存储基础知识一(硬盘)
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常用指 标
硬盘的主要指标和技术（二）
DFT： Drive Fitness Test，硬盘健康检测 S.M.A.R.T： Self-Monitoring ,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析 及报告技术
TCQ：Tagged Command Queuing ，标记命令队列
320MBps，基本已经达到极限，将来必被其串
行版本SAS（ Serial Attached SCSI ）硬盘所 80-pin 公接头 替代
FC接口硬盘介绍
FC硬盘采用FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop，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 FC-AL支持全双工工作方式
很好 好 一般 差 很差
北京希益丰科技有限公司
交流请联系：
杨振广
技术总监 13910008527 E:yzg@xyf.com.cn
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 平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间
寻道时间：磁头寻找目标数据所在轨道所需的时间
数据传输率：数据从硬盘表面传输到硬盘的缓存的速率 MTBF：Mean Time Between Failure，平均无故障时间 AFR：Annualized Failure Rate ，按年计算的失效率
活性
SAS接口硬盘优点
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
企业级硬盘Barracuda ES系列；其它
系列硬盘。
高可靠性，SATA硬盘；WD Caviar
RE2系列，提供7200转SATA硬盘。
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。
硬盘类型选择
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
可升级到SAS
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
SAS接口硬盘介绍
SAS(Serial Attached SCSI)
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
NCQ：Native Command Queuing ，本机命令队列，是SATA Ⅱ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 Duty Cycle：指硬盘的工作负荷， 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.T Command Transport，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
ATA SATA SCSI SAS FC
转速（RPM）
7,200
7,200
15,000
15,000
15,000
缓存（兆）
8/16
8/16
8/16
8/16
8/16
串行/并行
并行
串行
并行
串行
串行
硬盘主流容量（GB）
250
500
300
300
300
MTBF
600,000
1,200,000
1,400,000
1,400,000
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：Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment ) 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
SCSI-3 Ultra320
Ultra SCSI 20/40MB/s Ultra2 SCSI 40/80MB/s Ultra160SCSI 160MB/s SAS 300MB/s per port
SCSI
320/MB/s
并行
SATA Serial ATA 150MB/s SATA II Serial ATA II 300MB/s
盘片 (Media)
磁头停放区 (Parking Zone)
传动部件
基座(Base Plate)
接口
硬盘的主要指标和技术（一）
容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位
常用指标
转速：指硬盘主轴马达的转动速度，单位为RPM（Round Per Minute)，即每分钟盘 片转动圈数
常用指标
40-pin 主/从盘 连接器 Power 跳线 连接器
向串行ATA（SATA）
SCSI接口硬盘介绍
SCSI (Small Computer System Interface ) 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
串行
ATA/IDE接口硬盘简介
ATA( Advanced Technology Attachment ) 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 （ Integrated Drive Electronics ）硬盘 ATA接口为并行ATA技术，下一代的产品将转
300GB 250GB
100GB
146GB 73GB 73GB
146GB
时间点 1998 2008
硬盘接口发展趋势
FC-AL 100MB/S per Port FC-AL 200MB/S per Port FC-AL 400MB/S per Port
SCSI-2
Synchronous FastWide SCSI SCSI 10/20MB/s 5MB/s
希益丰存储技术培训教材之一
来自百度文库
硬盘技术
课程目的：
1 硬盘的结构及主要技术 2 硬盘的种类及发展趋势 3 企业级硬盘与桌面级硬盘的区别 4 目前主要的硬盘厂商 5 硬盘类型选择
杨振广
技术总监 13910008527 E:yzg@xyf.com.cn
2011.3 北京
硬盘的结构及主要技术
硬盘结构
主轴马达 (Spindle Motor) 磁头
转速和缓存对硬盘性能的影响
