浪潮存储培训-产品工程师认证部分教材(1)DISK技术

产品工程师认证-DISK技术和文件系统存储产品部目录

磁盘结构及主要技术磁盘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第一部分：磁盘技术主轴马达(SpindleMotor)磁头基座(BasePlate)磁头停放区(ParkingZone)盘片(Media)传动部件接口磁盘结构磁盘的主要指标（1）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（RoundPerMinute)，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，平均无故障时间常用指标磁盘的主要指标（2）S.M.A.R.T：Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology，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：TaggedCommandQueuing，标记命令队列NCQ：NativeCommandQueuing，本机命令队列，是SATAⅡ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DutyCycle：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.TCommandTransport，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）来保证硬盘可靠性磁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垂直磁记录目录磁盘结构及主要技术磁盘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LCSC磁盘类型及接口硬盘类型接口试图SATASCSISASFC磁盘发展历史及趋势时间点容量FC硬盘

100GB

300GB750GB

1000GB146GB300GBSAS硬盘250GB400GB500GB750GB1000GBSATA硬盘73GB300GB146GB

500GB73GB

300GB146GB

19982008SCSI硬盘73GB400GB400GB磁盘接口发展趋势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（Integrated

Drive

Electronics）硬盘ATA接口为并行ATA技术，下一代的产品是串行ATA（SATA）ATA/IDE接口硬盘简介SCSI(SmallComputerSystemInterface)

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（SerialAttachedSCSI）硬盘所替代80-pin公接头SCSI接口硬盘简介FC硬盘采用FC-AL(FiberChannelArbitratedLoop，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FC接口硬盘简介SATA：SerialATA(SerialAdvanced

Technology

Attachment)

串行ATASATA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（SATAⅡ

）300MB/s接口硬盘已经形成商用，规划内的最高速率可达600MB/sSATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用SATA接口硬盘简介SATA

II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（EnclosureManagement），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（PortMultiplier），允许多个硬盘连接到同一端口可向上兼容SAS技术SATAⅡ技术可对24×7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SATAII接口硬盘简介SAS(SerialAttachedSCSI)

串行连接SCSISAS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接口硬盘简介性能：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SAS技术优点ATASATASCSISASFC转速（RPM）7,2007,20015,00015,00015,000缓存（兆）8/168/168/168/168/16串行/并行并行串行并行串行串行硬盘主流容量（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接口硬盘支持NCQ，SATAⅠ不支持各类接口间的对比目录磁盘结构及主要技术磁盘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200520062007200820092010050001000015000200002500030000350004000045000FCSASSATASCSIFC来源:GartnerDataquest企业市场接口(千台/年)企业级硬盘发展情况序号参数桌面级企业级1上电时间8小时/天24小时/天2DutyCycle（工作负荷）低高（例如西数RE2系列硬盘可达100%）3MTBF六十万小时一百二十万小时4SCT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）不支持支持企业级硬盘与桌面级硬盘的区别目录磁盘结构及主要技术磁盘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；BarracudaES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：WDRaptor猛禽系列，提供10000转，高可靠性，SATA硬盘；WDRE2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