04 硬盘接口及操作系统

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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)

• 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。

• 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。

• 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

• 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 + SATA==> 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

• 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

• 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

• 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

• 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

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

• 分时操作系统特征

python
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?👇👇👇👇)

js
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)
2. 当一个进程遇到 I / O 堵塞 (I/ O 操作) 时要切