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監(jiān)控安裝公司硬盤(pán)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)(二)

2023年09月03日 10:48:11      來(lái)源:河南元興網(wǎng)絡(luò)科技有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺(tái)      閱讀量:41

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硬盤(pán)錄像機(jī)(Digital Video Recorder,簡(jiǎn)稱DVR),即數(shù)字視頻錄像機(jī),相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬視頻錄像機(jī),采用硬盤(pán)錄像,故常常被稱為硬盤(pán)錄像機(jī),也被稱為DVR。它是一套進(jìn)行圖像存儲(chǔ)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),具有對(duì)圖像/語(yǔ)音進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間錄像、錄音、遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的功能。而硬盤(pán)錄像機(jī)的數(shù)據(jù)圖像主要儲(chǔ)蓄在硬盤(pán)中。本公司承接河南省內(nèi)監(jiān)控安裝、鄭州監(jiān)控維修、網(wǎng)絡(luò)布線、光纖熔接、監(jiān)控方案設(shè)計(jì)監(jiān)控安裝業(yè)務(wù),是一家專業(yè)的監(jiān)控安裝公司。


接口

ATA

ATA全稱Advanced Technology Attachment,是用傳統(tǒng)的40-pin 并口數(shù)據(jù)線連接主板與硬盤(pán)的,外部接口速度為133MB/s,因?yàn)椴⒖诰€的抗干擾性太差,且排線占空間,不利計(jì)算機(jī)散熱,將逐漸被SATA 所取代。

IDE

IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”,即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”,俗稱PATA并口。

RAID

1. 傳輸速率高。在部分RAID模式中,可以讓很多磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),而這些磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器,所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器幾倍的速率。因?yàn)?/span>CPU的速度增長(zhǎng)很快,而磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無(wú)法大幅提高,所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。

2. 更高的安全性。相較于普通磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器很多RAID模式都提供了多種數(shù)據(jù)修復(fù)功能,當(dāng)RAID中的某一磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)嚴(yán)重故障無(wú)法使用時(shí),可以通過(guò)RAID中的其他磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)恢復(fù)此驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù),而普通磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器無(wú)法實(shí)現(xiàn),這是使用RAID的第二個(gè)原因。

SATA

2001年,由IntelAPT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會(huì)正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范,2002年,雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市,但Serial ATA委員會(huì)已搶先確立了Serial ATA 2.0規(guī)范。Serial ATA采用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào),具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,與以往相比其的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進(jìn)行檢查如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正。

SATA

SATA Ⅱ是芯片Intel英特爾與硬盤(pán)Seagate希捷在SATA的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其主要特征是外部傳輸率從SATA150MB/s進(jìn)一步提高到了300MB/s,此外還包括NCQ(Native Command Queuing,原生命令隊(duì)列)、端口多路器(Port Multiplier)、交錯(cuò)啟動(dòng)(Staggered Spin-up)等一系列的技術(shù)特征。但是并非所有的SATA硬盤(pán)都可以使用NCQ技術(shù),除了硬盤(pán)本身要支持NCQ之外,也要求主板芯片組的SATA控制器支持NCQ

SATA

正式名稱為SATARevision3.0”,是串行ATA國(guó)際組織(SATA-IO)在20095月份發(fā)布的新版規(guī)范,主要是傳輸速度翻番達(dá)到6Gbps,同時(shí)向下兼容舊版規(guī)范“SATARevision2.6”(也就是現(xiàn)在俗稱的SATA3Gbps),接口、數(shù)據(jù)線都沒(méi)有變動(dòng)。SATA3.0接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是2007上半年英特爾公司提出的,由英特爾公司的存儲(chǔ)產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)部技術(shù)總監(jiān)Knut Grimsrud負(fù)責(zé)。Knut Grimsrud表示,SATA3.0的傳輸速率將達(dá)到6Gbps,將在SATA2.0的基礎(chǔ)上增加1倍。

SCSI

SCSI的英文全稱為“Small Computer System Interface”(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口),是同IDEATA)不同的接口,IDE接口是普通PC的標(biāo)準(zhǔn)接口,而SCSI并不是專門(mén)為硬盤(pán)設(shè)計(jì)的接口,是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。SCSI接口具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低,以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn),但較高的價(jià)格使得它很難如IDE硬盤(pán)般普及,因此SCSI硬盤(pán)主要應(yīng)用于中、服務(wù)器和高檔工作站中。

