53-54存储接口存储结构

5内容存储2目录引言-存储01存储介质02存储接口03存储结构04容灾备份055.5.硬盘分类-依接口类型•硬盘按照接口类型可分为：•ATA.又称IDE或PATA•SATA.又称串口IDE•SCSI.•FC.•SAS.•FATA多用于PC或工作站现也用于存储设备用于服务器和存储设备5.存储接口5.ATA5.ATA(IDE/PATA)ATA（AdvancedTechnologyAttachment），40针接口，又称IDE（IntegratedDriveElectronics电子集成驱动器。它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器）；或PATA(ParellelATA)。不可热插拔通常所说ATA、UltraATA、DMA、UltraDMA等接口都属于IDE硬盘。速率有DMA33/DMA66/DMA100/DMA1335.ATA(IDE/PATA)•IDE的英文全称为“IntegratedDriveElectronics”，即“电子集成驱动器”，也称之为ATA接口,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。5.ATA(IDE/PATA)•ATA接口从诞生至今，共推出了7个不同的版本，支持133MB/s数据传输速度，在ATA接口发展到ATA100的时候，这种并行接口的电缆属性、连接器和信号协议都表现出了很大的技术瓶颈，而在技术上突破这些瓶颈存在相当大的难度IDE接口优点：价格低廉、兼容性强、性价比高IDE接口缺点：数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少5.SATA5.SATA接口•SATA接口•SATA是SerialATA的缩写，即串行ATA。它是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输之用；目前较多应用于主机和存储设备使用。•速率有1.5Gb/s和3.0Gb/s电源接口数据接口5.左边是串行数据传输线，右边是并行数据传输线5.SATA硬盘连接线缆SATA数据线接头SATA电源接头普通电源/PATA电源接头5.SATA接口•主流SSD固态硬盘以及机械硬盘都采用了SATA接口5.SATA接口5.SATA接口SATA特点首先，SerialATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。其次，SerialATA的起点更高、发展潜力更大，SerialATA1.0定义的数据传输率可达150MB/sec，最终SerialATA3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率，比IDE硬盘快近10倍的传输速率。SATA的线缆少而细，传输距离远，可延伸至1米，布局连线更简洁，在有限的机箱内，更有利于散热，改进了计算机内部的空气流动，使内部电磁干扰降低很多。SATA还支持热插拔，可以像U盘一样使用。而IDE硬盘不支持热插拔。5.SATA接口5.SATA接口缺点凭借更快的数据传输速度、更小的空间占用以及更远的传输距离，SATA接口在几年前成功干掉IDE接口，成为了市面上最主流的存储接口。但SATA的潜力已经被开发殆尽，已经成为了“阻碍固态硬盘发展瓶颈”。SATA其最新版——SATA3的带宽为6Gb/s、最高理论传输速度为600MB/s，这虽然能够满足机械硬盘的要求绰绰有余，但对于追求更高速度的固态硬盘而言，显然就不够用了。5.SATA接口•mSATA(mini-SATA)是迷你版本SATA接口mSATA接口5.SATA接口5.PCI-E•PCI-E是最早出现在主板上的。因为PCI-E接口不仅可以安装固态硬盘，还能用来装独立显卡，而后者显然是这个接口最主要的用途。PCI-E3.0x1接口，其传输速度都已接近1GB/s，已经明显优于SATA3600MB/s的最高理论传输速度PCI-E接口无论是在相关存储设备普及率还是在适用性方面与SATA相比要差太多了5.SATAExpress•落寞的“下一代存储接口标准”——SATAExpress伴随着近两年固态硬盘产品普及程度越来越高，SATA3的带宽瓶颈也愈发明显。为此，SATA-IO组织特别开发了一种全新的物理接口——SATAExpress（下一代存储接口标准。最高理论数据传输速度大概在2GB/s，只有PCI-E3.0x4的一半，SATAExpress接口本身也相当复杂，在不同的设备上有多达五种规范，使SATAExpress接口无论是在工业设计还是易用性方面的表现都不尽如人意。5.SATASATA接口硬盘的应用领域SATA接口硬盘近年来可靠性不断提高，可满足近线存储应用，即支持工作时间24×7，业务量比较大的应用环境，一般适用于中小企业的数据存储，应用场合如下：1）硬盘到硬盘的数据备份和恢复领域；2）用于图像和文档管理的固定内容存储；3）用于法规符合性或其他参考数据的低级存储；4）用于安全/监控以及视频发行的视频存档；5）中小企业海量存储应用；。。。。5.SCSI5.SCSI•SCSI－(SmallComputerSystemInterface)小型计算机系统接口,一种用于计算机和智能设备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）系统级接口的独立处理器标准。•SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器、高档工作站以及存储设备中。•SCSI接口目前常用有68针和80针两种接口规格。区别在于：68pin需单独电源接口，不支持热插拔，用于机箱内部安装；80pin无需电源接口，可支持热插拔，用于高端服务器和存储设备.5.SCSI接口图示较早期设备仍有50针接口68针SCSI需要提供外接电源80针SCSI才是真正“热插拔硬盘”5.SCSI接口实物图示68针SCSI数据接口4pin电源接口68针SCSI硬盘5.SCSI接口实物图示80针SCSI硬盘也是阵列上所用的SCSI硬盘！