SRE 的硬體通識課：MiB vs MB、Cat6 vs Cat5e、NVMe vs SAS 到底差在哪？
1. 單位戰爭：行銷 vs 工程
這是最混亂的地方，因為 「賣硬體的人」 和 「寫作業系統的人」 用的是不同的數學。
b (bit) vs B (Byte)
這是網路與儲存的最大差異。
- b (bit, 位元)： 資料的最小單位 (0 或 1)。網路傳輸通常用這個。
- B (Byte, 位元組)： 1 Byte = 8 bits。檔案儲存通常用這個。
SRE 換算口訣： 如果中華電信跟你說網速 100 Mbps (Megabits per sec)， 你的實際下載速度極限是
100 / 8= 12.5 MB/s (Megabytes per sec)。
十進位 (SI) vs 二進位 (IEC)
這是為什麼你的硬碟容量總是「縮水」的原因。
| 單位 | 全名 | 定義 | 誰在用？ |
|---|---|---|---|
| MB | Megabyte | $1000^2$ ($10^6$) | 硬碟廠商、MacOS、網路頻寬 |
| MiB | Mebibyte | $1024^2$ ($2^20$) | Windows、Linux (free -m)、記憶體 |
災難現場：
你買了一顆 1TB (Terabyte) 的硬碟，廠商意思是 $1,000,000,000,000$ Bytes。
但你的 Linux 系統用 TiB (Tebibyte) 來算，$1,000,000,000,000 / 1024 / 1024 / 1024 / 1024 \approx$ 0.909 TiB。
所以你在 df -h 看到 931G 是正常的，硬碟沒壞。
Grafana 監控設定：
- 監控 流量 (Throughput) 時，Unit 請選
bits/sec(SI)。 - 監控 記憶體 (RAM) 時，Unit 請選
bytes (IEC)(也就是 MiB/GiB)。
2. 網路線：不是能插進去就好
在機房接線時，拿錯線會讓你的 10G Switch 瞬間降級成 1G，甚至一直 Flapping (瞬斷)。
| 線材標準 | 頻寬極限 | 頻率 | 建議用途 | SRE 點評 |
|---|---|---|---|---|
| Cat 5e | 1 Gbps | 100 MHz | 一般辦公室、舊大樓 | 基本款，如果你跑 1G 都跑不滿，檢查是不是拿到了更古老的 Cat5。 |
| Cat 6 | 10 Gbps* | 250 MHz | 機櫃內短距離、家用 | *註：10G 只能跑 55米以內。短距離 CP 值最高。 |
| Cat 6a | 10 Gbps | 500 MHz | 資料中心標準 | 支援完整的 100米 10G 傳輸。線比較粗、比較硬。 |
| Cat 7/8 | 40 Gbps+ | 高頻 | 特殊用途 | 通常資料中心跑 40G/100G 會直接改用 光纖 (Fiber) 或 DAC (Direct Attach Copper) 線，很少用這種網路線。 |
關鍵字：UTP vs STP
- UTP (Unshielded)： 無遮蔽，線比較軟，便宜。
- STP/FTP (Shielded)： 有金屬遮蔽層，抗干擾。機房強烈建議用這種，因為電源線跟網路線通常都綁在一起，會有電磁干擾。
3. 硬碟介面：SATA, SAS, NVMe
在規劃 Elasticsearch 或 Kafka 架構時，選錯硬碟介面是致命傷。
HDD (傳統硬碟) vs SSD (固態硬碟)
- HDD: 便宜、容量大、慢。適合 Cold/Warm Data。
- SSD: 貴、快。適合 Hot Data。
但重點在於 「介面 (Interface)」，也就是資料走的「高速公路」。
1. SATA (Serial ATA)
- 極限： ~600 MB/s (受限於 AHCI 協定)。
- 場景： 你的筆電、家用 PC、備份用的 Server。
- 問題： 就算你買了超快的 SSD，接在 SATA 上，速度就被鎖死在 600 MB/s。
2. SAS (Serial Attached SCSI)
- 極限： 12 Gbps (~1500 MB/s)。
- 場景： 企業級儲存陣列。
- 特點： 雖然速度不是最快，但極度穩定，支援雙埠 (Dual Port) 備援，一顆硬碟壞了可以無縫切換。銀行核心系統最愛。
3. NVMe (Non-Volatile Memory express)
- 極限： 3500 MB/s ~ 7000 MB/s (PCIe 3.0/4.0)。
- 本質： 它不走 SATA 通道，它直接走 PCIe 通道 直通 CPU。
- 場景： Elasticsearch Hot Node、高效能資料庫。
- SRE 須知： 處理高 IOPS (每秒讀寫次數) 需求時，唯一的選擇就是 NVMe SSD。不要拿 SATA SSD 來扛高併發。
結論：規格決定架構
下次當你覺得「系統好慢」時，先別急著改 Code，檢查一下底層：
- 監控單位對了嗎？ 是看 Bits 還是 Bytes？
- 線材對了嗎？ 跑 10G 用了 Cat5e 嗎？
- IO 瓶頸在哪？ 把高頻寫入的 Kafka 放在 SATA HDD 上了嗎？
搞懂這些物理限制，軟體架構才能發揮真正的效能。