浪潮存儲培訓(xùn)-產(chǎn)品工程師認(rèn)證部分教材(1)DISK技術(shù)

產(chǎn)品工程師認(rèn)證-DISK技術(shù)和文件系統(tǒng)存儲產(chǎn)品部目錄

磁盤結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)磁盤種類及發(fā)展趨勢企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目前主要的硬盤廠商硬盤類型選擇第一部分：磁盤技術(shù)主軸馬達(dá)(SpindleMotor)磁頭基座(BasePlate)磁頭停放區(qū)(ParkingZone)盤片(Media)傳動部件接口磁盤結(jié)構(gòu)磁盤的主要指標(biāo)（1）容量：指硬盤能存儲的數(shù)據(jù)量大小，以字節(jié)為基本單位單碟容量：硬盤都是由一個(gè)或幾個(gè)盤片組成的，單碟容量就是指包括正反兩面在內(nèi)的單個(gè)盤片的總?cè)萘哭D(zhuǎn)速：即主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)動速度，單位為RPM（RoundPerMinute)，即每分鐘盤片轉(zhuǎn)動圈數(shù)緩存：是硬盤控制器上的一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內(nèi)部盤片和外部接口之間的緩沖器常用指標(biāo)常用指標(biāo)平均訪問時(shí)間：硬盤磁頭找到目標(biāo)數(shù)據(jù)所需的平均時(shí)間平均尋道時(shí)間：磁頭尋找目標(biāo)數(shù)據(jù)所在磁道所需的平均時(shí)間平均潛伏時(shí)間：當(dāng)磁頭移動到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待指定的數(shù)據(jù)扇區(qū)轉(zhuǎn)動到磁頭下方的時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率：內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率：數(shù)據(jù)從盤片表面?zhèn)鬏數(shù)接脖P的緩存的速率外部數(shù)據(jù)傳輸率：數(shù)據(jù)從硬盤的緩存讀出到外部總線的速率MTBF：Mean

Time

Between

Failure，平均無故障時(shí)間常用指標(biāo)磁盤的主要指標(biāo)（2）S.M.A.R.T：Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology，自監(jiān)測、分析及報(bào)告技術(shù)，監(jiān)測磁頭、磁盤、馬達(dá)、電路等部件，然后根據(jù)得到的關(guān)于各部件運(yùn)行情況與歷史記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，根據(jù)需要會自動向用戶發(fā)出警告TCQ：TaggedCommandQueuing，標(biāo)記命令隊(duì)列NCQ：NativeCommandQueuing，本機(jī)命令隊(duì)列，是SATAⅡ規(guī)范支持的一種新的功能，支持NCQ的硬盤可以對指令進(jìn)行排隊(duì)（多達(dá)32條指令），重新編排指令執(zhí)行次序，也可以立即執(zhí)行指令，可提高硬盤的性能，減少CPU占用率DutyCycle：指硬盤的工作負(fù)荷，定義為特定時(shí)間段內(nèi)硬盤用于尋道、讀/寫操作的時(shí)間占總時(shí)間的百分比。100%即表示硬盤每天24小時(shí)不停在進(jìn)行讀寫操作SCT：即S.M.A.R.TCommandTransport，該技術(shù)在硬盤內(nèi)部劃出一部分扇區(qū)做為日志記錄，分析SMART命令包含的狀態(tài)信息，判斷硬盤的工作狀況從而調(diào)節(jié)負(fù)載（比如數(shù)據(jù)流量）來保證硬盤可靠性磁盤的主要技術(shù)硬盤的讀寫速度同硬盤的轉(zhuǎn)速成正比更高的轉(zhuǎn)速可縮短硬盤的實(shí)際讀寫時(shí)間硬盤緩存的大小直接影響硬盤的整體性能轉(zhuǎn)速和緩存對硬盤性能的影響在硬盤目前所使用的水平記錄技術(shù)下，存儲容量離極限越來越近垂直磁記錄技術(shù)有助于在保證記錄質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)一步提高存儲密度現(xiàn)有水平記錄技術(shù)垂直記錄技術(shù)垂直磁記錄目錄磁盤結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)磁盤種類及發(fā)展趨勢企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目前主要的硬盤廠商硬盤類型選擇LCSC磁盤類型及接口硬盤類型接口試圖SATASCSISASFC磁盤發(fā)展歷史及趨勢時(shí)間點(diǎn)容量FC硬盤

100GB

300GB750GB

1000GB146GB300GBSAS硬盤250GB400GB500GB750GB1000GBSATA硬盤73GB300GB146GB

500GB73GB

300GB146GB

19982008SCSI硬盤73GB400GB400GB磁盤接口發(fā)展趨勢SCSI-2SCSI-3FC-AL100MB/SperPortFC-AL200MB/SperPortSynchronousSCSI5MB/sFastWideSCSI10/20MB/sUltraSCSI20/40MB/sUltra2SCSI40/80MB/sUltra160SCSI160MB/sUltra320SCSI320/MB/sSAS300MB/sperportSATASATAIISerialATA150MB/sSerialATAII300MB/sFC-AL400MB/SperPort串行并行Power連接器主/從盤

跳線40-pin連接器ATA(Advanced

Technology

Attachment)

高級技術(shù)附加裝置ATA硬盤是傳統(tǒng)的桌面級硬盤，主要應(yīng)用于個(gè)人PC機(jī)，也經(jīng)常稱為IDE（Integrated

Drive

Electronics）硬盤ATA接口為并行ATA技術(shù)，下一代的產(chǎn)品是串行ATA（SATA）ATA/IDE接口硬盤簡介SCSI(SmallComputerSystemInterface)