光纖通道

光纖通道的英文拼寫(xiě)是Fibre Channel,和SCSI接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤(pán)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的接口技術(shù),是專門(mén)為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,但隨著存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)速度的需求,才逐漸應(yīng)用到硬盤(pán)系統(tǒng)中。光纖通道硬盤(pán)是為提高多硬盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度和靈活性才開(kāi)發(fā)的,它的出現(xiàn)大大提高了多硬盤(pán)系統(tǒng)的通信速度。光纖通道的主要特性有:熱插拔性、高速帶寬、遠(yuǎn)程連接、連接設(shè)備數(shù)量大等。

光纖通道是為在像服務(wù)器這樣的多硬盤(pán)系統(tǒng)環(huán)境而設(shè)計(jì)的,能滿足工作站、服務(wù)器、海量存儲(chǔ)子網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)間通過(guò)集線器、交換機(jī)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行雙向、串行數(shù)據(jù)通訊等系統(tǒng)對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。

RAID的分類

RAID 0,無(wú)冗余無(wú)校驗(yàn)的磁盤(pán)陣列。數(shù)據(jù)同時(shí)分布在各個(gè)磁盤(pán)上,沒(méi)有容錯(cuò)能力,讀寫(xiě)速度在RAID中,但因?yàn)槿魏我粋€(gè)磁盤(pán)損壞都會(huì)使整個(gè)RAID系統(tǒng)失效,所以安全系數(shù)反倒比單個(gè)的磁盤(pán)還要低。一般用在對(duì)數(shù)據(jù)安全要求不高,但對(duì)速度要求很高的場(chǎng)合,如:大型游戲、圖形圖像編輯等。此種RAID模式至少需要2個(gè)磁盤(pán),而更多的磁盤(pán)則能提供更高效的數(shù)據(jù)傳輸。

SAS

SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI,是新一代的SCSI技術(shù),和現(xiàn)在流行的Serial ATA(SATA)硬盤(pán)相同,都是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度。并通過(guò)縮短連結(jié)線改善內(nèi)部空間等。SAS是并行SCSI接口之后開(kāi)發(fā)出的全新接口。此接口的設(shè)計(jì)是為了改善存儲(chǔ)系統(tǒng)的效能、可用性和擴(kuò)充性,并且提供與SATA硬盤(pán)的兼容性。

物理結(jié)構(gòu)

磁頭

磁頭是硬盤(pán)中最昂貴的部件,也是硬盤(pán)技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。傳統(tǒng)的磁頭是讀寫(xiě)合一的電磁感應(yīng)式磁頭,但是,硬盤(pán)的讀、寫(xiě)卻是兩種截然不同的操作,為此,這種二合一磁頭在設(shè)計(jì)時(shí)必須要同時(shí)兼顧到讀/寫(xiě)兩種特性,從而造成了硬盤(pán)設(shè)計(jì)上的局限。而MR磁頭(Magnetoresistive heads),即磁阻磁頭,采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu):寫(xiě)入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭(MR磁頭不能進(jìn)行寫(xiě)操作),讀取磁頭則采用新型的MR磁頭,即所謂的感應(yīng)寫(xiě)、磁阻讀。這樣,在設(shè)計(jì)時(shí)就可以針對(duì)兩者的不同特性分別進(jìn)行優(yōu)化,以得到讀/寫(xiě)性能。另外,MR磁頭是通過(guò)阻值變化而不是電流變化去感應(yīng)信號(hào)幅度,因而對(duì)信號(hào)變化相當(dāng)敏感,讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也相應(yīng)提高。而且由于讀取的信號(hào)幅度與磁道寬度無(wú)關(guān),故磁道可以做得很窄,從而提高了盤(pán)片密度,達(dá)到每平方英寸200MB,而使用傳統(tǒng)的磁頭只能達(dá)到每平方英寸20MB,這也是MR磁頭被廣泛應(yīng)用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛應(yīng)用,而采用多層結(jié)構(gòu)和磁阻效應(yīng)更好的材料制作的GMR磁頭(Giant Magnetoresistive heads)也逐漸開(kāi)始普及。

磁道

當(dāng)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),磁頭若保持在一個(gè)位置上,則每個(gè)磁頭都會(huì)在磁盤(pán)表面劃出一個(gè)圓形軌跡,這些圓形軌跡就叫做磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的,因?yàn)樗鼈儍H是盤(pán)面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū),磁盤(pán)上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的,這是因?yàn)榇呕瘑卧喔籼鼤r(shí)磁性會(huì)相互產(chǎn)生影響,同時(shí)也為磁頭的讀寫(xiě)帶來(lái)困難。一張1.44MB3.5英寸軟盤(pán),一面有80個(gè)磁道,而硬盤(pán)上的磁道密度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值,通常一面有成千上萬(wàn)個(gè)磁道。磁道的磁化方式一般由磁頭迅速切換正負(fù)極改變磁道所代表的01。

