硬盤存儲(chǔ)之基礎(chǔ)知識(shí).ppt

存儲(chǔ)技術(shù)與產(chǎn)品基礎(chǔ),存儲(chǔ)硬盤基礎(chǔ)知識(shí),目錄,硬件結(jié)構(gòu)工作原理主要參數(shù)硬盤接口及發(fā)展介紹目前主要使用的硬盤及型號(hào)編碼,硬件結(jié)構(gòu),主軸馬達(dá)(SpindleMotor),音圈馬達(dá)(VoiceCoilMotor),磁頭,基座(BasePlate),磁頭停放區(qū)(ParkingZone),盤片(Media),傳動(dòng)部件,接口,硬件結(jié)構(gòu)：玻璃盤片和鋁合金盤片,玻璃盤片優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)密度高,容量大磁盤壽命長抗沖擊的可靠性高,缺點(diǎn):價(jià)格昂貴要使用磁頭加載/卸載技術(shù),鋁合金盤片優(yōu)點(diǎn)技術(shù)成熟價(jià)格便宜,缺點(diǎn)對(duì)沖擊較為敏感對(duì)溫度較為敏感,硬件結(jié)構(gòu)：硬盤磁頭技術(shù),磁頭(Head)磁道(Track)柱面(Cylinder)扇區(qū)(Sector),扇區(qū),1磁道,n磁道,0磁道,硬件結(jié)構(gòu)：磁頭與柱面,硬件結(jié)構(gòu)：硬盤受撞擊,15of23,硬件結(jié)構(gòu)：磁道,1磁道,n磁道,硬件結(jié)構(gòu)：扇區(qū),扇區(qū),工作原理,磁盤表面,主軸馬達(dá)帶動(dòng)磁盤旋轉(zhuǎn),硬盤最基本的功能就是存儲(chǔ)電腦資料,并且當(dāng)需要時(shí)讀取出來供電腦運(yùn)算與處理,讀寫磁頭,磁記錄原理,磁記錄原理,硬盤主要參數(shù),容量轉(zhuǎn)速緩存平均訪問時(shí)間尋道時(shí)間內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率外部數(shù)據(jù)傳輸率,S.M.A.R.T.技術(shù)DFT技術(shù)MTBFAFR,硬盤主要參數(shù)：容量,容量(Capacity)磁頭(Head)磁道(Track)柱面(Cylinder)扇區(qū)(Sector)格式化容量=柱面數(shù)X每磁道扇區(qū)數(shù)X磁頭數(shù)X扇區(qū)字節(jié)數(shù),扇區(qū),1磁道,n磁道,0磁道,硬盤主要參數(shù)：轉(zhuǎn)速,硬盤主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速單位為每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快，就越快存取資料目前大多數(shù)硬盤主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)速：5,400及7,200RPM(ATA),7,200、10,000、及15000RPM（SCSI）,硬盤主要參數(shù)-緩存,緩存緩存是硬盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場(chǎng)所硬盤上的記憶晶片用來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)以增強(qiáng)硬盤性能EDO、SDRAM,硬盤主要參數(shù)平均訪問時(shí)間,平均訪問時(shí)間：硬盤磁頭找到目標(biāo)數(shù)據(jù)的平均時(shí)間。平均尋道時(shí)間：硬盤磁頭從一個(gè)柱面移動(dòng)到另一個(gè)柱面所需要的平均時(shí)間。平均潛伏時(shí)間(等待時(shí)間)：當(dāng)磁頭移動(dòng)到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待目標(biāo)扇區(qū)可用的平均時(shí)間。平均潛伏時(shí)間一般取盤片旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半平均訪問時(shí)間=平均尋道時(shí)間+平均潛伏時(shí)間,硬盤主要參數(shù)-尋道時(shí)間,磁頭尋找資料所在軌道所需的時(shí)間單位為毫秒(千分之秒)時(shí)間越短表示讀寫資料的速度越快最大尋道時(shí)間：從最內(nèi)道到最外道或從最外道到最內(nèi)道所需時(shí)間最小尋道時(shí)間：磁頭從所在磁道移動(dòng)到相鄰磁道所需時(shí)間平均尋道時(shí)間=（最大尋道時(shí)間+最小尋道時(shí)間）/3,讀寫磁頭,硬盤