《辅存及磁盘阵列》课件.ppt

*******************辅存及磁盘阵列了解辅助存储设备的工作原理和磁盘阵列技术,以支持大量数据的高性能存储和可靠性。课程导引知识体系系统地学习辅存和磁盘阵列的基本概念、工作原理、性能指标及应用。课程目标掌握数据存储技术的发展趋势,了解存储设备的特点和选择方法。实践环节通过案例分析和实验操作,培养解决实际存储问题的能力。引言本课程将全面探讨辅存和磁盘阵列的概念、工作原理和关键技术。从数据存储发展历程开始,系统介绍各类辅存设备的结构和功能,着重分析硬盘的基本工作机制和性能指标。随后深入探讨磁盘阵列的概念、RAID架构及其特点,以及如何选择合适的磁盘阵列方案。数据存储的发展历程早期存储技术最初的数据存储依赖于穿孔卡、磁带和磁鼓等原始形式。这些存储方式容量小、访问速度慢。硬盘时代的诞生20世纪50年代,第一台硬盘问世,标志着电子计算机存储技术的重大进步。硬盘容量越来越大、访问速度越来越快。存储技术的蓬勃发展随着半导体技术的飞速进步,固态硬盘、云存储、分布式存储等新型存储技术不断涌现,大幅提高了存储的性能和可靠性。辅存的概念和作用辅存概念辅存是指计算机中用于存储数据和程序的设备,包括硬盘、光驱、U盘等,与主存储器不同，辅存提供大容量、永久性的数据存储。辅存作用辅存设备可以存储大量的数据、程序和操作系统,为计算机提供长期可靠的数据存储。同时辅存也可进行数据的输入输出和交换。辅存特点与主存相比,辅存设备具有容量大、成本低、易存储和数据永久保存等特点,是计算机系统不可或缺的重要组成部分。常见的辅存设备硬盘驱动器硬盘驱动器是最常见的辅存设备,采用磁性存储技术可提供大容量和快速的数据存储。其可靠性和价格性能比较出色。固态硬盘固态硬盘(SSD)采用闪存芯片技术,相比传统机械硬盘具有更高的读写速度和更长的使用寿命。但价格较高。光盘驱动器光盘驱动器可读写CD、DVD及蓝光光盘,容量虽然不及硬盘但成本更低。常用于备份、软件安装等场景。U盘U盘采用闪存芯片技术,容量从数GB到数TB不等,可便携携带,在数据传输、备份等场景有广泛应用。硬盘的组成结构硬盘由几个关键部件组成,包括磁盘片、读写头、轴承和马达等。磁盘片用于存储数据,一般由多个金属或玻璃制成的圆盘组成。读写头负责在磁盘片上读取和写入数据。轴承可让整个磁盘组件高速旋转,而马达则驱动整个机构运转。这些部件的精密设计保证了硬盘的高性能和可靠性。硬盘的基本工作原理1读取数据通过磁头在磁盘表面扫描来读取数据,将数字信号转换为电信号传输给电脑。2写入数据通过磁头在磁盘上产生磁场来改变磁性材料的磁化状态,从而写入数据。3存储结构硬盘由多个圆盘组成,每个圆盘上分成多个磁道,每个磁道又分成多个扇区。硬盘的性能指标存储容量硬盘容量大小,通常以GB或TB为单位转速硬盘盘片每分钟的转速,通常为5400或7200转访问时间硬盘找到数据所需的时间,通常在毫秒级传输速率硬盘读写数据的速度,通常为100-200MB/s这些性能指标直接影响硬盘的工作效率和用户使用体验。企业和用户在选购硬盘时需要根据实际应用需求进行权衡和选择。硬盘的数据读写过程1定位磁头移动至目标磁道2定位校准微调磁头位置以提高读写精度3数据传输从磁盘表面读取或写入数据4完成数据传输完成后磁头返回初始位置硬盘数据读写过程包括定位、定位校准、数据传输以及完成4个步骤。磁头首先移动至目标磁道上方,进行微调以提高精度,然后读取或写入磁盘表面的数据,最后返回初始位置。整个过程需要协调磁盘机械与控制电路的高度配合。硬盘的故障及维护常见硬盘故障硬盘常见故障包括磁头碰擦、磁介质损坏、总线故障等。这些故障通常由机械故障、电路损坏或者操作不当导致。硬盘维护措施定期检查磁头和磁介质状态保持硬盘环境清洁干燥避免剧烈震动和磁场干扰定期备份重要数据硬盘维修技巧一旦发现硬盘故障,应及时进行维修。常见的维修方法包括更换部件、重置控制器等。如果故障严重,可能需要专业人员进行数据恢复。磁盘阵列的概念1多个独立硬盘组成磁盘阵列是由多个独立的硬盘驱动器组成的存储系统。2提高性能和可靠性磁盘阵列通过并行存取和数据冗余提高了存储系统的性能和可靠性。3提供灵活的扩展性磁盘阵列可以根据需求动态扩展存储容量和带宽。4应用广泛广泛应用于企业数据存储、高性能计算、大数据分析等领域。RAID的工作原理1数据分条数据被划分成多个条带并分布存储在多个磁盘上2数据冗余通过校验数据或镜像备份提供数据冗余保护3故障应对当某个磁盘出现故障时,可通过剩余磁盘重建数据RAID(Red