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平均寻道时间和实际读写时间
硬盘缓存的大小与速度直接影响硬盘的整体性能
垂直磁记录
现有水平记录技术
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
希捷公司以其品种齐全、技术创新快、 在存储市场占据了一席之地，并为
质量好在存储硬盘市场稳占第一位。
华为3com等知名厂商提供硬盘服务。
Ultrastar：用作服务器以及工作站
接 口 硬 盘 产 品 主 要 分 为 ： 桌面级硬盘Barracuda 系列；
企业级硬盘有两个系列：
的3.5英寸硬盘；
WD Raptor猛禽系列，提供10000转， Deskstar：用作高性能个人电脑的
SATAⅡ技术
SATA II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（Enclosure Management ），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（Port Multiplier ），允许多个硬盘连接到同一端口
1,400,000
TCQ
支持
不支持
支持
支持*
支持
支持
支持
支持
支持
支持
NCQ
*
SATA Ⅱ接口硬盘支持NCQ，SATA Ⅰ不支持
企业级硬盘与桌面级硬盘的区别
企业级硬盘发展情况
企业市场接口(千台/年) 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009
垂直记录技术
硬盘的种类及发展趋势
硬盘类型及接口
硬盘类型
ATA/IDE SCSI FC SATA SAS
接口视图
SC
LC
硬盘发展历史及趋势
容 量
1000GB
SATA硬盘
1000GB
750GB
750GB
SAS硬盘
500GB
SCSI硬盘 FC硬盘
500GB 400GB
300GB
300GB 146GB 73GB 300GB
目前主要的硬盘厂商
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、 华为3COM等知名厂商提供硬盘服务。
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
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：
SATA
SAS SCSI
FC
FC
来源: Gartner Dataquest 2005年9月
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
2
上电时间
Duty Cycle（工作负荷）
8小时/天
低
24小时/天
30%（西数RE2系列硬
盘可达100%）
3 4 5 6 MTBF SCT 错误纠正功能 负载管理（用于控制机体 温度及保证长时间工作可 靠性） 六十万小时 不支持 不支持 不支持 一百二十万小时 支持 支持 支持
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，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
硬盘的主要指标和技术（二）
DFT： Drive Fitness Test，硬盘健康检测 S.M.A.R.T： Self-Monitoring ,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析 及报告技术
TCQ：Tagged Command Queuing ，标记命令队列
320MBps，基本已经达到极限，将来必被其串
行版本SAS（ Serial Attached SCSI ）硬盘所 80-pin 公接头 替代
FC接口硬盘介绍
FC硬盘采用FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop，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 FC-AL支持全双工工作方式
很好 好 一般 差 很差
北京希益丰科技有限公司
交流请联系：
杨振广
技术总监 13910008527 E:yzg@xyf.com.cn
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 平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间
寻道时间：磁头寻找目标数据所在轨道所需的时间
数据传输率：数据从硬盘表面传输到硬盘的缓存的速率 MTBF：Mean Time Between Failure，平均无故障时间 AFR：Annualized Failure Rate ，按年计算的失效率
活性
SAS接口硬盘优点
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
企业级硬盘Barracuda ES系列；其它
系列硬盘。
高可靠性，SATA硬盘；WD Caviar
RE2系列，提供7200转SATA硬盘。
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。
硬盘类型选择
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
可升级到SAS
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
SAS接口硬盘介绍
SAS(Serial Attached SCSI)
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
NCQ：Native Command Queuing ，本机命令队列，是SATA Ⅱ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 Duty Cycle：指硬盘的工作负荷， 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.T Command Transport，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
ATA SATA SCSI SAS FC
转速（RPM）
7,200
