[TOC]

0x00 简述

描述:简要介绍磁盘实现原理以及购买磁盘商的选择对比以及其产品线了解,其后对磁盘接口及其常使用的协议做了一个简单的了解,并且对其使用场景作了一个简要说明;

Q: 硬盘和电脑磁盘的区别?
答: 两则概念是非常容易混淆的名称解析分别如下:

  • 磁盘:是计算机的外部存储器中类似磁带的装置,将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里,这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤,导致数据丢失。磁盘有软磁盘,硬磁盘。硬磁盘就是机械硬盘。
  • 硬盘:是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘有固态硬盘(SSD 盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD传统硬盘)、混合硬盘。SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘(HHD)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。
    综上所述硬盘是磁盘中的一种,软盘也是磁盘。磁盘就是通过磁性进行读写功能的设备,断电后保存的文件不会丢失。内存也可以储存,但存储的载体和磁盘不同,断电后就不能保存数据。

0x01 硬盘类型

1.西部数据(WD)

西部数据官网

西部数据的硬盘有一大特色,就是根据硬盘不同的命名色调风格来区分不同型号的硬盘使用场景针对用户群体的定位,

  • 节能的绿盘
  • NAS 级的红盘(WD Red NAS Hard Drive)
  • 平衡的蓝盘 (WD Blue PC Desktop Hard Drive)
  • 监控级的紫盘(WD Purple Surveillance Hard Drive)
  • 高性能的黑盘(WD Black Performance Desktop Hard Drive)
  • 数据中心专用的金盘(WD Gold Enterprise Class SATA Hard Drive-企业盘)
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硬盘新特点:

  • 西部绿盘【并入蓝盘产品线】2015年10月,西数在官网宣布,将绿盘并入蓝盘产品线,以便消费者“更轻松地找到合适的硬盘”,以后再买西数的硬盘,无法再简单的从硬盘贴纸的颜色来判断;但是官方提供了一个鉴别办法——查看硬盘型号尾部的字母“Z”。

比如3.5寸的“WD10EZRZ”就是1TB、5400RPM的绿盘,型号尾部字母"Z"的就是原来的绿盘
比如3.5寸的“WD10EZEX”则是1TB、7200RPM的蓝盘;

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1) WD Blue 官方介绍
WD Blue PC Mobile Hard Drive

  • 容量: 320 GB | 500 GB | 1 TB | 2 TB
  • 缓存大小: 16 MB | 128 MB
  • 应用场景: 满足旅行时的日常计算需求,WD Blue 移动硬盘按照 WD 的高质量和可靠性标准制造,它的功能完全可以满足您的日常移动计算需求。

WD Blue PC Desktop Hard Drive

  • 容量: 500 GB | 1 TB | 2 TB | 3 TB | 4 TB | 6 TB
  • 缓存大小: 32 MB | 64 MB | 256 MB
  • 适配器套件: 7200 rpm | 5400 rpm
  • 应用场景: 不断超越,树立行业新标准;使用 WD Blue 西数蓝盘提高 PC 存储容量,此品牌专为台式机和一体式 PC 设计,并提供多种存储容量。

由于绿盘已合并进入蓝盘产品线就在这里同一进行介绍其特点:

绿盘特点: 噪音低,适合家用,作为下载盘,

  • 优点是安静、价格低;发热量更低、更安静、更环保。节能盘,适合大容量存储;采用IntelliPower技术,转速会在5400-7200间自动调整。
  • 缺点是性能差,延迟高,寿命短。

蓝盘特点: 适合家用

  • 优点是性能较强,价格较低,性价比高,转速为7200转;
  • 缺点是声音比绿盘略响,性能比黑盘略差。


2) WD Red 官方介绍
WD Red NAS Hard Drive

  • 容量: 750 GB | 1 TB | 2 TB | 3 TB | 6 TB | 8 TB | 10 TB | 12 TB
  • 外形尺寸: 2.5 英寸 | 3.5 in
  • 缓存大小: 16 MB | 64 MB | 256 MB
  • 应用场景:NAS 系统的绝佳选择每个兼容的 NAS 系统都对应一款 WD Red 西数红盘,帮助满足您的数据存储需求。WD Red 西数红盘存储空间高达 14TB,可以为需要构建高性能 NAS 存储解决方案的客户提供广泛的解决方案。WD Red 西数红盘为一个盘位到 8 个盘位的 NAS 系统而打造,完全能够将您的宝贵数据储存在一个强大的设备中。


