Macrosan存储培训教材--存储基础知识

Macrosan存储培训教材-----存储基础知识产品经理:王一帆TEL:15891715143E-MAIL:[e-mail]提纲硬盘技术RAID技术磁盘阵列存储架构硬盘技术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常见问题答疑硬盘的结构及主要技术硬盘结构主轴马达(SpindleMotor)磁头基座(BasePlate)磁头停放区(ParkingZone)盘片(Media)传动部件接口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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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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/IDELCSC硬盘类型接口视图容量FC硬盘100GB300GB750GB1000GB146GB300GBSAS硬盘250GB400GB500GB750GB1TBSATA硬盘73GB146GB500GB73GB300GB146GB2007SCSI硬盘73GB450GB300GB450GB硬盘发展历史及趋势2003200420012008200220082009600GB2009600GB（6Gb/s）20052TB2009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SAS600MB/sperportFC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,目前能够提供400MB/s速率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SAS技术优点性能：SAS技术单通道可提供6.0Gb/s的传输率，采用SAS4路宽端口技术，单条链路即可达24Gb/s；SAS技术本身也已规划到12Gb的速率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可以扩展到超过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1TB300GB600GB600GBMTBF1,200,0001,600,0001,600,0001,600,000TCQ支持支持支持支持NCQ支持*支持支持支持*SATAⅡ接口硬盘支持NCQ，SATAⅠ不支持SSD（SolidStateDisk）硬盘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。VS.相比机械硬盘，SSD优点如下：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；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绿色环保：工作时静音，发热量小，散热快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10万次全写操作，每天350GB数据更新可使用5年高可靠性，MTBF为2百万小时高性能，读性能达到250MB/s，写性能130MB/s重量87克左右，最大功耗2WSSD分SLC和MLC两种，主要差别在于擦写次数和性能。1万次全写操作，每天20GB数据更新可以使用5年可靠性较低，MTBF为1.2百万小时写性能较低，读性能250MB/s，写性能50MB/s重量2.5寸87克左右，1.8寸40克左右，最大功耗2W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SSD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2DutyCycle（工作负荷）低高（例如西数RE2系列硬盘可达100%）3MTBF75万小时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15KSAS硬盘）；•Cheetah系列（3.5英寸10K或15KSAS、FC硬盘）；•Constellation系列（2.5英寸7.2KSAS硬盘）•BarracudaES/ConstellationES系列（3.5英寸7.2K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：•WDVelociRaptor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；•WDRE2/RE3系列，提供3.5英寸7200转SATA硬盘；•WDRE2-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；•WDRE4-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/15KFC、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；•Hitachi2.5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？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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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，而在于通道技术和协议设计SAS硬盘应用领域更广泛SAS已成为主流硬盘市场SAS硬盘继承了SCSI技术，技术成熟SAS接口兼容SATA硬盘3、企业级硬盘发展趋势29FC硬盘(3.5寸)已经不再有新的产品型号10/15K转硬盘全部都是SAS接口7200K转的2.5寸硬盘是SAS/SATA接口7200K转的3.5寸硬盘是SAS/SATA接口SSD硬盘以2.5寸SAS为主，保留3.5寸FCX4.企业级SATA硬盘为何价格高•SATA硬盘分为企业级和桌面级两种，主要区别在于可靠性和性能优化方面，适用场合完全不同•我司采用的是专用