7,200
15,000
15,000
15,000
缓存（兆）
8/16
8/16
8/16
8/16
8/16
串行/并行
并行
串行
并行
串行
串行
硬盘主流容量（GB）
250
500
300
300
300
MTBF
600,000
1,200,000
1,400,000
1,400,000
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：Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment ) 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
SCSI-3 Ultra320
Ultra SCSI 20/40MB/s Ultra2 SCSI 40/80MB/s Ultra160SCSI 160MB/s SAS 300MB/s per port
SCSI
320/MB/s
并行
SATA Serial ATA 150MB/s SATA II Serial ATA II 300MB/s
盘片 (Media)
磁头停放区 (Parking Zone)
传动部件
基座(Base Plate)
接口
硬盘的主要指标和技术（一）
容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位
常用指标
转速：指硬盘主轴马达的转动速度，单位为RPM（Round Per Minute)，即每分钟盘 片转动圈数
常用指标
40-pin 主/从盘 连接器 Power 跳线 连接器
向串行ATA（SATA）
SCSI接口硬盘介绍
SCSI (Small Computer System Interface ) 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
串行
ATA/IDE接口硬盘简介
ATA( Advanced Technology Attachment ) 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 （ Integrated Drive Electronics ）硬盘 ATA接口为并行ATA技术，下一代的产品将转
300GB 250GB
100GB
146GB 73GB 73GB
146GB
时间点 1998 2008
硬盘接口发展趋势
FC-AL 100MB/S per Port FC-AL 200MB/S per Port FC-AL 400MB/S per Port
SCSI-2
Synchronous FastWide SCSI SCSI 10/20MB/s 5MB/s
希益丰存储技术培训教材之一
来自百度文库
硬盘技术
课程目的：
1 硬盘的结构及主要技术 2 硬盘的种类及发展趋势 3 企业级硬盘与桌面级硬盘的区别 4 目前主要的硬盘厂商 5 硬盘类型选择
杨振广
技术总监 13910008527 E:yzg@xyf.com.cn
2011.3 北京
硬盘的结构及主要技术
硬盘结构
主轴马达 (Spindle Motor) 磁头
转速和缓存对硬盘性能的影响
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平均寻道时间和实际读写时间
硬盘缓存的大小与速度直接影响硬盘的整体性能
垂直磁记录
现有水平记录技术
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
希捷公司以其品种齐全、技术创新快、 在存储市场占据了一席之地，并为
质量好在存储硬盘市场稳占第一位。
华为3com等知名厂商提供硬盘服务。
Ultrastar：用作服务器以及工作站
接 口 硬 盘 产 品 主 要 分 为 ： 桌面级硬盘Barracuda 系列；
企业级硬盘有两个系列：
的3.5英寸硬盘；
WD Raptor猛禽系列，提供10000转， Deskstar：用作高性能个人电脑的
SATAⅡ技术
SATA II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（Enclosure Management ），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（Port Multiplier ），允许多个硬盘连接到同一端口
1,400,000
TCQ
支持
不支持
支持
支持*
支持
支持
支持
支持
支持
支持
NCQ
*
SATA Ⅱ接口硬盘支持NCQ，SATA Ⅰ不支持
企业级硬盘与桌面级硬盘的区别
企业级硬盘发展情况
企业市场接口(千台/年) 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009
垂直记录技术
硬盘的种类及发展趋势
硬盘类型及接口
硬盘类型
ATA/IDE SCSI FC SATA SAS
接口视图
SC
LC
硬盘发展历史及趋势
容 量
1000GB
SATA硬盘
1000GB
750GB
750GB
SAS硬盘
500GB
SCSI硬盘 FC硬盘
500GB 400GB
300GB
300GB 146GB 73GB 300GB
目前主要的硬盘厂商
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、 华为3COM等知名厂商提供硬盘服务。
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
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：
SATA
SAS SCSI
FC
FC
来源: Gartner Dataquest 2005年9月
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
2
上电时间
Duty Cycle（工作负荷）
8小时/天
低
24小时/天
30%（西数RE2系列硬
盘可达100%）
3 4 5 6 MTBF SCT 错误纠正功能 负载管理（用于控制机体 温度及保证长时间工作可 靠性） 六十万小时 不支持 不支持 不支持 一百二十万小时 支持 支持 支持
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，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