主要參數(shù)-內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率,讀寫磁頭,緩存,數(shù)據(jù)從磁盤表面?zhèn)鬏數(shù)接脖P的緩存的速率單位為每秒百萬位元(Mbits/sec),硬盤主要參數(shù)-外部數(shù)據(jù)傳輸率,緩存Cache),數(shù)據(jù)由緩存經(jīng)由介質(zhì)傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)的速率單位為(Mbytes/sec)一定比內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率快,介面(Interface),S.M.A.R.T.技術(shù),Self-Monitoring,AnalysisandReportingTechnology最早由Compaq和IBM推動(dòng),目的是盡可能預(yù)測(cè)硬盤的可靠性，在硬盤損壞之前給用戶警告,很多由硬盤部件功能性衰減的問題是可以預(yù)測(cè)的，通過以下參數(shù)磁頭飛行高度信息輸出效率旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)間尋道失敗率尋道時(shí)間的效率,DFT技術(shù),DFT（DriveFitnessTest，驅(qū)動(dòng)器健康檢測(cè)）IBM公司為其PC硬盤開發(fā)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù),通過使用DFT程序訪問IBM硬盤里的DFT微代碼對(duì)硬盤進(jìn)行檢測(cè)。DFT軟件是一個(gè)獨(dú)立的不依賴操作系統(tǒng)的軟件，它可以在用戶其他任何軟件失效的情況下運(yùn)行。,可靠性指標(biāo)-MTBF,溫度對(duì)可靠性指標(biāo)的影響,通常，硬盤的工作環(huán)境溫度為2540,通常硬盤：2400小時(shí)/年（6.5小時(shí)/天）（見下表）商用硬盤：4000小時(shí)/年（11小時(shí)/天）高可靠性硬盤：8766小時(shí)/年（24小時(shí)/天）,上電時(shí)間對(duì)可靠性指標(biāo)的影響,AnnualizedFailureRate(AFR),MTBF值：數(shù)字游戲？舉例：一個(gè)失效率是在“一年365天、一天24小時(shí)不間斷”循環(huán)工作條件下測(cè)出的，另一個(gè)是在“每天8小時(shí)不間斷”循環(huán)工作條件下測(cè)出的，兩款產(chǎn)品的性能高低一下子就比較出來。,AFR，“按年計(jì)算的失效率”，與MTBF不同的是，AFR能夠更合理地反映磁盤驅(qū)動(dòng)器的失效率。AFR值是根據(jù)制造商每年回收的不合格產(chǎn)品占年度總產(chǎn)量的比例計(jì)算出來的，企業(yè)級(jí)磁盤驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的AFR值一般都會(huì)控制在1%以下,硬盤接口及發(fā)展介紹,ATA接口SATA接口SCSI接口SAS接口FC接口,WhatareIDE？,IDE-IntegratedDriveElectronics電子集成驅(qū)動(dòng)器,WhatareATA？,ATA：AdvancedTechnologyAttachment高級(jí)技術(shù)附加裝置7個(gè)版本：ATA-1-ATA-7（ATA133）速率基本上走到了極限,ATA數(shù)據(jù)傳輸模式,PIO模式：ProgrammingInput/OutputModel通過CPU執(zhí)行I/O端口指令來進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫的數(shù)據(jù)交換模式DMA模式：DirectMemoryAccess直接內(nèi)存訪問不經(jīng)過CPU而直接從內(nèi)存了存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換模式UltraDMA：UltraDirectMemoryAccess高級(jí)直接內(nèi)存訪問增加了CRC（CyclicRedundancyCheck循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）技術(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸過程中的準(zhǔn)確,WhatareSATA？