NAS学习——文件系统及硬盘接口协议

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文件系统分类及功能


一、文件系统分类

1、ZFS: 支持快照、压缩和去重功能,适合对数据可靠性要求高的企业用户,资源占用率较高🪫🪫,建议每TB存储配备1 GB内存,最低推荐8 GB内存起步,像是N 150这样的低功耗主机刚刚碰到及格线。

2、Btrfs: 支持快照、同子卷内复制文件效率高,大规模高负载稳定性较弱,适合有备份需求的,定期做快照与版本控制的轻家庭用户💒

3、ext4: 不支持快照、数据压缩或数据校验等高级功能,成熟度高、稳定性强、兼容性好,对中小文件读写性能优异。适合资源有限、轻量文件服务或稳定的办公场景🏢

二、ZFS高级功能

1、Scrub一致性检查: 文件系统中损坏的数据块并进行自动修复,确保数据完整性

2、ZFS压缩: 动态压缩数据,不影响性能,适合文档数据库

3、ZFS去重: 智能识别重复数据,内存占用较大并降低写入性能,默认关闭

三、Btrfs——子卷🛖

1、子卷: 同一个硬盘或者分区里,虚拟出来的多个小空间,不固定大小,相互独立,但是共享总空间

  例如:1 TB的硬盘💿,建3个子卷,每个都可以使用1 TB,先到先得,子卷可以一键快照,秒级备份,可以设置子卷最大占用空间,防止某个子卷太自私了。

3、Btrfs:原生支持子卷,ZFS里类似的概念叫数据集

硬盘总线协议与接口📀

一、总线

  CPU想与硬盘进行数据交互,就需要建立链路。在电脑里不同设备之间交互数据的链路成为总线。总线也是有一定承载能力的,不可能做到所有的数据秒传,在单位时间内传输的一定数据量我们称为:总线的带宽。

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二、协议

  它规定了两个设备通讯时如何识别对方、如何建立连接、使用的讯号类型、数据编解码方式、数据传输类型、数据传输的方式等等规定,两个设备只有协议一样或完全相容,他们之间才能进行通讯; 所以更高效率的通讯协议可以非常显著的提高两者的沟通效率,反过来,高效率的协议同样需要硬件作为后背的支撑才能实现。

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三、总线、协议、接口

  他们是相辅相成的,通常厂商都会保证这三者处于一个匹配状态,比如说一块性能强大的固态,厂商一定会设计出性能足够强大的协议与总线💪,还有匹配的接口才会推出这款产品,所以大部分时候我们可以不用考虑协议层面与接口层面,只需要看传输总线(接口的速度上限)的承载能力就行。

四、接口类型🛣

1、SATA

  使用SATA传输总线,协议是AHCI,目前几乎所有的2.5寸和3.5寸的机械硬盘使用的都是这个接口。SATA接口分为两部分,长的是供电,短的是数据,目前普及最多的是SATA 3.0,理论带宽是6 Gbps,换算成传输速度就是600 MB/S,加上损耗和干扰,最多跑550 MB/S,所以凡是使用SATA 3总线作为传输载体的硬盘,不管是固态还是机械盘,速率都不可能突破五百多兆每秒🐎

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2、PCIe

  带宽跟版本及长度有关系,就是后面的乘几,乘4的速率就是 X 1 的4倍 ,以此类推;既可以作为总线承担传输通道的存在,也可以直接以接口的形式存在,如果在PCIe插槽安装固态硬盘,使用的就是PCIe总线NVMe协议,目前直接以PCIe为接口的固态硬盘,常见于超高性能等级以及企业级固态硬盘上,民用级固态硬盘大多还是以M.2接口为主。

3、mSATA

  使用的同样是SATA总线,AHCI协议,这个接口在一些老旧笔记本上比较常见,实际就是2.5寸的固态硬盘把外边的壳子拆掉,同样是≥500 MB的速率限制,因为没有提高带宽,速率没有提升,只是单纯的缩小了体积,所以在M.2接口普及后,就被淘汰掉了😭😭

4、M.2

  既可以走SATA总线的AHCI协议 ,跟普通的SATA硬盘没有区别,速率同样会限制在 550 MB/S 左右,就是体积小一点。也可以走PCIe 总线的 AHCI 协议,速率由接口的长度决定,还可以走 PCIe 总线的 NVMe 协议,速率同样由 PCIe 的版本和长度决定。大部分的固态硬盘都是 PCIe3.0 x 4,速率大概是4 GB/s 以内。新出的 PCIe 4.0 x 4 的固态速率上限是 8 GB/s 以内。

  其接口又分为B-Key(豁口在左)和M-Key(豁口在右)两种,B-Key被称为Socket 2,支持SATA总线和PCIe x 2。M-Key则是被称为Socket 3,支持SATA总线和PCIe x 4。🎗️🎗️提醒一下:不能通过 外形去判断M.2支持什么总线和协议,有的主板B-Key可能只能走SATA不能走PCIe总线,具体这个接口能走什么总线,还是得看主板的接口说明🎗️🎗️

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5、SAS

  目前普及比较广的是SAS 3.0,理论带宽是12 Gbps,换算成传输速度就是1.2 GB/S ; 使用SAS总线,走SCSI协议,主要用于服务器,可以理解为SATA加强版,在SATA上增加了更多的功能,并且支持速率更高的SAS总线,SAS接口还有一个特点就是一分多,以满足服务器硬盘柜多硬盘的要求,因为是SATA接口的升级版,所以可以向下兼容SATA硬盘,走AHCI协议。

6、U.2

  在SAS接口上继续改款来的,除了向下兼容SAS还支持SATA,还额外提供了PCIe x 4总线的支持,这个接口也是在服务器和高端HEDT平台上使用的比较多;很多企业级固态使用的都是这种接口。在主板上长的有点像两个USB接口摞起来的形状。

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