计算机硬盘接口及操作系统

一.硬盘的接口

1.接口类型

  • IDE并口

IDE代表着硬盘的一种类型，IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器。(现在已经被淘汰)

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  • SATA串口 (常用)

使用SATA接口的硬盘又叫串口硬盘，是现在和未来的PC机硬盘主流趋势。

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  • SCSI

SCSI接口具有应用范围广，多任务，带宽大CPU占用率低以及热插拔等优点。

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  • SAS(SATA + SCSI) (常用)

SAS的接口技术可以向下兼容SATA，但反过来SATA系统并不兼容SAS

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  • 光纤通道 (常用)

光纤通道接口，光纤通道是为向服务器这样的多硬盘系统环境而设计的
有热插拔性，高速带宽，远程连接，连接设备数量大等特点。

2.硬盘与接口的搭配

  • SSD + SAS =====>土豪搭配

  • SSD + SATA ====>常规搭配, 对速度有特殊要求

  • 机械硬盘 + SAS===>常规搭配, 比较核心的业务使用, 对速度的要求常规

  • 机械硬盘 + STAT==>一般用于公司内部服务(慢一点没事)

3.Raid卡(阵列卡) 介绍

它其实是一种技术，叫做磁盘冗余阵列

  • raid 0 : 至少需要一块盘

容量 : n 块盘合在一起的总容量
性能 : 理论上是n块盘合在一起的读写速度, 实际上要略低一些
冗余性 ：不允许坏任何一块盘
场合 ：追求读写性能，但是对数据安全性没有啥要求，例如集群服务器
特点 ：追求速度，不考虑数据安全

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  • raid 1 : 只能两块盘

容量 ：1 块盘的容量
性能 ：几乎就是一块盘的读写速度
冗余性 ：可以坏一块盘，另外一块盘有完整的数据
场合 ：对数据安全性有要求，对读写速度没有特殊要求，例如服务器的系统盘
特点 ：追求数据安全，不考虑速度

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  • raid 5 : 至少3块盘, 两两进行奇偶校验

#介于 Raid 0 与 Raid 1 之间的折中方案
//两两之间奇偶校验--->异或运算, 相同结果为0, 不同结果为1.
容量 ：废掉1块盘的容量，等量盘的情况下，容量低于raid0
性能 ：读写速度  raid 0 > raid 5 > raid 1
冗余性 ：可以坏一块盘，其余两块盘可以通过奇偶校验推导出坏盘的数据
场合 ：一般的场合都可以使用

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  • raid 10 : 至少四块盘

raid 1和raid 0的整合的产物，兼顾了raid 1的数据安全性与raid 0的性能，但是成本大幅度提升
通常用于数据库服务器

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  • 优化读写的基本原则

1. 针对读操作, 数据能从内存取就不要从硬盘
2. 针对写操作, 在内存中攒一波再写入硬盘

二.操作系统的发展史

操作系统最核心的概念就是进程

  • 串行: 多个任务是一个运行完再运行下一个

  • 并发: 多个任务看起来是同时运行的

1.第一代计算机

  • 真空管

2.第二代计算机 (了解)

批处理系统(串行)

  • 从字面上理解，就是一批一批的处理任务的一种系统

  • 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. 整个过程需要人去参与程序的放置//(这是以前,现在不需要)
    2. 让程序员明显的感觉到等待(要等到其他所有用户的程序跑完了才能看到结果)
    3. 程序的运行是串行

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3.第三代计算机 (重点)

分时操作系统 CTTS (并发)

  • 多用户多任务

  • 应用多道技术来实现多个任务的并发的运行

  • 分时操作系统将CPU的时间划分成若干个片段，称为时间片，操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务 ,

由于时间间隔很短,每个用户的感觉就像他独占计算机一样

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  • 分时操作系统特征

    交互性: 用户与系统进行人机交互
多路性: 多用户在各自终端上使用同一CPU
独立性: 用户可彼此独立操作, 互不干扰, 互补混淆
及时性: 用户在短时间内可得到系统的及时回应

  • 分时系统主要运用的领域

    PC以及服务器都是采用这种运行模式, 即把CPU的运行分成若干个时间片分别处理不同的运算请求.

3.两者不同点

  • 批处理系统没有人机交互, 而分时操作系统允许多个用户同时使用

  • 批处理系统允许程序长时间占用CPU, 而分时操作系统不允许

4.多道技术

多道技术指的是多个程序

4.1为什么要有多道技术?

  • 针对单核实现并发效果

现在的主机一般是多核, 每个核都会利用多道技术
比如有4个cpu，运行在cpu1的某个程序遇到I/O阻塞，会等到I/O结束再重新调度，调度到4个cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定。

4.2.复用

  • 空间上的复用: 在内存里同时跑进多个程序(进程)

  • 时间上的复用: 多个进程复用CPU的时间片(让CPU在多个进程之间来回切换,什么时候切呢?👇👇👇)

    1.当一个进程占用CPU的时间过长要切(被操作系统剥夺对CPU的执行权限)(这里是为了保证并发效果).  (降低了效率)
2.当一个进程遇到I/O堵塞(I/O操作)时要切.  (提升了效率)

ps:多个进程的内存空间是互相隔离的，而且是物理隔离(安全性)