浪潮存儲培訓-產品工程師認證部分教材(1)DISK技術

產品工程師認證-DISK技術和文件系統(tǒng)存儲產品部目錄

磁盤結構及主要技術磁盤種類及發(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：磁盤技術主軸馬達(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構磁盤的主要指標（1）容量：指硬盤能存儲的數據量大小，以字節(jié)為基本單位單碟容量：硬盤都是由一個或幾個盤片組成的，單碟容量就是指包括正反兩面在內的單個盤片的總容量轉速：即主軸馬達轉動速度，單位為RPM（RoundPerMinute)，即每分鐘盤片轉動圈數緩存：是硬盤控制器上的一塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部盤片和外部接口之間的緩沖器常用指標常用指標平均訪問時間：硬盤磁頭找到目標數據所需的平均時間平均尋道時間：磁頭尋找目標數據所在磁道所需的平均時間平均潛伏時間：當磁頭移動到數據所在的磁道后，等待指定的數據扇區(qū)轉動到磁頭下方的時間數據傳輸率：內部數據傳輸率：數據從盤片表面?zhèn)鬏數接脖P的緩存的速率外部數據傳輸率：數據從硬盤的緩存讀出到外部總線的速率MTBF：Mean

Time

Between

Failure，平均無故障時間常用指標磁盤的主要指標（2）S.M.A.R.T：Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology，自監(jiān)測、分析及報告技術，監(jiān)測磁頭、磁盤、馬達、電路等部件，然后根據得到的關于各部件運行情況與歷史記錄的數據進行分析、比較，根據需要會自動向用戶發(fā)出警告TCQ：TaggedCommandQueuing，標記命令隊列NCQ：NativeCommandQueuing，本機命令隊列，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行排隊（多達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：指硬盤的工作負荷，定義為特定時間段內硬盤用于尋道、讀/寫操作的時間占總時間的百分比。100%即表示硬盤每天24小時不停在進行讀寫操作SCT：即S.M.A.R.TCommandTransport，該技術在硬盤內部劃出一部分扇區(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節(jié)負載（比如數據流量）來保證硬盤可靠性磁盤的主要技術硬盤的讀寫速度同硬盤的轉速成正比更高的轉速可縮短硬盤的實際讀寫時間硬盤緩存的大小直接影響硬盤的整體性能轉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下，存儲容量離極限越來越近垂直磁記錄技術有助于在保證記錄質量的同時進一步提高存儲密度現有水平記錄技術垂直記錄技術垂直磁記錄目錄磁盤結構及主要技術磁盤種類及發(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)展歷史及趨勢時間點容量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)

高級技術附加裝置ATA硬盤是傳統(tǒng)的桌面級硬盤，主要應用于個人PC機，也經常稱為IDE（Integrated

Drive

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

小型計算機系統(tǒng)接口SCSI硬盤并發(fā)處理性能優(yōu)異，常應用于企業(yè)級存儲領域SCSI硬盤采用并行接口，接口速率目前發(fā)展到320MB/s，基本已經達到極限，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)拓撲結構，一個控制器能訪問126個硬盤FC接口硬盤簡介SATA：SerialATA(SerialAdvanced

Technology

Attachment)

串行ATASATA采用串行方式進行數據傳輸，接口速率比IDE接口高，最低為150MB/s，并且第二代（SATAⅡ

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

II有以下五個主要特性：更高的端口傳輸率（300MB/s）本機命令隊列（NCQ）組件管理（EnclosureManagement），比如風扇控制，溫度控制，新硬盤指示，壞硬盤指示，硬盤狀態(tài)指示等端口復用（PortMultiplier），允許多個硬盤連接到同一端口可向上兼容SAS技術SATAⅡ技術可對24×7企業(yè)在線和近線存儲應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是一種點對點、全雙工、雙端口的接口SAS專為滿足高性能企業(yè)需求而設計，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連接器可以同時支持SATA和SAS硬盤可擴展性：通過Expander可以擴展到16000個設備支持世界范圍唯一的設備ID號，提高了設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可以使用現有的SCSI命令集，保護企業(yè)現有SCSI軟件的投資，繼承了SCSI的高可用性，并在SCSI命令排隊方面進行了優(yōu)化SAS完全承襲了SCSI的優(yōu)勢，采用串行技術性能得到進一步提升，同時還考慮了向下兼容SATA的問題，因此用戶可以根據不同的需求和承受能力，靈活選擇SAS和SATA進行組合來構建存儲系統(tǒng)SAS技術優(yōu)點ATASATASCSISASFC轉速（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構及主要技術磁盤種類及發(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)展情況序號參數桌面級企業(yè)級1上電時間8小時/天24小時/天2DutyCycle（工作負荷）低高（例如西數RE2系列硬盤可達100%）3MTBF六十萬小時一百二十萬小時4SCT不支持支持5錯誤糾正功能不支持支持6負載管理（用于控制機體溫度及保證長時間工作可靠性）不支持支持企業(yè)級硬盤與桌面級硬盤的區(qū)別目錄磁盤結構及主要技術磁盤種類及發(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，推出全系列多領域應用的硬盤，并為EMC、H3C等知名廠商提供硬盤服務。希捷公司以其品種齊全、技術創(chuàng)新快、質量好在存儲硬盤市場穩(wěn)占第一位。企業(yè)級硬盤產品主要分為：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。西部數據相對于希捷公司來說，硬盤產品線比較單一，憑借其技術成熟、性能優(yōu)良及可靠性高等特點也在存儲市場占據了一席之地，并為H3C等知名廠商提供硬盤服務。企業(yè)級硬盤主要有三個系列：WDRaptor猛禽系列，提供10000轉，高可靠性，SATA硬盤；WDRE2和RE系列，提供7200轉SATA硬盤。日立公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢是在小型移動硬