传说中神秘的热插拔SCSI5.SCSI5.SCSI5.SCSI•多任务•SCSI主机适配器具有智能化多任务的工作能力，当它发出I/O请求，马上就可以向第二或者第三个硬盘驱动器发出另外的IO请求，通过对多个硬盘适配器发出请求，使他们的定位延迟和数据传输交错进行，从而充分利用了总线的数据传输能力。5.SCSI•总线主控数据传输•与IDE设备之间传输数据时，CPU必须介入并且等待完成不同，SCSI接口使用总线主控数据传输，无需CPU参与即可完成数据传输，从而提高工作效率。5.SCSI•广泛的连接能力•SCSI使用最为广泛的计算机输入输出设备接口标准，出了大容量的磁盘阵列以外，还可以连接光驱、刻录机、磁带机、扫描仪、打印机等。5.FC5.FC•FC(fibrechannel)•光纤通道是国际信息技术标准委员会制定的适合千兆位的数据传输通信的网络技术。•其目的是提高整个系统的吞吐量，其性能优于SCSI，增加了带宽，延长了磁盘阵列之间的物理连接，并可支持更多的设备。5.FC•是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。•光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。•光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。•目前有2Gb/s的产品，也是我们目前FullFibre阵列产品中所使用的硬盘。5.FC•光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。•光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。其原理是利用了光从光密介质进入光疏介质从而发生了全反射。通常有SC、ST、FC等几种类型.5.FC硬盘实物图示光纤硬盘接口5.FC硬盘实物图示光纤硬盘接口5.ISCSI•ISCSI•互联网小型计算机接口，是一种基于IP建立SAN的接口协议，将磁盘存取的通用语言SCSI指令打包在IP包中，利用TCP/IP协议传送给存储设备进行数据的存取。•允许利用普通的以太网基础设施建立较小的本地存储区域网，是中低端应用较为理想的存储解决方案。•解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题5.U.2•固态硬盘的希望之光——U.2接口U.2可以用到4条PCI-E通道，也就是说它的最高理论数据传输速度，可接近4GB/s，5.U.2•IntelSSD750U.2接口400GB京东商城售价2799元5.5.硬盘接口功能比较接口类型PATASATASCSISASFC接口类型并行串行并行串行串行寻址能力211612816million连接器40pin7pin68pin/80pin14pin铜轴电缆和光导纤维双通道nononoyesyes拓扑结构总线点对点总线用扩展器实现的点对点环路、光纤双工半双工半双工半双工全双工全双工最大设备21164096(用连接器)127-loop2*24fabric线缆长度0.4m1m12m10m30m(铜轴电缆)10km(光纤)热插拔不支持支持支持支持支持应用普通PC机工作站/近线存储中高端工作站中高端工作站高端工作站5.硬盘基本参数比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC容量(GB)/Max500750300300300缓存大小(MB)8,168,168,168,168最高外部传输率(MB/s)133300320(Ultra320SCSI)300(全双工600)200主轴转速（RPM）7200720015,00015,00015,000平均潜伏时间(ms)4.164.162.002.002.00平均读/写寻道(ms)8.0/9.08.0/9.03.5/3.43.5/3.43.5/4.0道至道读/写时间(ms)0.8/1.00.8/1.00.2/0.50.2/0.40.2/0.4最大内部传输率(MB/s)9595143143143持续数据传输率(MB/s)65658096805.硬盘可靠性指标比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC不可恢复的读错误/被读位数1/10141/10141/10151/10151/1015MTBF(小时)600,0001,200,0001,400,0001,400,0001,400,000年失效率（AFR）0.62％0.62％0.62％0.62％0.62％寿命5年5年5年5年5年5.SCSI、SAS、FC接口硬盘的应用领域SCSI、SAS、FC接口硬盘都属于传统企业存储硬盘，可靠性高，性能优异，都是定位于中高端存储领域，可满足可靠性要求高，并且长时间频繁访问的应用需求。应用场合如下：1）E-mail服务器、超级计算机；2）在线交易处理应用；3）企业、因特网及商业应用服务器；4）数据库应用；5）SAN存储；6）多媒体多用户应用环境；。。。。5内容存储51目录引言-存储01存储介质02存储接口03存储结构04容灾备份055.存储结构5.根据存储物理架构分类DAS(DirectAttachedStorage)直接附加存储DAS这种存储方式与我们普通的PC存储架构一样，存储设备通过电缆直接连接到服务器的扩展接口上，服务器读取数据的I/O请求以数据块的方式发送到存储设备上。数据存储设备是整个服务器结构的一部分。说白了，服务器直接链接存储介质，如IBMSystemX3650服务器，直接服务器上面插拔硬盘。DAS直接附加存储5.DAS-直接附加存储文件服务器存储设备应用服务器存储设备数据库服务器存储设备数据流数据流数据流•存储设备（RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库）直接连接到服务器；•传统的、最常见的连接方式，容易理解、规划和实施；•没有独立操作系统，不能提供跨平台的文件共享，各平台下数据需分别存储；•各DAS系统之间没有连接，数据只能分散管理；备份软件不能离开服务器支持；DAS的前期投资比较少；5.DAS特别适合于对存储容量要求不高、服务器的数量很少的中小型局域网，其主要的优点在于存储容量扩展的实施非常简单，投入的成本少而见效快。具体地讲，DAS问题主要有以