存儲硬盤基礎(chǔ)知識及存儲架構(gòu).ppt

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1、存儲技術(shù)與產(chǎn)品基礎(chǔ)存儲硬盤基礎(chǔ)知識目錄硬件結(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編碼DAS、NAS、SAN硬件結(jié)構(gòu)主軸馬達(SpindleMotor)音圈馬達(VoiceCoilMotor)磁頭基座(BasePlate)磁頭停放區(qū)(ParkingZone)盤片(Media)傳動部件接口硬件結(jié)構(gòu)：玻璃盤片和鋁合金盤片玻璃盤片優(yōu)點存儲密度高,容量大磁盤壽命長抗沖擊的可靠性高GlassMedia缺點:價格昂貴要使用磁頭加載/卸載技術(shù)鋁合金盤片優(yōu)點技術(shù)成熟價格便宜AluminumMedia缺點對沖擊較為敏感對溫度較為敏感硬件結(jié)構(gòu)：硬盤磁頭技術(shù)磁頭(Head)磁

2、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帶動磁盤旋轉(zhuǎn)讀寫磁頭在磁盤表面上方飛行硬盤最基本的功能就是存儲電腦資料,并且當需要時讀取出來供電腦運算與處理磁場資料讀寫磁頭磁記錄原理磁性材料層(MagneticFilm)金屬性粒子呈不規(guī)則狀排列盤片線圈(Coil)磁芯(Core)SN已磁化的金屬性粒子未磁化的金屬性粒子磁記錄原理NSBinary0(同性)Binary1(異性)線圈(Coil)磁芯(Core)磁性材料層(Magn

3、eticFilm)盤片硬盤主要參數(shù)容量轉(zhuǎn)速緩存平均訪問時間尋道時間內(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)速硬盤主軸馬達轉(zhuǎn)速單位為每分鐘轉(zhuǎn)速(rpm)主軸馬達轉(zhuǎn)速越快，就越快存取資料目前大多數(shù)硬盤主軸馬達轉(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

4、盤與外部總線交換數(shù)據(jù)的場所硬盤上的記憶晶片用來暫時存放數(shù)據(jù)以增強硬盤性能EDO、SDRAM硬盤主要參數(shù)—平均訪問時間平均訪問時間：硬盤磁頭找到目標數(shù)據(jù)的平均時間。平均尋道時間：硬盤磁頭從一個柱面移動到另一個柱面所需要的平均時間。平均潛伏時間(等待時間)：當磁頭移動到數(shù)據(jù)所在的磁道后，等待目標扇區(qū)可用的平均時間。平均潛伏時間一般取盤片旋轉(zhuǎn)一周所需時間的一半平均訪問時間=平均尋道時間+平均潛伏時間硬盤主要參數(shù)--尋道時間磁頭尋找資料所在軌道所需的時間單位為毫秒(千分之秒)時間越短表示讀寫資料的速度越快最大尋道時間：從最內(nèi)道到最外道或從最外道到最內(nèi)道所需時間最小尋道時間：磁頭從所在磁

5、道移動到相鄰磁道所需時間平均尋道時間=（最大尋道時間+最小尋道時間）/3磁場資料讀寫磁頭硬盤主要參數(shù)--內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率讀寫磁頭磁盤表面磁場資料緩存數(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,目的是盡可能預測硬盤的可靠性，在硬盤損壞之前給用戶

6、警告很多由硬盤部件功能性衰減的問題是可以預測的，通過以下參數(shù)磁頭飛行高度信息輸出效率旋轉(zhuǎn)啟動時間尋道失敗率尋道時間的效率DFT技術(shù)DFT（DriveFitnessTest，驅(qū)動器健康檢測）IBM公司為其PC硬盤開發(fā)的數(shù)據(jù)保護技術(shù),通過使用DFT程序訪問IBM硬盤里的DFT微代碼對硬盤進行檢測。DFT軟件是一個獨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行。可靠性指標-MTBF溫度對可靠性指標的影響通常，硬盤的工作環(huán)境溫度為25℃～40℃通常硬盤：2400小時/年（6.5小時/天）（見下表）商用硬盤：4000小時/年（11小時/天）高可靠性硬盤：8766小時

7、/年（24小時/天）上電時間對可靠性指標的影響AnnualizedFailureRate(AFR)MTBF值：數(shù)字游戲？舉例：一個失效率是在“一年365天、一天24小時不間斷”循環(huán)工作條件下測出的，另一個是在“每天8小時不間斷”循環(huán)工作條件下測出的，兩款產(chǎn)品的性能高低一下子就比較出來。AFR，“按年計算的失效率”，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)量的比例計算出來的，企業(yè)級磁盤驅(qū)動器產(chǎn)品的AFR值一般都會控制在1%