HSE存储培训教材硬盘技术.pptx

,杭州华三通信技术有限公司,学习目标,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,1,2,3,4,5,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,容量,：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位,单碟容量：,硬盘都是由一个或几个盘片组成的，单碟容量就是指包括正反两面在内的单个盘片的总容量,转速,：即主轴马达转动速度，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,常用指标,硬盘的主要指标,（一）,常用指标,平均访问时间,：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间,平均寻道时间：,磁头寻找,目标数据,所在,磁,道所需的,平均,时间,平均潜伏时间：当磁头移动到数据所在的磁道后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间,数据传输率,：,内部数据传输率：数据从盘片表面传输到硬盘,的,缓存,的速率,外部数据传输率：数据从硬盘的缓存读出到外部总线的速率,MTBF,：,Mean,Time,Between,Failure,，平均无故障时间,硬盘的主要指标,（二）,常用指标,S.M.A.R.T,：,Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,，自监测、分析及报告技术，监测磁头、磁盘、马达、电路等部件，然后根据得到的关于各部件运行情况与历史记录的数据进行分析、比较，根据需要会自动向用户发出警告,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，定义为特定时间段内硬盘用于寻道、读,/,写操作的时间占总时间的百分比。,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,硬盘的主要技术,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实际读写时间,硬盘缓存的大小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，,下一代的产品是串行,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,320MB/s,，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,可向上兼容,SAS,技术,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,技术优点,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，采用串行技术性能得到进一步提升，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,ATA,SATA,SCSI,SAS,FC,转速（,RPM,）,7,200,7,200,15,000,15,000,15,000,缓存（兆）,8/16,8/16,8/16,8/16,8/16,串行,/,并行,并行,串行,并行,串行,串行,硬盘主流容量（,GB,）,250,750,300,300,300,MTBF,600,000,1,200,000,1,400,000,1,400,000,1,400,000,TCQ,支持,支持,支持,支持,支持,NCQ,不支持,支持,*,支持,支持,支持,*,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,2005,2006,2007,2008,2009,2010,0,5000,10000,15000,20000,25000,30000,35000,40000,45000,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,高（例如西数,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,希捷是一家专业硬盘制造商，推出全系列多领域应用的硬盘，并为,EMC,、,H3C,等知名厂商提供硬盘服务。希捷公司以其品种齐全、技术创新快、质量好在存储硬盘市场稳占第一位。,企业级硬盘产品主要分为：,Savvio,系列，,2.5,英寸,SAS,或,SCSI,硬盘；,Cheetah,系列，,3.5,英寸,SAS,、,FC,、,SCSI,硬盘；,Barracuda ES,系列，主要为企业级,SATA,硬盘。,西部数据相对于希捷公司来说，硬盘产品线比较单一，凭借其技术成熟、性能优良及可靠性高等特点也在存储市场占据了一席之地，并为,H3C,等知名厂商提供硬盘服务。,企业级硬盘主要有三个系列：,WD Raptor,猛禽系列，提供,10000,转，高可靠性，,SATA,硬盘；,WD RE2,和,RE,系列，提供,7200,转,SATA,硬盘。,日立公司的传统优势是在小型移动硬盘及笔记本电脑硬盘上，不过随着不断发展其产品线越来越全，主要分为以下几个系列产品：,Ultrastar,：用作服务器以及工作站的,3.5,英寸硬盘；,Deskstar,：用作高性能个人电脑的,3.5,英寸硬盘；,用作移动处理及便携设备的,1.8,英寸以及,2.5,英寸硬盘。,硬盘类型选择,硬盘类型选择,硬盘类型,容量,性能,可靠性,价格,综合,FC,硬盘,SATA,硬盘（企业级）,SAS,硬盘,很好,好,一般,差,很差,