概述
本篇我們先談談單機存儲。單機存儲系統是單機存儲引擎的一種封裝，對外提供文件、鍵值、表格或者關係模型。學計算機專業的同學應該都學過關係數據庫吧，單機存儲的理論其實基本來源於關係數據庫。本篇會從CPU、IO、網絡等硬件基礎知識及性能參數、接着介紹主流單機存儲引擎。其中，哈希存儲引擎是哈希表的持久化實現，B樹存儲引擎是B樹的持久化實現，而LSM樹(Log Structure Merge Tree)存儲引擎採用批量轉儲技術避免磁盤隨機寫入，這些都是從物理結構研究存儲。本篇大家將再度學習關係型數據庫理論基礎，包括事務、併發控制、故障恢復、數據壓縮等。
CPU架構
早期的CPU爲單核芯片，提高單核會產生過多的熱量且無法帶來相應的性能改善。因此，現代服務器基本多核或多個CPU。經典的多CPU架構爲對稱多處理結構SMP。
IO總線
典型的南、北架構，北橋芯片通過前端總線與CPU相連，內存模塊以及PCI-E設備（如高端的SSD設備）掛接在被橋上。北橋與南橋之間通過DMI連接，DMI的帶寬爲1GB/s，網卡，硬盤以及中低端固態盤掛接在南橋上。
網絡拓撲
傳統數據中心網絡拓撲：接入層（Edge），中間是匯聚層（Aggregation），上面是核心層（Core）。典型的接入層交換機包含48個1Gb端口以及4個10Gb上行端口，匯聚層以及核心層的交換機包含128個10Gb的端口。傳統三層結構的問題在於可能有很多接入層的交換機接到匯聚層，很多的匯聚層交換機接到核心層。同一個接入層下的服務器之間帶寬爲1Gb，不同接入層交換機下的服務器之間的帶寬小於1Gb。
Google在2008年的時候將網絡改造爲扁平化拓撲結構，即三級CLOS網絡，同一個集羣內最多支持20480臺服務器，且任何兩臺都有1Gb帶寬。
性能參數
SSD單位成本提供的IOPS比傳統的SAS或者SATA磁盤都要大得多，而且SSD功耗低，更加環保，適合小數據量並且對性能要求更高的場景。當然內存IOPS是千萬級的。
存儲層次架構
從 分佈式系統的角度看，整個集羣中所有服務器 上的存儲介質（ 內存、機械 硬盤，SSD）構成一個整體，其他服務器上的存儲介質與本機存儲介質一樣都是可訪問的，區別僅僅在於需要額外的網絡傳輸 及網絡協議棧等訪問開銷。
存儲系統的性能主要包括兩個維度：吞吐量以及訪問延時，設計系統時要求能夠在保證訪問延時的基礎上，通過最低的成本實現儘可能高的吞吐量。磁盤和SSD的訪問延時差別很大，但帶寬差別不大，因此， 磁盤 適合 大塊 順序 訪問 的 存儲 系統，SSD適合隨機訪問較多或者對延時比較敏感的關鍵系統。二者也常常組合在一起進行混合存儲，熱數據（訪問 頻繁）存儲到SSD中，冷數據（訪問不頻繁）存儲到磁盤中。