存储基础知识一(硬盘)

,技术,总监,E:,硬盘技术,希益丰存储技术培训,教材,之一,2011.3,北京,1,2,3,4,5,硬盘的结构及主要技术,硬盘的种类及发展趋势,企业级硬盘与桌面级硬盘的区别,目前主要的硬盘厂商,硬盘类型选择,课程目的：,硬盘的结构及主要技术,硬盘结构,主轴马达,(,Spindle Motor),磁头,基座(,Base Plate),磁头停放区,(,Parking Zone),盘片,(,Media),传动部件,接口,常用指标,容量,：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位,转速,：指硬盘主轴马达的转动速度，单位为,RPM,（,Round Per Minute),，即每分钟盘片转动圈数,缓存,：是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部盘片和外部接口之间的缓冲器,平均访问时间,：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间,寻道时间,：,磁头寻找,目标数据,所在轨道所需的时间,数据传输率,：数据从硬盘表面传输到硬盘,的,缓存,的速率,MTBF,：,MeanTimeBetweenFailure,，平均无故障时间,AFR,：,Annualized Failure Rate,，按年计算的失效率,硬盘的主要指标和技术,（一）,常用指标,常用指标,DFT,：,Drive Fitness Test,，硬盘健康检测,S.M.A.R.T,：,Self-Monitoring ,Analysis and Reporting Technology,，自监测、分析及报告技术,TCQ,：,Tagged Command Queuing,，标记命令队列,NCQ,：,Native Command Queuing,，本机命令队列，是,SATA ,规范支持的一种新的功能，支持,NCQ,的硬盘可以对指令进行排队（多达,32,条指令），重新编排指令执行次序，也可以立即执行指令，可提高硬盘的性能，减少,CPU,占用率,Duty Cycle,：,指硬盘的工作负荷，,100%,即表示硬盘每天,24,小时不停在进行读写操作,SCT,：,即,S.M.A.R.T Command Transport,，该技术在硬盘内部划出一部分扇区做为日志记录，分析,SMART,命令包含的状态信息，判断硬盘的工作状况从而调节负载（比如数据流量）来保证硬盘可靠性,硬盘的主要指标和技术（二）,硬盘的读写速度同硬盘的转速成正比,更高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,硬盘缓存的大小与速度直接影响硬盘的整体性能,转速和缓存对硬盘性能的影响,垂直磁记录,在硬盘目前所使用的水平记录技术下，存储容量离极限越来越近,垂直磁记录技术有助于在保证记录质量的同时进一步提高存储密度,现有水平记录技术,垂直记录技术,硬盘的种类及发展趋势,硬盘类型及接口,SAS,SATA,FC,SCSI,ATA/IDE,LC,SC,硬盘类型,接口视图,硬盘发展历史及趋势,时间点,容量,FC,硬盘,100GB,300GB,750GB,1000GB,146GB,300GB,SAS,硬盘,250GB,400GB,500GB,750GB,1000GB,SATA,硬盘,73GB,300GB,146GB,500GB,73GB,300GB,146GB,1998,2008,SCSI,硬盘,73GB,硬盘接口发展趋势,SCSI-2 SCSI-3,FC-AL,100MB/S per,Port,FC-AL,200MB/S per,Port,Synchronous SCSI 5MB/s,FastWide SCSI 10/20MB/s,Ultra SCSI,20/40MB/s,Ultra2 SCSI,40/80MB/s,Ultra160SCSI,160MB/s,Ultra320 SCSI,320/MB/s,SAS,300MB/s per port,SATA SATA II,Serial ATA,150MB/s,Serial ATA II,300MB/s,FC-AL,400MB/S per,Port,串行,并行,ATA/IDE,接口硬盘简介,Power,连接器,主,/,从盘,跳线,40-,pin,连接器,ATA( Advanced Technology Attachment ),高级技术附加装置,ATA,硬盘是传统的桌面级硬盘，主要应用于个人,PC,机，也经常称为,IDE,（,IntegratedDriveElectronics,）硬盘,ATA,接口为并行,ATA,技术，,下一代的产品将转向串行,ATA,（,SATA,）,SCSI,接口硬盘介绍,SCSI (Small Computer System Interface ),小型计算机系统接口,SCSI,硬盘并发处理性能优异，常应用于企业级存储领域,SCSI,硬盘采用并行接口，接口速率目前发展到,320MBps,，基本已经达到极限，,将来必被其串行版本,SAS,（,Serial Attached SCSI,）硬盘所替代,80-pin,公接头,FC,接口硬盘介绍,FC,硬盘采用,FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop,，光纤通道仲裁环,),接口模式,FC-AL,是一种双端口的串行存储接口,FC-AL,支持全双工工作方式,FC-AL,利用类似,SATA/SAS,所用的,4,芯连接，提供一种单环拓扑结构，一个控制器能访问,126,个硬盘,SATA,接口硬盘介绍,SATA,：,Serial ATA (Serial AdvancedTechnologyAttachment ),串行,ATA,SATA,采用串行方式进行数据传输，接口速率比,IDE,接口高，最低为,150MB/s,，并且第二代（,SATA,）,300MB/s,接口硬盘已经形成商用，规划内的最高速率可达,600MB/s,SATA,硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用,SATA,技术,SATAII,有以下五个主要特性：,更高的端口传输率（,300MB/s,）,本机命令队列（,NCQ,）,组件管理（,Enclosure Management,），比如风扇控制，温度控制，新硬盘指示，坏硬盘指示，硬盘状态指示等,端口复用（,Port Multiplier,），允许多个硬盘连接到同一端口,可升级到,SAS,SATA,技术可对,247,企业在线和近线存储应用提供超大容量和高可靠性的支持,SAS,接口硬盘介绍,SAS(Serial Attached SCSI),串行连接,SCSI,SAS,是一种点对点、全双工、双端口的接口,SAS,专为满足高性能企业需求而设计，并且兼容,SATA,硬盘，为企业用户带来前所未有的灵活性,SAS,接口硬盘优点,性能：能够提供,3.0Gbit/s,的传输率，规划到,12.0Gbit/s,兼容性：,SAS,连接器可以同时支持,SATA,和,SAS,硬盘,可扩展性：,通过,Expander,可以扩展到,16000,个设备,支持世界范围唯一的设备,ID,号，提高了设备寻址能力,支持更长距离的电缆，在无光纤传输能力的情况下，电缆长度可以到,10,米,灵活性：,SAS,可以使用现有的,SCSI,命令集，保护企业现有,SCSI,软件的投资，继承了,SCSI,的高可用性，并在,SCSI,命令排队方面进行了优化,SAS,完全承袭了,SCSI,的优势，同时还考虑了向下兼容,SATA,的问题，因此用户可以根据不同的需求和承受能力，灵活选择,SAS,和,SATA,进行组合来构建存储系统,硬盘各类接口间的对比,*,SATA ,接口硬盘支持,NCQ,，,SATA ,不支持,企业级硬盘与桌面级硬盘的区别,企业级硬盘发展情况,2004,2005,2006,2007,2008,2009,0,5000,10000,15000,20000,25000,30000,35000,40000,45000,FC,SAS,SATA,SCSI,FC,来源,: Gartner Dataquest 2005,年,9,月,企业市场接口,(,千台,/,年,),企业级硬盘与桌面级硬盘的区别,序号,参数,桌面级,企业级,1,上电时间,8,小时,/,天,24,小时,/,天,2,Duty Cycle,（工作负荷）,低,30%,（西数,RE2,系列硬盘可达,100%,）,3,MTBF,六十万小时,一百二十万小时,4,SCT,不支持,支持,5,错误纠正功能,不支持,支持,6,负载管理（用于控制机体温度及保证长时间工作可靠性）,不支持,支持,目前主要的硬盘厂商,主要硬盘厂商,硬盘类型选择,硬盘类型选择,很好,好,一般,差,很差,Thanks!,北京希益丰科技有限公司,技术,总监,E:,杨振广,交流请联系：,