WD Red Pro NAS Hard Drive

  • 容量: 2 TB | 4 TB | 6 TB | 8 TB | 10 TB | 12 TB | 14 TB
  • 缓存大小: 64 MB | 256 MB | 128 MB | 512 MB
  • 应用场景:适合 SMB 客户的解决方案对于最多 24 盘位的大中型 NAS 环境,WD Red Pro 硬盘专为处理企业更高的工作负载而设计,并且随附 5 年有限保修。

红盘特点: 适合在NAS环境运作,7天24小时运作的环境。西数新推出的针对NAS市场的硬盘,面向的是拥有1 至5 个硬盘位的家庭或小型企业NAS用户。
优点:性能特性与绿盘比较接近,功耗较低、噪音较小、能够适应长时间的连续工作,拥有特色技术NASware,这技术让其兼容性更加出色,无论是针对NAS或是RAID都能够拥有突出的兼容性表现。


3) WD Black 官方介绍
WD Black Performance Mobile Hard Drive

  • 容量: 250 GB | 320 GB | 500 GB | 1 TB
  • 缓存大小: 32 MB | 64 MB
  • 应用场景:为笔记本电脑提供卓越性能成熟的性能增强功能为照片和视频编辑以及互联网游戏等要求苛刻应用提供梦寐以求的速度。

WD Black Performance Desktop Hard Drive

  • 容量: 500 GB | 1 TB | 2 TB | 4 TB | 6 TB
  • 缓存大小: 64 MB | 256 MB | 128 MB
  • 应用场景:WD Black 西数黑盘专为台式机和需要高性能的超级用户设计,并提供多种升级选项。

黑盘特点: LS WD Caviar Black 主要适用于企业,吞吐量大的服务器,高性能计算应用,诸如多媒体视频和相片编辑,高性能游戏机。

  • 优点:高性能,大缓存,速度快。


4) WD Purple 官网介绍
WD Purple Surveillance Hard Drive

  • 容量: 1 TB | 2 TB | 3 TB | 4 TB | 6 TB | 8 TB | 10 TB | 12 TB | 14 TB
  • 适配器套件: 5400 rpm | 7200 rpm
  • 缓存大小: 64 MB | 128 MB | 256 MB | 512 MB
  • 应用场景:存储毫不逊色专为 24x7 全天候高清安全系统而打造。 WD Purple 西数监控紫盘支持多达 180 TB1/年的工作负载评级 和多达 64 个摄像头,已针对监控系统进行优化。WD Purple 西数紫盘的 8TB, 10TB, 12TB 和 14TB 容量规格经过专门设计,支持在具备 AI 功能的网络录像机 (NVR) 中进行深度学习分析,并具有高达 360TB/年增强的工作负载率,另外提供多达 16 个 AI 通道以进行系统内分析。

紫盘特点: 绿盘AV-GP的马甲,支持串流忽视CRC校验,适合视频监控存储,247设计。
此外还有企业盘:最高性能,超大缓存,速度快。企业级硬盘具有7
24小时不间断作业能力,与桌面级硬盘相比,企业级硬盘最重要的不同之处在于可靠性,长时间运作,以及很高的MTBF(Mean Time Before Failure,平均故障时间)速度是差不多的。企业级硬盘跟服务器级别硬盘并不太一样,在性能上不一定要拥有比桌面级更加优秀的表现,对于企业用户来说稳定性更为重要的,在长时间复杂的工作中,假如硬盘忽然发生故障,将会给企业带来不可弥补的损失。


5) WD Gold 官方介绍
WD Gold Enterprise Class SATA Hard Drive

  • 容量: 1 TB | 2 TB | 4 TB | 6 TB | 8 TB | 10 TB | 12 TB | 14 TB
  • 缓存大小: 128 MB | 256 MB | 512 MB
  • 应用场景:借助企业级 WD Gold™ HDD 处理繁重的工作负载。这一高可靠性的解决方案的容量介于 1TB 到 14TB1 之间,适用于要求苛刻的存储环境,可提供高达 250 万小时的 MTBF、防震保护技术,并采用了 HelioSeal™ 技术,具有超低耗电量 [适用于 12TB 及以上]。WD Gold SATA HDD 专为在企业级数据中心和存储系统中使用而设计,定会不负众望,提供 Western Digital® 硬盘的出色性能。

总结区分:

  • 1.通过上面的西部数据机械硬盘介绍,绿盘(已并入蓝盘)和蓝盘适合家用电脑选用,一般来说绿盘速度不佳多数装机都选用蓝盘,普通没有特别需求的选择西数蓝盘就足够了,而黑盘通常是服务器上使用的,而红盘:介于蓝绿间,是纯粹为NAS系统所打造的可以说是NAS专属,紫盘适合用在监控系统,支持高达32高清摄影机,不差钱的土财主可以直接选择专为在企业级数据中心和存储系统中使用而设计的金盘。
  • 2.六大磁盘类型对比
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2.希捷(seagate)

