信息存储技术——磁盘阵列分析讲述.pptx

引言——为什么需要磁盘阵列 工作原理 影响磁盘存储系统性能的关键因素 RAID技术 磁盘阵列 3,000 1,000 100 10 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 用户数量 (百万) 2005 2010 数据的摩尔定律：人类每18个月产生的信息量，是人类之前全部信息量的总和 2015 假如有1PB数据，买 4TB大小的磁盘，需要250个！ 如何把250个磁盘连接起来？ 如果用一般的PC，需要63台！ 数据存放起来了，如何管理和使用？ 性能如何？ 当设备损坏或发生事故时如何应对？ 几个问题 容量 速度 管理 安全：容灾与备份 可扩展性 信息存储需要解决的主要问题 信息的分层存储 计算机系统基本结构 辅助存储器 与信息存储有关的部件 CPU (寄存器） 高速缓存 主存储器 辅助存储器 信息的分层存储 存储器硬件的金字塔结构 速度越来越快 容量越来越大 信息的分层存储 信息的分层存储 辅助存储器主要有磁表面存储器和光存储器两大类. 磁表面存储器是将磁性材料沉积在盘片(或带)的基体上形成记录介质,并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出信息. 磁表面存储器有数字式磁记录,如硬盘,软盘和磁带. 模拟式磁记录,如录音,录像设备 光存储器主要是光盘,它是利用激光束在具有感光特性的表面上存储信息的 存储密度 面密度：单位面积中存储的二进制信息量； 道密度：单位长度上存储的二进制信息量。 存储容量 格式化容量、非格式化容量 寻址时间 平均寻道时间+平均等待时间 数据传输率 单位时间内从磁表面存储器所读/写的信息量。 误码率、价格 信息的分层存储 磁表面存储器的技术指标 磁盘采取直接存取方式,寻址时间包括两部分: 一是磁头寻找目标磁道所需的寻道时间ts; 二是找到磁道以后,磁头等待所需要读写的区段旋转到它的下方所需要的等待时间tw. 由于寻找相邻磁道和从最外面磁道找到最里面磁道所需的时间不同,磁头等待不同区段所花的时间也不同,因此,取它们的平均值,称作平均寻址时间Ta,它由平均找道时间Tsa和平均等待时间Twa组成: Ta=Tsa+Twa=(tsmax+tsmin)/2+(twmax+twmin)/2 磁盘寻址时间 信息的分层存储 信息的分层存储 磁盘的磁化轨迹 磁盘设备的基本结构 面surface，道track，扇区sector，柱面cylinder 读写头 ①容量 硬盘容量=盘面数×柱面数×扇区数×扇区大小。 硬盘容量=单碟容量×碟片数。 目前可达8TB ②硬盘的数据传输率(Data Transfer Rate) 又称吞吐率，表示在磁头定位后，硬盘读或写数据的速度。 信息的分层存储 硬盘主要性能指标 ③道至道时间（single track seek） 指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间，单位为毫秒。 ④平均寻道时间(Average Seek Time) 指硬盘磁头移动到数据所在磁道所用的时间，单位为毫秒(ms),平均寻道时间越短硬盘速度越快。 ⑤转速 主流硬盘的转速：5400rpm、7200rpm、10000rpm、 15000rpm 。 ⑥平均潜伏期（average latency） 也称旋转等待时间，指当磁头移动到数据所在的磁道后，然后等待所要的数据块继续转动（半圈或多些、少些）到磁头下的时间，单位为毫秒。 ⑦平均访问时间（average access） 指磁头找到指定数据的平均时间，单位为毫秒。通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。 ⑧全程访问时间（max full seek） 指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间，单位为毫秒。 ⑨缓存 硬盘与外部总线交换数据的场所，缓存对提高硬盘速度很有好处，目前市面上的缓存容量通常为8~32MB。 连续无故障时间(Mean Time Between Failure，MTBF) 硬盘表面温度 信息的分层存储 SCSI ATA FC SATA SAS SAS2.0 硬盘接口类型 IEEE 1394标准 磁盘阵列 1、如果文件大于系统中最大的存储空间，如何存放？ 2、如果文件不允许分割存放？ 3、如果硬盘速度不能满足系统需要，怎么办？ 引言 1、VLSI技术的迅速发展和多级并行处理技术的广泛使用，计算机主机的性能得到了空前的提高 ； 2、I/O子系统的速度却因机械传动等因素，远远落后于CPU处理速度，二者之间的差距日益增大 I/O和CPU速度上的不匹配，高性能计算机面临着越来越严重的瓶颈问题； 3、快速多盘存储技术存储系统的并发与并行性； 4、廉价、小容量、高性能的磁盘驱动器，组成盘阵列，实现对多盘的并发读/写，达到高数传率、高可靠性和高性价比 ； 过去十年来,CPU的处理速度增加了五十倍有多,内存