扇區(qū)

磁盤(pán)上的每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段,這些弧段便是磁盤(pán)的扇區(qū),每個(gè)扇區(qū)可以存放512個(gè)字節(jié)的信息,磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在向磁盤(pán)讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí),要以扇區(qū)為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤(pán),每個(gè)磁道分為18個(gè)扇區(qū)。

柱面

硬盤(pán)通常由重疊的一組盤(pán)片構(gòu)成,每個(gè)盤(pán)面都被劃分為數(shù)目相等的磁道,并從外緣的0”開(kāi)始編號(hào),具有相同編號(hào)的磁道形成一個(gè)圓柱,稱之為磁盤(pán)的柱面。磁盤(pán)的柱面數(shù)與一個(gè)盤(pán)單面上的磁道數(shù)是相等的。無(wú)論是雙盤(pán)面還是單盤(pán)面,由于每個(gè)盤(pán)面都只有自己無(wú)二的磁頭,因此,盤(pán)面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤(pán)的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁頭)、Sector(扇區(qū)),只要知道了硬盤(pán)的CHS的數(shù)目,即可確定硬盤(pán)的容量,硬盤(pán)的容量=柱面數(shù)*磁頭數(shù)*扇區(qū)數(shù)*512B。

邏輯結(jié)構(gòu)

很久以前,硬盤(pán)的容量還非常小的時(shí)候,人們采用與軟盤(pán)類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤(pán)。也就是硬盤(pán)盤(pán)片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)。由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù)(Disk Geometry),即磁頭數(shù)(Heads),柱面數(shù)(Cylinders),扇區(qū)數(shù)(Sectors),以及相應(yīng)的尋址方式。

其中:磁頭數(shù)(Heads)表示硬盤(pán)總共有幾個(gè)磁頭,也就是有幾面盤(pán)片, 為255 (用8 個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))柱面數(shù)(Cylinders) 表示硬盤(pán)每一面盤(pán)片上有幾條磁道,為1023(用 10 個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))扇區(qū)數(shù)(Sectors) 表示每一條磁道上有幾個(gè)扇區(qū),為63(用 6個(gè)二進(jìn)制位存儲(chǔ))每個(gè)扇區(qū)一般是512個(gè)字節(jié), 理論上講這不是必須的,但好像沒(méi)有取別的值的。

所以磁盤(pán)容量為:255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB 1M =1048576 Bytes)

或硬盤(pán)廠商常用的單位:255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB 1M =1000000 Bytes)

CHS尋址方式中,磁頭,柱面,扇區(qū)的取值范圍分別為0Heads - 10 Cylinders - 1。1 Sectors (注意是從1 開(kāi)始)。

數(shù)據(jù)保護(hù)

S.M.A.R.T.技術(shù)的全稱是Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology,即“自監(jiān)測(cè)、分析及報(bào)告技術(shù)”。在ATA-3標(biāo)準(zhǔn)中,S.M.A.R.T.技術(shù)被正式確立。S.M.A.R.T.監(jiān)測(cè)的對(duì)象包括磁頭、磁盤(pán)、馬達(dá)、電路等,由硬盤(pán)的監(jiān)測(cè)電路和主機(jī)上的監(jiān)測(cè)軟件對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的運(yùn)行情況與歷史記錄及預(yù)設(shè)的安全值進(jìn)行分析、比較,當(dāng)出現(xiàn)安全值范圍以外的情況時(shí),會(huì)自動(dòng)向用戶發(fā)出警告,而更*的技術(shù)還可以提醒網(wǎng)絡(luò)管理員的注意,自動(dòng)降低硬盤(pán)的運(yùn)行速度,把重要數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)存到其它安全扇區(qū),甚至把文件備份到其它硬盤(pán)或存儲(chǔ)設(shè)備。通過(guò)S.M.A.R.T.技術(shù),確實(shí)可以對(duì)硬盤(pán)潛在故障進(jìn)行有效預(yù)測(cè),提高數(shù)據(jù)的安全性。但我們也應(yīng)該看到,S.M.A.R.T.技術(shù)并不是的,它只能對(duì)漸發(fā)性的故障進(jìn)行監(jiān)測(cè),而對(duì)于一些突發(fā)性的故障,如盤(pán)片突然斷裂等,硬盤(pán)再怎么smart也無(wú)能為力了。因此不管怎樣,備份仍然是必須的。


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