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【Linux】磁盘类型设备驱动介绍

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【Linux】磁盘类型设备驱动介绍

【IDE】

  IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器 。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造
起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容 。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

        IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。以上是传统的并行ATA传输方式,后来又出现了串行ATA(Serial ATA,简称SATA),其最大数据传输率更进一步提高到了150MB/sec,将来还会提高到300MB/sec,而且其接口非常小巧,排线也很细,有利于机箱内部空气流动从而加强散热效果,也使机箱内部显得不太凌乱。与并行ATA相比,SATA还有一大优点就是支持热插拔。

【SATA】
  SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDF Fall 2001大会上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300Mb/s和600Mb/s)。从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。

【SCSI】
  SCSI小型计算机系统接口(英语:Small Computer System Interface; 简写:SCSI),一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。 SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准
【DAS】
  DAS(Direct Attached Storage—直接附加存储)是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。
适用环境:
1)服务器在地理分布上很分散,通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);
2)存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”)上时;
3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储器上,群件应用和一些邮件服务也包括在内。
当服务器在地理上比较分散,很难通过远程连接进行互连时,直接连接存储是比较好的解决方案,甚至可能是唯一的解决方案。利用直接连接存储的另一个原因也可能是企业决定继续保留已有的传输速率并不很高的网络系统。
局限:
  直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等),数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机(库),数据备份通常占用服务器主机资源20-30%,因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行,以免影响正常业务系统的运行。
直连式存储的数据量越大,备份和恢复的时间就越长,对服务器硬件的依赖性和影响就越大。
直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接,带宽为10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等,随着服务器CPU的处理能力越来越强,存储硬盘空间越来越大,阵列的硬盘数量越来越多,SCSI通道将会成为IO瓶颈;服务器主机SCSI ID资源有限,能够建立的SCSI通道连接有限。
无论直连式存储还是服务器主机的扩展,从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster),或存储阵列容量的扩展,都会造成业务系统的停机,从而给企业带来经济损失,对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统,这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展,只能由原设备厂商提供,往往受原设备厂商限制。

【NAS】
  NAS(Network Attached Storage—网络附加存储)即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网),连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法,它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。需要共享大型CAD文档的工程小组就是典型的例子。
        NAS产品包括存储器件(例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和集成在一起的简易服务器,可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。简易服务器经优化设计,可以完成一系列简化的功能,例如文档存储及服务、电子邮件、互联网缓存等等。集成在NAS设备中的简易服务器可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。
这种方法从两方面改善了数据的可用性。第一,即使相应的应用服务器不再工作了,仍然可以读出数据。第二,简易服务器本身不会崩溃,因为它避免了引起服务器崩溃的首要原因,即应用软件引起的问题。
优点:
NAS产品具有几个引人注意的优点。
  首先,NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台,用户通过网络支持协议可进入相同的文档,因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内。
  其次,NAS设备的物理位置同样是灵活的。它们可放置在工作组内,靠近数据中心的应用服务器,或者也可放在其他地点,通过物理链路与网络连接起来。无需应用服务器的干预,NAS设备允许用户在网络上存取数据,这样既可减小CPU的开销,也能显著改善网络的性能。
局限:
  NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题,即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同,NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外,还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。

【SAN】
  存储区域网络(Storage Area Network,简称SAN)采用光纤通道(Fibre Channel ,简称FC)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准(但各个厂商的光纤交换技术不完全相同,其服务器和SAN存储有兼容性的要求)。
SAN专注于企业级存储的特有问题。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制,以及小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案,这是因为SAN便于集成,能改善数据可用性及网络性能,而且还可以减轻管理作业。
优点:
  SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是,随着存储容量的爆炸性增长,SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。
SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,这样不管数据置放在那里,服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口,SAN还具有更高的带宽。
因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化,特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点,光纤接口提供了10公里的连接长度,这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
适用环境:
  SAN主要用于存储量大的工作环境,如ISP、银行等,成本高、标准尚未确定等问题影响了SAN的市场,不过,随着这些用户业务量的增大,SAN也有着广泛的应用前景。

设备文件分为两种:块设备文件(b)和字符设备文件(c)

设备文件一般存放在/dev目录下,对常见设备文件作如下说明:
/dev/hd[a-t]:IDE设备
/dev/sd[a-z]:SCSI设备
/dev/fd[0-7]:标准软驱
/dev/md[0-31]:软raid设备
/dev/loop[0-7]:本地回环设备
/dev/ram[0-15]:内存
/dev/null:无限数据接收设备,相当于黑洞
/dev/zero:无限零资源
/dev/tty[0-63]:虚拟终端
/dev/ttyS[0-3]:串口
/dev/lp[0-3]:并口
/dev/console:控制台
/dev/fb[0-31]:framebuffer
/dev/cdrom => /dev/hdc
/dev/modem => /dev/ttyS[0-9]
/dev/pilot => /dev/ttyS[0-9]
/dev/random:随机数设备
/dev/urandom:随机数设备

