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【2017年整理】存储基础(2)-硬盘篇

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  • 卖家[上传人]:豆浆
  • 文档编号:1003157
  • 上传时间:2017-05-25
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    • 1、存储基础知识提纲:协议介绍硬盘知识主要厂商及产品一、 硬盘结构介绍硬盘整体结构如图所示,分为:盘片、磁头停放区、基座、接口、传动部件、磁头、主轴马达等部件。此为最为传统的机械式硬盘结构,其中盘片与磁头为核心部件,通过他们两个写与被写,配合传动、马达等,将接口部分接收到的命令记录到盘片上。读写原理:概括地说,硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。磁头在读取数据时,将磁粒子的不同极性转换成不同的电脉冲信号,再利用数据转换器将这些原 始信号变成电脑可以使用的数据,写的操作正好与此相反。另外,硬盘中还有一个存储缓冲区,这是为了协调硬盘与主机在数据处理速度上的差异而设的。由于硬盘 的结构比软盘复杂得多,所以它的格式化工作也比软盘要复杂,分为低级格式化,硬盘分区,高级格式化并建立文件管理系统。 硬盘驱动器加电正常工作后,利用控制电路中的单片机初始化模块进行初始化工作,此时磁头置于盘片中心位置,初始化完成后主轴电机将启动并以高速旋转,装载 磁头的小车机构移动,将浮动磁头置于盘片表面的 00 道,处于等待指令的启动状态。当接口电路接收到微机系统传来的指令信号,通过前置放大控制电路,驱动音

      2、圈电机发出磁信号,根据感应阻值变化的磁头对盘片数据信息进行正确定位,并将接收后的数据信息解码,通过放大控制电路传输到接口电路,反馈给主机系统完成 指令操作。结束硬盘操作的断电状态,在反力矩弹簧的作用下浮动磁头驻留到盘面中心。硬盘的主要指标:1, 容量:指硬盘能存储的数据量大小,以字节为基本单位。2, 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。3, 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。4, 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。5, 平均访问时间:硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间,包括平均寻道时间: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。6, 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。7, MTBF:Mean Time Between Failure,平均

      3、无故障时间。硬盘的主要技术:1, 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。2, TCQ:Tagged Command Queuing,标记命令队列。3, 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。4, 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%表示每天 24 小时不停在进行读写操作。5, 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

      4、)来保证硬盘可靠性。转速和缓存对硬盘性能的影响 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硬盘的种类及接口ATA/IDE:传统桌面级硬盘,主要应用与个人计算机。最高传输率为:133M 字节/秒SCSI:即小型计算机接口,并发处理优异,常用于企业级领域。最高传输率为:320M 字节/秒.FC:采用 FC-AL( Fiber ChannelArbitrated 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,提供 200MB/s 速率,规划达到 400MB/s,FC-AL 支持全双工工作方式。SATA: Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment ) 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 II 有以下五个主要特性:

      5、 更高的端口传输率(300MB/s) 本机命令队 NCQ 组件管理 Enclosure Management,比如风扇控制,温度控制,新硬盘提示,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:SAS 是 Serial Attached SCSI 的缩写,即串行连接 SCSI。2001 年 11 月 26 日,Compaq、IBM、LSI 逻辑、Maxtor 和 Seagate 联合宣布成立 SAS 工作组,其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接口。SAS 是新一代的 SCSI 技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS 是并行 SCSI 接口之后开发出的全新接口。 此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,提供与串行 ATA (Serial ATA,缩写为 SATA)硬盘的兼容性。 性能:能够提供 3.0Gbit

      6、/S 的传输率。规划到 12Gbit/S 兼容性:可以兼容 SATA 和 SAS 硬盘 可扩展性:通过 Expander 可以扩展到 16000 个设备,支持世界唯一的的设备 ID 号,提高寻址能力,支持更长线缆,无光纤情况下,电缆长度可达 10 米 可以使用现有的 SCSI 指令集,保护企业 SCSI 投资,继承了 SCSI 的高可用性优点。硬盘的发展历史及趋势各类型硬盘的对比ATA SATA SCSI SAS FC转速(RPM)7,200 7,200 15,000 15,000 15,000缓存(兆) 8/16 8/16/32 8/16/3 8/16/32 8/16/32主流容量(G)250 750 300 300 300MTBF 600,000 1,200,000 1,400,000 1,400,000 1,400,000TCQ 支持 支持 支持 支持 支持NCQ 不支持 支持 支持 支持 支持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、HP 、IBM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。在桌面级市场也是一位重量级竞争者。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。日立公司在收购了IBM公司的移动硬盘业务以后,加强了传统的小型移动硬盘及笔记本电脑硬盘上的优势,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。下期内容:存储主要厂商及产品

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