存储基础培训

2存储基础培训第一章：硬盘第一章：硬盘技术技术3存储基础培训学习目标硬盘的结构及主要技术硬盘的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123454存储基础培训硬盘的结构及主要技术5存储基础培训硬盘结构主轴马达(SpindleMotor)磁头基座(BasePlate)磁头停放区(ParkingZone)盘片(Media)传动部件接口6存储基础培训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硬盘的主要指标（一）常用指标7存储基础培训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：MeanTimeBetweenFailure，平均无故障时间硬盘的主要指标（二）常用指标8存储基础培训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）来保证硬盘可靠性硬盘的主要技术9存储基础培训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10存储基础培训垂直磁记录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11存储基础培训硬盘的种类及发展趋势12存储基础培训硬盘类型及接口SASSATAFCSCSIATA/IDELCSC硬盘类型接口视图13存储基础培训硬盘发展历史及趋势时间点容量FC硬盘100GB300GB750GB1000GB146GB300GBSAS硬盘250GB400GB500GB750GB1000GBSATA硬盘73GB300GB146GB500GB73GB300GB146GB19982008SCSI硬盘73GB14存储基础培训硬盘接口发展趋势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15存储基础培训ATA/IDE接口硬盘简介Power连接器主/从盘跳线40-pin连接器ATA(AdvancedTechnologyAttachment)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（IntegratedDriveElectronics）硬盘ATA接口为并行ATA技术，下一代的产品是串行ATA（SATA）16存储基础培训SCSI接口硬盘介绍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17存储基础培训FC接口硬盘介绍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,能够提供200MB/s速率,规划达到400MB/s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18存储基础培训SATA接口硬盘介绍SATA：SerialATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment)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（SATAⅡ）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19存储基础培训SATAⅡ技术SATAII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20存储基础培训SAS接口硬盘介绍SAS(SerialAttachedSCSI)串行连接SCSISAS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21存储基础培训SAS技术优点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22存储基础培训硬盘各类接口间的对比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23存储基础培训企业级硬盘与桌面级硬盘的区别24存储基础培训企业级硬盘发展情况200520062007200820092010050001000015000200002500030000350004000045000FCSASSATASCSIFC来源:GartnerDataquest2005年9月企业市场接口(千台/年)25存储基础培训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26存储基础培训目前主要的硬盘厂商27存储基础培训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盘及笔记本电脑硬盘上，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。28存储基础培训硬盘类型选择29存储基础培训硬盘类型选择硬盘类型容量性能可靠性价格综合FC硬盘SATA硬盘（企业级）SAS硬盘很好好一般差很差30存储基础培训第二章：第二章：RAIDRAID技术技术31存储基础培训学习目标RAID基本概念RAID级别和特点RAID比较和选择RAID硬盘失效处理123432存储基础培训RAID基本概念33存储基础培训RAID基本概念——定义RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别RAID0数据条带化，无校验RAID1数据镜像，无校验RAID2海明码错误校验及校正RAID3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID4单次写数据采用单个硬盘，校验信息存放于专用硬盘RAID5数据条带化，校验信息分布式存放RAID6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余34存储基础培训RAID组合方式——级别扩展同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别RAID0+1先做RAID0，后做RAID1，同时提供数据条带化和镜像RAID10类似于RAID0+1，区别在于先做RAID1，后做RAID0RAID50先做RAID5，后做RAID0，能有效提高RAID5的性能35存储基础培训RAID出现原因•计算机发展初期，大容量硬盘价格非常高，而需要存储的数据量越来越大容量性能•CPU运算速度飞速提高，数据读写速度不应该成为计算机系统处理的瓶颈•信息时代，数据对企业和个人的重要性越来越大，数据存储安全更需要保障RAID可靠性36存储基础培训RAID基本概念——条带分条条带硬盘0硬盘2硬盘1硬盘337存储基础培训RAID基本概念——校验异或运算P=A0XORA1数据A0和A1通过异或运算进行奇偶校验得到校验位PA0值A1值P值000101011110表1-3异或XOR的校验原理A1A0P数据盘数据盘校验盘38存储基础培训RAID基本概念——