小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口SCSI硬盤并發(fā)處理性能優(yōu)異，常應(yīng)用于企業(yè)級存儲領(lǐng)域SCSI硬盤采用并行接口，接口速率目前發(fā)展到320MB/s，基本已經(jīng)達(dá)到極限，將來必被其串行版本SAS（SerialAttachedSCSI）硬盤所替代80-pin公接頭SCSI接口硬盤簡介FC硬盤采用FC-AL(FiberChannelArbitratedLoop，光纖通道仲裁環(huán))接口模式FC-AL是一種雙端口的串行存儲接口FC-AL支持全雙工工作方式FC-AL利用類似SATA/SAS所用的4芯連接，提供一種單環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)控制器能訪問126個(gè)硬盤FC接口硬盤簡介SATA：SerialATA(SerialAdvanced

Technology

Attachment)

串行ATASATA采用串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口速率比IDE接口高，最低為150MB/s，并且第二代（SATAⅡ

）300MB/s接口硬盤已經(jīng)形成商用，規(guī)劃內(nèi)的最高速率可達(dá)600MB/sSATA硬盤采用點(diǎn)對點(diǎn)連接方式，支持熱插拔，即插即用SATA接口硬盤簡介SATA

II有以下五個(gè)主要特性：更高的端口傳輸率（300MB/s）本機(jī)命令隊(duì)列（NCQ）組件管理（EnclosureManagement），比如風(fēng)扇控制，溫度控制，新硬盤指示，壞硬盤指示，硬盤狀態(tài)指示等端口復(fù)用（PortMultiplier），允許多個(gè)硬盤連接到同一端口可向上兼容SAS技術(shù)SATAⅡ技術(shù)可對24×7企業(yè)在線和近線存儲應(yīng)用提供超大容量和高可靠性的支持SATAII接口硬盤簡介SAS(SerialAttachedSCSI)

串行連接SCSISAS是一種點(diǎn)對點(diǎn)、全雙工、雙端口的接口SAS專為滿足高性能企業(yè)需求而設(shè)計(jì)，并且兼容SATA硬盤，為企業(yè)用戶帶來前所未有的靈活性SAS接口硬盤簡介性能：能夠提供3.0Gbit/s的傳輸率，規(guī)劃到12.0Gbit/s兼容性：SAS連接器可以同時(shí)支持SATA和SAS硬盤可擴(kuò)展性：通過Expander可以擴(kuò)展到16000個(gè)設(shè)備支持世界范圍唯一的設(shè)備ID號，提高了設(shè)備尋址能力支持更長距離的電纜，在無光纖傳輸能力的情況下，電纜長度可以到10米靈活性：SAS可以使用現(xiàn)有的SCSI命令集，保護(hù)企業(yè)現(xiàn)有SCSI軟件的投資，繼承了SCSI的高可用性，并在SCSI命令排隊(duì)方面進(jìn)行了優(yōu)化SAS完全承襲了SCSI的優(yōu)勢，采用串行技術(shù)性能得到進(jìn)一步提升，同時(shí)還考慮了向下兼容SATA的問題，因此用戶可以根據(jù)不同的需求和承受能力，靈活選擇SAS和SATA進(jìn)行組合來構(gòu)建存儲系統(tǒng)SAS技術(shù)優(yōu)點(diǎn)ATASATASCSISASFC轉(zhuǎn)速（RPM）7,2007,20015,00015,00015,000緩存（兆）8/168/168/168/168/16串行/并行并行串行并行串行串行硬盤主流容量（GB）250750300300300MTBF600,0001,200,0001,400,0001,400,0001,400,000TCQ支持支持支持支持支持NCQ不支持支持*支持支持支持*SATAⅡ接口硬盤支持NCQ，SATAⅠ不支持各類接口間的對比目錄磁盤結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)磁盤種類及發(fā)展趨勢企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目前主要的硬盤廠商硬盤類型選擇200520062007200820092010050001000015000200002500030000350004000045000FCSASSATASCSIFC來源:GartnerDataquest企業(yè)市場接口(千臺/年)企業(yè)級硬盤發(fā)展情況序號參數(shù)桌面級企業(yè)級1上電時(shí)間8小時(shí)/天24小時(shí)/天2DutyCycle（工作負(fù)荷）低高（例如西數(shù)RE2系列硬盤可達(dá)100%）3MTBF六十萬小時(shí)一百二十萬小時(shí)4SCT不支持支持5錯(cuò)誤糾正功能不支持支持6負(fù)載管理（用于控制機(jī)體溫度及保證長時(shí)間工作可靠性）不支持支持企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目錄磁盤結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)磁盤種類及發(fā)展趨勢企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目前主要的硬盤廠商硬盤類型選擇主要硬盤廠商希捷是一家專業(yè)硬盤制造商，推出全系列多領(lǐng)域應(yīng)用的硬盤，并為EMC、H3C等知名廠商提供硬盤服務(wù)。希捷公司以其品種齊全、技術(shù)創(chuàng)新快、質(zhì)量好在存儲硬盤市場穩(wěn)占第一位。企業(yè)級硬盤產(chǎn)品主要分為：Savvio系列，2.5英寸SAS或SCSI硬盤；Cheetah系列，3.5英寸SAS、FC、SCSI硬盤；BarracudaES系列，主要為企業(yè)級SATA硬盤。西部數(shù)據(jù)相對于希捷公司來說，硬盤產(chǎn)品線比較單一，憑借其技術(shù)成熟、性能優(yōu)良及可靠性高等特點(diǎn)也在存儲市場占據(jù)了一席之地，并為H3C等知名廠商提供硬盤服務(wù)。企業(yè)級硬盤主要有三個(gè)系列：WDRaptor猛禽系列，提供10000轉(zhuǎn)，高可靠性，SATA硬盤；WDRE2和RE系列，提供7200轉(zhuǎn)SATA硬盤。日立公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢是在小型移動硬