фыв. Практическая работа 3. Утилиты обслуживания накопителей информации
 Скачать 3.66 Mb.
|
|
Время перехода от одной дорожки к другой (track-to-track seek time) обычно составляет от 3.5 до 5 миллисекунд, а у самых быстрых моделей может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. 8) Среднее время установки или поиска (average seek time) - усредненный результат большого числа операций позиционирования на разные цилиндры, часто называют средним временем позиционирования. Для 540- мегабайтных дисков наиболее типичны величины от 10 до 13, а для дисков свыше гигабайта - от 7 до 10 миллисекунд. 9) Время доступа (access time) - суммарное время, затрачиваемое на установку головок и ожидание сектора. Причем, наиболее долгим является промежуток времени установки головок. 4 10) Среднее время доступа к данным (average access time) - время, проходящее с момента получения запроса на операцию чтения/записи от контроллера до физического осуществления операции - результат сложения среднего время поиска и среднего времени ожидания. Среднее время доступа – усредненный показатель от многочисленных тестовых проходов, и обычно, оно составляет от 10 до 18 миллисекунд и используется как базовый показатель при сравнительной оценке скорости накопителей различных производителей. 11) Скорость передачи данных (data transfer rate), называемая также пропускной способностью (производительностью), определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (MBps) и является характеристикой контроллера и интерфейса. На данный момент это не слишком важный параметр на данный момент — большая часть дисков обеспечивает комфортные скорости записи и чтения данных, но выше определенного порога можно подняться только с помощью перехода на SSD. Впрочем, если для вам этот параметр по какой-то причине важен (например, вы работаете с записью видеопотоков в высоком разрешении) — всегда можно свериться с тестами в сети и выбрать конкретную модель по ним. 12) Размер буферной памяти. По сути, размер буфера, то есть кэш-память жесткого диска представляет ПЗУ, где хранятся файлы первостепенной важности. От его значения зависит непосредственно скорость выполнения поставленных задач на компьютере или ноутбуке. Чем больше значение, тем быстрее производится операция. Такая память является промежуточной и предназначена для повышения скорости работы приспособления во время его обращения к данным. Кэш хранит отклики на самые частые запросы системы и приложений. Это исключает постоянное считывание информации, повышая КПД и приспособления, а также ОС. Размер буфера составляет от 16 до 256 Мбайт. Таким образом, скорость работы винчестера прямо пропорциональна объему кэша. Стандартная модификация винчестера отличается наличием объема буфера обмена, варьирующегося в диапазоне 8-32 Мб. Современные модели отличаются памятью 8-64 Мб. Первый вариант – оптимальное решение для среднестатистического пользователя, который просто юзает трафик и смотрит фильмы и видео. Программистам и геймерам необходим вариант помощнее. Наибольшей производительностью отличается модель HDD в 64 Мб. 13) Физический и логический объем накопителей. Носители жестких дисков, в отличие от гибких, имеют постоянное число дорожек и секторов, изменить которое невозможно. Эти числа определяются типом модели и производителем устройства. Поэтому, физический объем жестких дисков определен изначально и состоит из объема, занятого служебной информацией (разметка диска на дорожки и сектора) и объема, доступного пользовательским данным. Физический объем жесткого диска, также, зависит от типа интерфейса, метода кодирования данных, используемого физического формата и др. Колеблется от 10Мб до десятков и сотен Гб. 14) Уровень шума, дБ Когда-то жесткие диски были довольно шумными — при записи и чтении информации они издавали громкий треск. К счастью, к 2015 году шумы HDD почти свели на нет, а для дальнейшего снижения уровня шума можно пользоваться специальными муфтами. Приемлемым уровнем шума для настольного ПК является 25-30 дБ. По понятным причинам диски для ноутбуков издают еще меньше шума. Интерфейсы жестких дисков Место, где две группы сигналов - информационные и управляющие - связывают жёсткий диск и процессор, называют интерфейсом диска. Физически — это разъём какого- либо типа. В некоторых случаях разъём устанавливается поближе к диску. Информационные импульсы, считываемые с жёсткого диска, передаются непосредственно в систему без всяких изменений (за исключением сохранения и буферирования для передачи в линии по нужным цифровым стандартам). Процессор отвечает за получение нужного формата при записи на диск. Сигналы, появляющиеся в интерфейсе, являются функцией генерирующего и использующего их устройства; порядок сигналов важен для этого устройства. Такая схема получила название "интерфейс на уровне устройства" или интерфейс низкого уровня. В другом случае интерфейсы возлагают эти обязанности на жёсткий диск. Он обрабатывает поток данных, получаемых с головки чтения/записи, и передаёт их главному процессору в стандартном цифровом виде. Здесь используются сигналы уровня главного процессора и интерфейс "системного или