正式班D5

2020.10.10星期六　　正式班D5

一、上节课复习

1、硬盘分类

​ 1、机械磁盘

​ io时间=平均寻道时间+平均延迟时间

​ buffer：写缓冲区

​ cache：都缓存

​ 2、固态硬盘

2、内核态和用户态

​ 内核态：操作系统正在控制硬件

​ 用户态：正在运行应用程序

二、今日内容

1、硬盘接口

1. IDE并口

   并口IDE，即早期的PATA接口。

   在传输数据和信号时总线是复用的，传输速率会受到一定限制。

   如果提高传输速率，传输的数据和信号会产生干扰导致错误。

   

2. SCSI

   SCSI主要用于服务器，广泛用于小型机的高速数据传输技术。

   

3. SATA串口

   串行ATA接口，是将主机总线适配器连接到大容量存储设备（如硬盘驱动器、光驱、固态驱动器）的计算机总线接口。串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备更强的纠错能力，还具有结构简单、支持热插拔的优点，目前是桌面硬盘的主力接口。

   

4. SAS（SATA+SCSI）

   SAS即串行连接SCSI，与SATA硬盘都采用串行技术以获得蘅皋的传输速度，并通过缩短连接改善内部空间。此接口改善了存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。

   

5. 光纤通道

   光纤通道主要用于高端服务器场景，价格昂贵。最初是专门为网络系统设计的，随着存储系统速度的需求才逐渐应用到硬盘系统中。

SSD+SAS===》土豪

SSD+SATA==》对速度要求较高的常规组合

HDD+SAS==》对速度没要求的常规组合

HDD+SATA=》企业内部使用，对速度要求较低

1. 高并发场景下：冷热数据区分对待

   1. 热数据：用户经常访问的数据

      冷数据：不经常被用户访问

   2. 热点数据：SSD+SAS或SSD+SATA(最好SSD+SAS)

      冷数据：HDD+SAS，资金不够HDD+SATA

2、RAID

阵列卡（RAID卡）的好处：

1. 把所有硬盘容量加在一起

2. 可以让数据更安全

3. 可以获得更高的性能

（1）RAID0

（2）RAID1

（3）RAID5

（4）RAID10

（5）RAID01

在盘数相同情况下各种RAID对比：

冗余好到坏：RAID1>RAID10>RAID5>RAID0

读写性能好到坏：RAID0>RAID10>RAID5>RAID1

成本高到低：RAID10>RAID1>RAID5>RAID0

适用于互联网公司的RAID级别使用：

1. 单台服务器，很重要，盘不多，系统盘===》RAID1
2. 数据库/存储服务器，主库-->RAID10，从库-->RAID5/RAID0（为了维护成本用RAID10）
3. web服务器，如果没有太多数据的话===》RAID5/RAID0（单盘）
4. 有多台监控/应用服务器===》RAID0/RAID5

3、计算机体系三层结构优化

1、三层结构：应用程序、操作系统、计算机硬件

2、运维职责：①7* 24 *365持续提供服务，不宕机（做好监控）②备份③优化

3、优化思路：尽量让用户从内存中读数据而不是硬盘，优化核心是磁盘和内存的使用比例优化

4、优化方案：①硬件优化==》缓存、集群②操作系统内核优化③应用程序优化④网络优化

4、操作系统发展史

批处理系统-->分时操作系统-->unix-->Linux

多道技术==》（进程、线程）并发

操作系统的核心==》进程（一个程序的运行过程，指操作系统控制硬件来运行程序的过程）

1、第一代计算机（1940~1955）：真空管和穿孔卡片

2、第二代计算机（1955~1965）：晶体管和批处理系统

​ 一次只把一个/道程序读入内存，运行完毕后再执行下一个程序，没有并发，称之为串行。

​ 优点：充分利用了计算机资源

​ 缺点：①整个过程需要人参与

​ ②让程序员明显感觉到等待

​ ③程序的运行是串行

3、第三代计算机（1965~1980）：集成电路芯片和多道程序设计

串行：多个任务是一个运行完后再运行下一个

并发：多个任务看起来是同时运行的

多道技术：多道技术中的多道指的是多个程序，多道技术的实现是为了解决多个程序竞争或者说共享同一个资源（比如cpu）的有序调度问题，解决方式即多路复用，多路复用分为时间上的复用和空间上的复用。

1、空间上的复用：将内存分为几部分，每个部分放入一个程序，这样，同一时间内存中就有了多道程序。

2、时间上的复用：当一个程序在等待I/O时，另一个程序可以使用cpu，如果内存中可以同时存放足够多的程序，则cpu的利用率可以接近100%，类似于我们小学数学所学的统筹方法。

多个进程的内存空间是相互隔离的，且是物理隔离。否则会丧失安全性和稳定性。

兼容分时系统CTSS：多用户多任务。应用多道技术来实现多个任务的并发运行。

Ken Thompson开发了一个简易的，单用户版本的MULTICS（分时操作系统），也就是后来的UNIX系统。