【Linux】磁盘类型设备驱动介绍

【IDE】

  IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器 。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造
起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容 。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。

        IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。以上是传统的并行ATA传输方式,后来又出现了串行ATA(Serial ATA,简称SATA),其最大数据传输率更进一步提高到了150MB/sec,将来还会提高到300MB/sec,而且其接口非常小巧,排线也很细,有利于机箱内部空气流动从而加强散热效果,也使机箱内部显得不太凌乱。与并行ATA相比,SATA还有一大优点就是支持热插拔。

【SATA】
  SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDF Fall 2001大会上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300Mb/s和600Mb/s)。从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。

【SCSI】
  SCSI小型计算机系统接口(英语:Small Computer System Interface; 简写:SCSI),一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。 SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准
【DAS】
  DAS(Direct Attached Storage—直接附加存储)是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。
适用环境:
1)服务器在地理分布上很分散,通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);
2)存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”)上时;
3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储器上,群件应用和一些邮件服务也包括在内。
当服务器在地理上比较分散,很难通过远程连接进行互连时,直接连接存储是比较好的解决方案,甚至可能是唯一的解决方案。利用直接连接存储的另一个原因也可能是企业决定继续保留已有的传输速率并不很高的网络系统。
局限:
  直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等),数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机(库),数据备份通常占用服务器主机资源20-30%,因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行,以免影响正常业务系统的运行。
直连式存储的数据量越大,备份和恢复的时间就越长,对服务器硬件的依赖性和影响就越大。
直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接,带宽为10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等,随着服务器CPU的处理能力越来越强,存储硬盘空间越来越大,阵列的硬盘数量越来越多,SCSI通道将会成为IO瓶颈;服务器主机SCSI ID资源有限,能够建立的SCSI通道连接有限。
无论直连式存储还是服务器主机的扩展,从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster),或存储阵列容量的扩展,都会造成业务系统的停机,从而给企业带来经济损失,对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统,这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展,只能由原设备厂商提供,往往受原设备厂商限制。

【NAS】
  NAS(Network Attached Storage—网络附加存储)即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网),连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法,它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。需要共享大型CAD文档的工程小组就是典型的例子。
        NAS产品包括存储器件(例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和集成在一起的简易服务器,可用于实现涉及文件存取及管理的所有功能。简易服务器经优化设计,可以完成一系列简化的功能,例如文档存储及服务、电子邮件、互联网缓存等等。集成在NAS设备中的简易服务器可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。
这种方法从两方面改善了数据的可用性。第一,即使相应的应用服务器不再工作了,仍然可以读出数据。第二,简易服务器本身不会崩溃,因为它避免了引起服务器崩溃的首要原因,即应用软件引起的问题。
优点:
NAS产品具有几个引人注意的优点。
  首先,NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台,用户通过网络支持协议可进入相同的文档,因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内。
  其次,NAS设备的物理位置同样是灵活的。它们可放置在工作组内,靠近数据中心的应用服务器,或者也可放在其他地点,通过物理链路与网络连接起来。无需应用服务器的干预,NAS设备允许用户在网络上存取数据,这样既可减小CPU的开销,也能显著改善网络的性能。
局限:
  NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题,即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同,NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外,还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。

【SAN】
  存储区域网络(Storage Area Network,简称SAN)采用光纤通道(Fibre Channel ,简称FC)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准(但各个厂商的光纤交换技术不完全相同,其服务器和SAN存储有兼容性的要求)。
SAN专注于企业级存储的特有问题。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制,以及小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案,这是因为SAN便于集成,能改善数据可用性及网络性能,而且还可以减轻管理作业。
优点:
  SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是,随着存储容量的爆炸性增长,SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。
SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,这样不管数据置放在那里,服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口,SAN还具有更高的带宽。
因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化,特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点,光纤接口提供了10公里的连接长度,这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
适用环境:
  SAN主要用于存储量大的工作环境,如ISP、银行等,成本高、标准尚未确定等问题影响了SAN的市场,不过,随着这些用户业务量的增大,SAN也有着广泛的应用前景。

设备文件分为两种:块设备文件(b)和字符设备文件(c)

设备文件一般存放在/dev目录下,对常见设备文件作如下说明:
/dev/hd[a-t]:IDE设备
/dev/sd[a-z]:SCSI设备
/dev/fd[0-7]:标准软驱
/dev/md[0-31]:软raid设备
/dev/loop[0-7]:本地回环设备
/dev/ram[0-15]:内存
/dev/null:无限数据接收设备,相当于黑洞
/dev/zero:无限零资源
/dev/tty[0-63]:虚拟终端
/dev/ttyS[0-3]:串口
/dev/lp[0-3]:并口
/dev/console:控制台
/dev/fb[0-31]:framebuffer
/dev/cdrom => /dev/hdc
/dev/modem => /dev/ttyS[0-9]
/dev/pilot => /dev/ttyS[0-9]
/dev/random:随机数设备
/dev/urandom:随机数设备

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