,SATA：SerialAdvancedTechnologyAttachment串行ATA這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而得名。具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔、傳輸速率快的優(yōu)點(diǎn)2000年Intel聯(lián)合IBM、Maxtor、Seagate等廠商合作開發(fā)2002年SerialATA1.0標(biāo)準(zhǔn)150MB/s2005年SerialATAII300MB/s,SATA傳輸機(jī)制,利用單個(gè)路徑串行一位一位傳送數(shù)據(jù)，用另外一條路徑給發(fā)送端返回接收確認(rèn)的信號(hào)1500MHZ內(nèi)嵌時(shí)鐘*1（每個(gè)時(shí)鐘周期一位）*80%(8b/10b編碼效率/8（每字節(jié)8位)=150MB/s,SATA與PATA對(duì)比,WhatareSCSI？,SCSI：SmallComputerSystemInterface小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口。特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔。SCSI必須要有專門的SCSI控制器，也就是一塊SCSI控制卡，才能支持SCSI設(shè)備,WhatareSCSI？,80-pinMaleSCAConnector,80-pin(SCA)SCSI,SCSI與ATA區(qū)別,ATA：桌面/筆記本ATA磁盤中，如果用戶提出數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求，CPU先對(duì)該命令作出響應(yīng)后再傳達(dá)給主板南橋或板載磁盤控制芯片上，之后再通過ATA總線將數(shù)據(jù)操作命令傳遞給硬盤的主控芯片。SCSI：企業(yè)級(jí)在SCSI系統(tǒng)有一塊專門的SCSI控制芯片。負(fù)責(zé)管理SCSI總線外，還承擔(dān)設(shè)備讀寫的控制職能，管理所有SCSI相關(guān)的讀寫請(qǐng)求、總線控制和數(shù)據(jù)傳輸職能，CPU要做的工作只是將起始命令傳遞給SCSI控制芯片，之后便可徹底拋開不管做其他事情。,WhatareSAS？,SAS接口是SCSI的升級(jí)，為串行傳輸模式。SAS是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、全雙工、雙端口的接口，支持在SATA兼容的電纜和連接器上傳輸SCSI協(xié)議,SAS的兩大主要技術(shù),差分信號(hào)技術(shù),SAS的兩大主要技術(shù),差分信號(hào)技術(shù),SAS的兩大主要技術(shù),串行總線技術(shù),SAS的擴(kuò)展性,EdgeExpander：連接64個(gè)SAS/串行ATA存儲(chǔ)設(shè)備FanoutExpander：連接64個(gè)“EdgeExpander,SAS系統(tǒng)的極限容量就是“64644096”個(gè)終端設(shè)備,WhatareFC？,FC-AL(光纖通道仲裁環(huán)FibreChannelArbitratedLoop)，是一種雙端口的串行存儲(chǔ)接口，支持全雙工工作方式。利用類似于SATA/SAS所用的4芯連接，提供一種單環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)控制器能訪問126個(gè)硬盤,40-pinMaleFC-SCAIIConnector,典型連接方式,各接口的對(duì)比,各種類型應(yīng)用,目前主要使用的硬盤,HSFM,Seagate硬盤及型號(hào)編碼,1-STSeagateTechnology(希捷)2-FormFactor(外型規(guī)格)1=3.5英寸，半高，1.6英寸(41mm)3=3.5英寸，扁平型，1英寸(25.4mm)3-硬盤容量(GB)前兩位代表整數(shù)部分最后一位代表小數(shù)部分4-系列代號(hào)5-Interface(接口類型)A=UltraATAIDE/EIDEFC=FibreChannel光纖通道LC=熱插拔Ultra160SCSILW=非熱插拔Ultra160SCSIST380011AST336607LCST373405FC,Maxtor硬盤及型號(hào)編碼,X,X,XXX,X,X,1,2,3,4,1,-,系列型號(hào),9DiamondMax,系列,(5400rpm),3DiamondMaxVL,系列,(5400rpm),5DiamondMaxPlus,