Macrosan存储培训教材__存储基础知识

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1、Macrosan存储培训教材 存储基础知识 产品经理 王一帆 TEL 15891715143 E MAIL wangyifan 提纲 硬盘技术 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 F 容量 指硬盘能存储的数据量大小 以字节为基本单位 F 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 F 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 F 缓存 是硬盘控制器上的

2、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 F 平均访问时间 硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间 F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 F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 F 数据传输率 F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 F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 F MTBF Mean Time Between Failure 平均无故障时间 硬盘的主要指标 二 常用指 标 F S M A R T Self Monit

3、oring 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 F TCQ Tagged Command Queuing 标记命令队列 F 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 F Duty Cycle 指硬盘的工作负荷 定义为

4、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 F 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 F 硬盘的读写速度同硬盘的转速成正比 F 更高的转速可缩短硬盘的实际读写时间 F 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 F 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 F 垂直磁记录技术有助于在保证记

5、录质量的同时进一步提高存储密 度 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 SASSATAFCSCSIATA IDE LC SC 硬盘类型 接口视图 容量 FC硬盘 100GB 300GB 750GB 1000GB 146GB 300GB SAS硬盘 250GB 400GB 500GB 750GB 1TB SATA硬盘 73GB 146GB 500GB 73GB 300GB 146GB 2007 SCSI硬盘 73GB 450GB 300GB 450GB 硬盘发展历史及趋势 2003 2004 2001 2008 2002 2008 2009 600GB 2009 60

6、0GB 6Gb s 2005 2TB 2009 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 SCSI320 MB s SAS 300MB s per port SATA SATA II Serial ATA 150MB s Serial ATA II 300MB s

7、 FC AL 400MB S per Port 串行并行 SAS 600MB s per port FC接口硬盘介绍 F FC硬盘采用FC AL Fiber Channel Arbitrated Loop 光纤通道仲裁环 接口模 式 F FC AL是一种双端口的串行存储接口 目前 能够提供400MB s速率 F FC AL支持全双工工作方式 F 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 F SATA Serial ATA Serial Advanced Technology Attachment 串行ATA F

8、 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 F SATA硬盘采用点对点连接方式 支持热 插拔 即插即用 SAS接口硬盘介绍 F SAS Serial Attached SCSI 串行连接SCSI F SAS是一种点对点 全双工 双端口的接口 F 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 F性能 SAS技术单通道可提供6 0Gb s的传输率 采用SAS 4路宽端口技术 单条链路即可达24Gb

9、 s SAS技术本身也已规划到12Gb的速率 F兼容性 SAS连接器可以同时支持SATA和SAS硬盘 F可扩展性 F通过Expander可以扩展到超过16000个设备 F支持世界范围唯一的设备ID号 提高了设备寻址能力 F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 F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 FSAS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

10、行组合来构建存储系统 硬盘各类接口间的对比 SATA 企业级 SCSISASFC 转速 RPM 7 20015 00015 00015 000 缓存 兆 32161616 串行 并行串行并行串行串行 硬盘主流容量 1TB300GB600GB600GB MTBF 1 200 0001 600 0001 600 0001 600 000 TCQ 支持支持支持支持 NCQ 支持 支持支持支持 SATA 接口硬盘支持NCQ SATA 不支持 FSSD Solid State Disk 硬盘 F泛指由控制单元和固态存储单元 DRAM或Flash芯片 组成的存储设备 目前支持 SATA FC SAS接口

11、VS F相比机械硬盘 SSD优点如下 F数据存取速度快 在密集的IO读写和低延迟方面与传统硬盘对比性能优异 F故障率低 内部不存在任何机械部件 内部全部采用闪存芯片 F绿色环保 工作时静音 发热量小 散热快 F重量更轻 有利于移动设备的携带 SSD硬盘介绍 SLC 单层式储存 MLC 多层式储存 n10万次全写操作 每天350GB数据更新可使用5年 n 高可靠性 MTBF为2百万小时 n 高性能 读性能达到250MB s 写性能130MB s n 重量87克左右 最大功耗2W SSD分SLC和MLC两种 主要差别在于擦写次数和性能 n 1万次全写操作 每天20GB数据更新可以使用5年 n 可靠

12、性较低 MTBF为1 2百万小时 n 写性能较低 读性能250MB s 写性能50MB s n 重量2 5寸87克左右 1 8寸40克左右 最大功耗2W n 容量一般比SLC要大近一倍 SSD的分类 存储的SafeCache空间 数据库环境 高性能集群系统的共享数据盘 SSDSSD 应用环境应用环境 目前SSD盘价格较高 容量较小 SSD目前更适合随机读比例较高 响应 时间要求苛刻的应用场合 包括 SSD应用环境 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 2Duty Cycle 工作负荷 低高 例如西数RE2系 列硬盘可达100 3MTBF75万小时

13、120小时 4ECC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 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10K或15K SAS硬盘 Cheetah系列 3 5英寸10K或15K SAS FC硬盘 Constellation系列 2 5英寸 7 2K SAS硬盘 Barracuda ES Constellation ES系 列 3 5英寸7

14、 2K企业级SATA SAS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 VelociRaptor猛禽系列 提供 2 5或3 5英寸10K转高可靠性 高性 能SATA硬盘 WD RE2 RE3系列 提供3 5英寸 7200转SATA硬盘 WD RE2 GP系列 SATA硬盘 通 过转速 数据传输速率和缓存算法 的精确平衡实现节能 WD RE4 GP系列 3 5英寸 2TBSATA盘 节能 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

15、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 用于服务器以及工作站的 2 5英寸或3 5英寸7 2K 15K FC SAS SCSI SATA硬盘 Deskstar 用作高性能台式机的3 5英 寸7200转SATA PATA硬盘 Hitachi 2 5英寸移动硬盘 用作移动 处理及便携设备的2 5英寸7200转 SATA PATA硬盘 CinemaStar 音视频存储 播发 监 控专用硬盘 2 5或3 5英寸 SATA PATA硬盘 Endurastar 适宜于沙漠酷热或极地 严寒的2 5英寸4200转PATA SATA盘 硬盘类型选择 硬盘类型容量性能可靠

16、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 硬盘常见问题答疑 1 FC硬盘接口速度比SAS硬盘快 n FC硬盘分两类 15000转 接口速度是4Gb s 和10000转 接口速度是 2Gb s 我司使用的SAS SATA硬盘接口速度是6Gb s n 与15000转FC硬盘比较 结构 磁盘转速是硬盘性能的关键指标 15000转SAS盘和FC盘 采用相同的内部 结构 相同的读写原理 磁盘本身具备相同的性能 唯一区别在于磁盘与外部系 统连接的接口 正确认识速度 硬盘速度分为外部传输速率和内部传输速率 我们平时所说的 4Gb s 3Gb s都是指外部传输速率 而实际上硬盘的性能瓶颈是内部传输速率 只要是15000转的硬盘 不管FC SCSI或SAS 其内部传输速率最大都是 1 2Gb s左右 因此外部接口速度是4Gb s或3Gb s 对于性能来说区别都不大 n 与10000转FC硬盘比较 10000转的FC硬盘 无论是外部接口速率或是内部传输速率 都要逊于15000转 SAS硬盘 2 SAS硬盘好在哪里 SAS硬盘 SAS优势不在于磁盘本身 而在于通道技术