描述:与西部数据类似它有四种盘即台式机硬盘/NAS硬盘/监控硬盘/企业级硬盘等常规的机械硬盘;

  • 酷鱼:台式机内置硬盘(家用办公必选): 2TB(¥409.00)-7200转 / 4TB(¥629.01) / 6TB / 8TB
  • 酷狼:网络存储硬盘(NAS / PMR垂直智能阵列-7200转) :2TB(¥549.01) / 4TB(¥929.00) / 8TB / 10TB
  • 酷鹰:DVR/NVR监控磁盘(支持64路高清摄像头-5900转) : 2TB(¥429.00) / 4TB(¥659.01) / 8TB / 10TB
  • 银河:SATA接口企业级硬盘(7200主轴转速) : 2TB(¥999.00) / 4TB(¥1069.01) / 6TB / 8TB / 10TB
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0x02 硬盘接口

1.硬盘接口类型

问:什么是并行接口?

答:并行接口指的是并行传输的接口,比如有0~9十个数字,用10条传输线,那么每根线只需要传输一位数字即可完成。
从理论上看,并行传输效率很高,但是由于线路上的物理原因,它的传输频率不能太高,所以实际的传输速度并不和并行度成正比,甚至可能更差。

问:什么是串行接口?

答:串行接口指的是串行传输的接口,同样是0~9十个数字,用1条传输线,那么需要传输10次,才可以完成。
从理论上看,串行传输效率不高,但是由于它的数据准确性,高频率的支持,使得传输速度可以很高。

目前计算机的外部接口大多被串行接口取代,比如:USB,1394,COM等等都是串行接口,而硬盘的外部接口也已经被串行接口(SATA/SAS)占领。

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2.硬盘接口协议

描述:硬盘接口协议/规范可以分为2类:ATA和SCSI

ATA接口协议

  • (1) IDE接口也称为PATA(Parallel ATA)接口也就是并行ATA接口,以前的PC机大多用的这种接口的硬盘。
  • (2) SATA(Serial ATA)接口,串行ATA接口,这类硬盘转速通常不太高容量大 7200 / 5400 转/s,目前PC机或者IOPS要求不是太高的存储多使用这种接口的硬盘。
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SCSI接口协议:它是一种智能的通用接口标准(各种计算机与外部设备之间的接口标准)

  • (1) 早期是SCSI接口: 它是小型计算机系统接口(Small Computer System Interface)早期的计算机外设(打印机,扫描仪等等)也大多使用这种并行接口现在使用这种接口的硬盘已经很少
  • (2) 更新是SCSI接口:SAS(即串行连接SCSI (Serial Attached SCSI),是新一代的SCSI技术这类硬盘转速高/IOPS高,适用于OLTP系统的存储。另外SAS的接口技术已经可以兼容SATA,也就是说如果主板上有个SAS接口是可以接SATA硬盘的,但是反之不行,并且SAS由于采用了串行SCSI接口所以其传输速率可以达到SATA的速率的2倍之多,比如Ultrastar DC HC310, SATA 3接口速率6Gb/s 而 SAS 接口速率12Gb/s;
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存储 Storage- DELL 12GB HD-Mini-HD-Mini SAS 缆线接口购买地址

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3.磁盘存储链接方案

描述:所谓的存储方案,就是用单独的软硬件将磁盘/磁盘组管理起来供主机使用的场景;

磁盘存储市场上分类根据服务器类型分为以下几类:

  • 1) 封闭系统的存储: 主要指大型机,,AS400等服务器
  • 2) 开放系统的存储: 指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器
    • 内置存储
    • 外挂存储(目前的外挂存储解决方案主要分为三种)
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      * (1) 直连式存储 (`DAS:Direct Attached Storage`)
      * (2) 网络存储 (`FAS: Fabric-Attached Storge`)
      * (2.1) 网络接接入存储 (`NAS:Network Attached Storage`)
      * (2.2) 存储区域网络 (`SAN:Storage Area Network`)

在一般小企业中存储方案内部使用的硬盘多为SATA/SAS经过串联/RAID之后对主机提供访问接口,而中大型企业一般都购买的专门的存储设备并且使用SSD硬盘进行构建存储数据池;


简单说明:

(1) DAS

描述:直接连接存储DAS是指将存储设备通过SCSI接口或FC接口直接连接到一台计算机上,值得关注的是DAS不算是网络存储;因为只有它所挂载的主机才可访问它,不过现在单块磁盘的空间已经很大如果几个T的空间,直接在主机里插硬盘就可以实现了不需要外挂(前提服务器有空闲接口)。