высокого уровня". В настоящее время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две разновидности интерфейсов: низкого уровня ATAPI - AT Attachment Packet Interface Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения компьютера и интеллектуального контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является универсальным и определяет шину данных между центральным процессором и несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер. Помимо электрических и физических параметров, определяются также команды, при помощи которых, устройства, подключенные к шине, осуществляют связь между собой. Интерфейс SCSI не определяет детально процессы на обеих сторонах шины и является интерфейсом в чистом виде. Интерфейс SCSI поддерживает значительно более широкую гамму периферийных устройств и стандартизован ANSI (X3.131 -1986). На современном этапе на смену интерфейсу IDE пришел новый тип интерфейса – последовательный Serial ATA или SATA. Переход на последовательный интерфейс вызван, в первую очередь, проблемами с синхронизацией параллельных сигналов интерфейса. Сейчас используется два стандарта интерфейса SATA: – SATA I (пропускная способность 150 Мб/сек); – SATA II (пропускная способность 300 Мб/сек); – SATA III (пропускная способность 600 Мб/с). Интерфейс SAS — это, как правило, серверное решение, оно способно поддерживать большое количество устройств — 128 на один контроллер. Скорость передачи данных — до 12 Гб/сек. SAS-диски требуют также и установки SAS-контроллера Классификация жестких дисков по области использования (по классификации фирмы WD): − жесткие диски корпоративного класса; − жесткие диски для настольный ПК; − внешние накопители; − накопители для мобильных ПК; − накопители для бытовой электроники. Современный представитель HDD фирмы Seagate HDD 750 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda ES <3750640NS> 7200rpm 16Mb Производитель Seagate Модель 750 Гб Barracuda ES Описание Barracuda ES - серия жестких дисков высокой емкости, предназначенных для предприятий и обладающих повышенной надежностью (заявлена возможность работы в течение 24 часов в день 7 дней в неделю). Технология перпендикулярной записи Да Формат 3.5 Интерфейс SATA-II с поддержкой NCO (совместимо с SATA-I или SATA150 контроллерами) Буфер 16 Мб Скорость вращения шпинделя 7200 оборотов/мин. Среднее время доступа 8.5 мс – чтение, 9.5 мс - запись Время перехода с дорожки на дорожку 0.8 мс – чтение, 1.0 мс - запись Скорость обмена между носителем и контроллером до 1030 Мбит/сек Установившаяся скорость передачи данных до 78 Мб/сек AFR (Annualized failure rate) 0.73% Повышенная отказоустойчивость Да Уровень шума Максимальные перегрузки 27 дБ (2.7 Бел) - в режиме ожидания 63G длительностью 2 мс при работе, 225G длительностью 1 мс в выключенном состоянии Пропускная способность интерфейса 300 Мб/сек Потребление энергии 13 Вт - типичное 9.3 Вт - среднее в режиме ожидания Размеры (ширина х высота х глубина) 101.6 x 26.11 х 146.99 мм Вес 720 грамм Рабочая температура 5 — 55*С Цена 277$ Внешний жесткий диск ST3500601XS-RK,eSATA, 500 ГБ Внешние жесткие диски Seagate® с интерфейсом eSATA поддерживают передачу данных на скорости 3 гбит/с, сокращают продолжительность резервного копирования и превосходят интерфейсы USB и FireWire 1394 по производительности и пропускной способности. В дисках Seagate eSATA реализована технология организации собственной очереди команд (NCQ), обеспечивающая рациональную обработку данных с целью повышения скорости. Таким образом, для HDD можно отметить среди достоинств: − большое разнообразие форм-факторов; − хороший объем памяти; − неплохая производительность; − очень низкая стоимость; среди недостатков: − восприимчивы к физическим повреждениям; − не самые шустрые. Надежность жестких дисков зависит и от производителя. Компания Backblaze опубликовала статистику надежности накопителей на базе жестких дисков, основанную на 61 590 винчестерах, работающих в центре обработки данных Backblaze, суммарно наработавших более миллиарда часов. Итак, лидерами по надежности оказались серверные винчестеры HGST, сейчас производимые подразделением WD. А лидерство по количеству отказов перешло от компании Seagate, у нее отказы сократились до 3,48% с 10,68% в прошлом году, к компании Western Digital с 6,55%. 1.1.3. RAID-системы К техническим устройствам, обеспечивающим корпоративные накопители информации, данных и знаний, относят RAID-системы (массивы). RAID (избыточный массив независимых дисков) — массив из нескольких дисков (запоминающих устройств), управляемых контроллером, связанных между собой скоростными каналами передачи данных и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи. Калифорнийский университет в Беркли представил следующие уровни спецификации RAID, которые были приняты как стандарт де-факто: RAID 0 — дисковый массив повышенной производительности с чередованием, без отказоустойчивости. Это дисковый массив из двух или более жёстких дисков без резервирования. Информация разбивается на блоки данных ( ) фиксированной длины и записывается на оба/несколько дисков одновременно. RAID 1 — зеркальный дисковый массив, т.