 固态存储介质和固态硬 盘
https:///
01 3 . 1 0 . 1 S S D 固 态硬 02 3 . 1 0 . 2 从 F l a s h 芯
盘的硬件组成
片读取数据的过程
03 3 . 1 0 . 3 向 F l a s h 芯 04 3 . 1 0 . 4 F l a s h 芯 片
1.1 存储历史
1.2 信息、数据和数据 存储
1.3 用计算机来处理信 息、保存数据
1.2.1 信息 1.2.2 什么是数据
1.2.3 数据存储
08
2 IO大法——走进计算机IO世界
2 IO大法——走进计算机IO世界
2.1 IO的通路—— 总线
2.2 计算机内部通 信
2.2.1 IO总线是否可 以看作网络 2.2.2 CPU、内存和 磁盘之间通过网络来 通信
5.1 操作系统中 RAID的实现和配置
5.2 RAID卡
5.3 磁盘阵列 5.4 虚拟磁盘
5.5 卷管理层
5.6 大话文件系统
5 降龙传说——RAID、虚拟 磁盘、卷和文件系统实战
5.7 文件系统中的IO方 式
5 降龙传说— —RAID、虚 拟磁盘、卷和 文件系统实战
5.1 操作系统中RAID的实现 和配置
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01
5.1.1 Windows Server 2003高级 磁盘管理
02
5.1.2 Linux下 软RAID 配置示例
5 降龙传说—— RAID、虚拟磁盘、 卷和文件系统实战
5.3 磁盘阵列
01
5.3.1 RAID 50
02
5.3.2 RAID 10和RAID 01
3.7 内部传输速率和外部 传输速率
3.9 磁盘的IOPS和传输带 宽（吞吐量）
3.11 Memblaze闪存产 品介绍
3.8 并行传输和串行传输
3.10 固态存储介质和固 态硬盘
3.12 小结：网中有网， 网中之网
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.1.1 盘片上的数据 组织
A
3.1.2 硬盘控制电路 简介
1
5.4.1 RAID组的再划分
2
5.4.2 同一通道存在多种类型的 RAID组
3
5.4.3 操作系统如何看待逻辑磁 盘
4
5.4.4 RAID控制器如何管理逻 辑磁盘
5 降龙传说——RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
5.4 虚拟磁盘
5.5.1 有了逻辑盘就万事大 吉了么？
5.5.3 Linux下配置LVM实 例
大话存储：存储 系统底层架构原 理极限剖析(终 极版)
演讲人 2 0 2 1 - 11 - 11
01
作者感言
作者感言
02
序1
序1
03
序2
序2
04
序3
序3
05
序4
序4
06
关于书中的武侠情节
关于书中的武侠情节
07
1 混沌初开——存储系统的前世今生
1 混沌初开——存储系统的前世今生
4.2.1 RAID 0技术详析 4.2.3 RAID 2技术详析 4.2.5 RAID 4技术详析
4.2.2 RAID 1技术详析 4.2.4 RAID 3技术详析 4.2.6 RAID 5技术详析
12
5 降龙传说——RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
5 降龙传说——RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
RAID 4阵式
04
4.1.4
RAID 3阵式
03
4.1.3
RAID 2阵式
02
4.1.2
RAID 1阵式
01
4.1.1
RAID 0阵式
4.1 大话七种RAID武器
4 七星北斗——大话/详解七种 RAID
4.1 大话七种RAID武器
4.1.7 RAID 6阵式
11
4.2 七种RAID技术详解
4.2 七种RAID技术详解
B
3 磁盘大挪 移——磁 盘原理与 技术详解
3.11 Memblaze闪存产品介 绍
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3.11.1 技术能 力
3.11.2 产品能 力
10
4 七星北斗——大话/详解七种RAID
4 七星北斗——大话/详解七种RAID
06
4.1.6 RAID 5阵式
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4.1.5
5.5.5 低级VM和高级VM
5.5.2 深入卷管理层
5.5.4 卷管理软件的实现
5.5.6 VxVM卷管理软件配 置简介
5 降龙传说——RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
2.3 网中之网
09
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.1 硬盘结构
3.2 磁盘的通 俗演绎
3.3 磁盘相关 高层技术
3.4 硬盘接口 技术
3.5 SCSI硬 盘接口
3.6 磁盘控制 器、驱动器控 制电路和磁盘 控制器驱动程
序
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.7 内部传输速率和外部传 输速率
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3.7.1 内部 传输速率
1
3.7.2 外部 传输速率
2
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.8.1 并 行传输
3.8.2 串 行传输
3.8 并行传输和串行传输
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
3.9.1 IOPS
3.9.2 传 输带宽
B
3.1.3 磁盘的IO单位
C3.1 硬盘结构3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
0
0
1
2
3.3.1 磁盘 中的队列
3.3.2 无序
技术
传输技术
0
0
0
3
4
5
3.3 磁盘相关高层技术
3.3.3 几种 可控磁头扫 描方式概论
3.3.4 关于 磁盘缓存
3.3.5 影响 磁盘性能
的因素
3 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解