DAS方案中外接式存储设备目前主要是指RAID、JBOD等。

  • 优点:

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    实现大容量存储;将多个磁盘合并成一个逻辑磁盘,满足海量存储的需求。
    可实现应用数据和操作系统的分离:操作系统一般存放本机硬盘中,而应用数据放置于阵列中。
    提高存取性能:操作单个文件资料,同时有多个物理磁盘在并行工作,运行速度比单个磁盘运行速度高。
    实施简单:无须专业人员操作和维护,节省用户投资。
  • 局限:

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    服务器本身容易成为系统瓶颈;
    服务器发生故障,数据不可访问;
    对于存在多个服务器的系统来说,设备分散,不便管理。同时多台服务器使用DAS时,存储空间不能在服务器之间动态分配,可能造成相当的资源浪费;
    数据备份操作复杂。
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(2) NAS

描述:网络连接存储NAS是指将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)连接到一群计算机上,即在网络中放置一个单独的存储服务器,此存储服务器开启网络共享。
NAS有文件系统和IP地址可以类似的理解为网上邻居的共享磁盘。它更多的是作为文件共享、备份、归档所用,比如数据库的历史备份/异地备份文件。

  • 优点:
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    * NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台,用户通过网络支持协议可进入相同的文档,因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内。
    * NAS设备的物理位置同样是灵活的。它们可放置在工作组内,靠近数据中心的应用服务器,或者也可放在其他地点,通过物理链路与网络连接起来。无需应用服务器的干预,NAS设备允许用户在网络上存取数据,这样既可减小CPU的开销,也能显著改善网络的性能。
  • 局限:
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    NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题,即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同,NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外,还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。

    由于存储数据通过普通数据网络传输,因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;
    由于存储数据通过普通数据网络传输,因此容易产生数据泄漏等安全问题;
    存储只能以文件方式访问,而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块,因此会在某些情况下严重影响系统效率,比如大型数据库就不能使用NAS。
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(3) SAN

存储区域网络(SAN:Storage Area Network) 目前的SAN存储有3种:

  • 一是基于光纤通道的FC SAN是一个高速的共享存储,通过光纤交换机连接到主机(HBA卡),也就是说可以连接到光纤交换机的主机都可以访问这个存储;还有就是在做集群时(failover clustering) 作为仲裁盘;
  • 二是基于SAS口的通过SAS线缆连接到主机HBA卡然后通过多路径软件进行链路聚合
  • 三是基于以太网的IP SAN(也就常说的iSCSI) iSCSI作为共享于以太网络上的存储则更类似于NAS,常常作为NAS低成本网络共享存储的解决方案。

注:这种连接需要单独的存储产品可以通过交换机连接。

  • 优点:
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    * SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是,随着存储容量的爆炸性增长,SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。
    * SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,这样不管数据置放在那里,服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口,SAN还具有更高的带宽。
    * 因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化,特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点,光纤接口提供了10公里的连接长度,这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
  • 局限:
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    成本和复杂性,特别是在光纤信道中这些缺陷尤其明显。使用光纤信道的情况下,合理的成本大约是1千兆或者两千兆大概需要五万到六万美金。从另一个角度来看,虽然新推出的基于iSCSI的SAN解决方案大约只需要两万到三万美金,但是其性能却无法和光纤信道相比较。在价格上的差别主要是由于iSCSI技术使用的是现在已经大量生产的吉比特以太网硬件,而光纤通道技术要求特定的价格昂贵的设备。
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三种存储解决方案的对比:

  • NAS:用户通过TCP/IP协议访问数据,采用业界标准文件共享协议如:NFS、HTTP、CIFS实现共享。
  • SAN:通过专用光纤通道交换机访问数据,采用SCSI、FC-AL接口。
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NAS和SAN最本质的不同就是文件管理系统在哪里换句话说NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己的文件系统管理。

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补充说明:
(1) IP SCAN(iSCSI)与SCSI对比:
前面我们对SCSI做了一个简单的介绍,下面我们在对其进行介绍:
SCSI(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口:SCSI是一种智能的通用接口标准,一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。

  • SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点。
    iSCSI(Internet Small Computer System Interface)Internet小型计算机系统接口:是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准,是由CiSCO和IBM两家公司发起的,并且得到了各大存储厂商的大力支持。
  • iSCSI具有硬件成本低(不用购买FC交换机和FC卡)操作简单维护方便扩充性强,使用现有网卡即可不需要再用光纤模块等优点; 缺点网卡速度也比不上FC卡,由于协议开销效率相对低一些