е. это массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга. RAID 2 — зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга. Здесь диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок, причём если данные хранятся на дисках, то для хранения кодов коррекции необходимо дисков. Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, т.е. они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации; RAID 3 и 4 — дисковые массивы с чередованием и выделенным диском чётности. В массиве RAID 3 из дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты или блоки) и распределяются по дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности. В RAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске. RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось отчасти «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объёма. Запись же производится медленно из-за того, что чётность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. RAID 5 — дисковый массив с чередованием и «невыделенным диском чётности». Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или). RAID 6 — дисковый массив с чередованием, использующий две контрольные суммы, вычисляемые двумя независимыми способами. Похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности — под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более мощный RAID-контроллер. Обеспечивает работоспособность после одновременного выхода из строя двух дисков — защита от кратного отказа. Для организации массива требуется минимум 4 диска. RAID 10 — зеркалированный массив. Эта архитектура представляет собой массив типа RAID 0, сегментами которого вместо отдельных дисков являются массивы RAID 1. Соответственно, массив этого уровня должен содержать как минимум 4 диска (и всегда чётное количество).; RAID 50 — массив RAID 0, построенный из массивов RAID 5; RAID 60 — массив RAID 0, построенный из массивов RAID 6. 1.1.4. Оптические накопители Оптический диск - собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками — «питами» (от англ. pit — «ямка», «углубление») на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация. Для чтения/записи данных с оптического диска используют привод оптических дисков — электромеханическое устройство для считывания и (в большинстве современных моделей) записи, посредством лазера , информации с оптических дисков в виде пластикового диска с отверстием в центре ( компакт-диск , DVD и т. п.). Разработанный компаниями Philips и Sony в конце 1970-х первоначально для чтения компакт-дисков, для абстрагирования от формата и типа диска, в обиходе называется обобщающим названием дисковод, по принципу чтения информации с носителя. Сам по себе оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя ) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения ( PATA , SATA , USB ), например, для установки в компьютер. Конструктивно приводы всех типов дисков довольно схожи. Они содержат: − шасси (с лотком для загрузки, либо щелевым загрузчиком); − шпиндельный электродвигатель, служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. − система оптической головки состоит из самой головки и системы её перемещения: o в узле головки размещены лазерный излучатель, на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя — изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и фокусировку лазерного луча. o система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче — подпружиненные шарики, при зубчатой — подпружиненные в разные стороны пары шестерней. − плата электроники, где размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Общая классификация оптических дисков приведена ниже: Лазерные оптические диски – компакт диски (compact disk, CD) Вначале компакт-диски использовались исключительно в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, заменяя устаревшие виниловые пластинки и магнитофонные кассеты. Однако вскоре лазерные диски стали использоваться и на персональных компьютерах. Компьютерные лазерные диски были названы СD-RОМ. В конце 90-х гг. устройство для работы с СD-RОМ стало стандартным компонентом любого персонального компьютера, а подавляющее большинство программ стало распространяться на компакт-дисках. Накопитель на компакт-диске (CD-ROM). Считывание информации с компакт-диска происходит с помощью лазерного луча меньшей мощности. Сервомотор по команде от внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало или призму. Это позволяет сосредоточить лазерный луч на конкретной дорожке. Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины. Луч, попадая на отражающую свет поверхность (площадку), через расщепляющую призму отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как «1», а попадая в углубление (пит), рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует «0». В то время как магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т. е. с неизменной угловой скоростью, компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. Таким образом, чтение внутренних треков осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обусловливается более низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению с винчестерами. |