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随着计算机技术的迅速发展,SATA是一种完全不同

时间:2019-09-21 00:56来源:服务器运维
随着技术的不断进步,越来越的中小企业不再以租用服务器来推广公司的品牌,而如今,各大服务器厂商针对创业型企业推出了适合初期发展的服务器产品,中低端品牌的服务器占据了

随着技术的不断进步,越来越的中小企业不再以租用服务器来推广公司的品牌,而如今,各大服务器厂商针对创业型企业推出了适合初期发展的服务器产品,中低端品牌的服务器占据了大部分市场,各厂商竞争激烈,服务器价格相对较低,专业的用户不难发现对于各种服务器从表面看大同小异,但内在的差别却很大。

目前,服务器市场上采用的硬盘主要有三种,SATA硬盘、SCSI硬盘以及SAS硬盘,其中SATA硬盘主要应用在低端服务器领域,而SCSI和SAS硬盘则面向中高端服务器。目前,高端服务器基本上都使用SAS硬盘,SCSI硬盘基本上被淘汰了。下面我们就SATA、SCSI以及SAS分别作以下介绍:
    1、SATA硬盘
    SATA(Serial Advanced Technology Attachment)是串行ATA的缩写,目前能够见到的有SATA-1和SATA-2两种标准。SATA是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,相对于并行ATA来说,它具有非常多的优势。
    SATA硬盘与并行ATA硬盘相比,在接口上有着很大的不同
    首先,SATA以连续串行的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,SATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。
    硬盘上的SATA接口
    其次,SATA的起点更高、发展潜力更大,SATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比并行ATA(即ATA/133)所能达到的133MB/s的最高数据传输率还高,而SATA 2.0的数据传输率将达到300MB/s,最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
    插入SATA连接线缆的硬盘
    SATA -2是在SATA的基础上发展起来的,其主要特征是外部传输率从SATA的1.5Gbps(150MB/sec)进一步提高到了3Gbps(300MB/sec),此外还包括NCQ(Native Command Queuing,原生命令队列)、端口多路器(Port Multiplier)、交错启动(Staggered Spin-up)等一系列的技术特征。单纯的外部传输率达到3Gbps并不是真正的SATA

ATA/SATA/SCSI/SAS/FC 都是应用于存储领域的总线,在当今的存储系统中,普遍应用的硬盘接口主要有 SATA 、 SCSI 、 SAS 和FC , ATA 比较古老,在一些老的低端存储系统中被广泛应用,目前基本上被 SATA 所替代。

IDE(Integrated Drive Electronics)即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
早期的IDE接口有两种传输模式,一个是PIO(Programming I/O)模式,另一个是DMA(Direct Memory Access)。虽然DMA模式系统资源占用少,但需要额外的驱动程序或设置,因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下,DMA模式由于执行效率较好,操作系统开始直接支持,而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始,就提供了对Ultra DMA 33的支持,提供了最大33MB/sec的的数据传输率,以后又很快发展到了ATA 66,ATA 100以及迈拓提出的ATA 133标准,分别提供66MB/sec,100MB/sec。只有迈拓自己才采用ATA 133标准,而日立(IBM),希捷和西部数据则都采用ATA 100标准,芯片组厂商中也只有VIA,SIS,ALi以及nVidia对此标准提供支持,芯片组厂商中英特尔则只支持ATA 100标准
IDE接口优点:价格低廉、兼容性强、性价比高
IDE接口缺点:数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少

单从服务器的配置上看,这一点也是决定服务器价格的主要因素,不同的配置在价格上表现出的差异相当大,就像我们平时选购家用电脑一样,随着计算机技术的迅速发展,随之而来的便是硬件设备的不断升级,多年前的产品在当时看起来不是很成熟的时候,随着技术的突飞猛进,从而使得当下的产品日趋成熟,当然随之而来的便是其低成本的采用,导致产品的整体价格有所下降,促使越来越多的企业能够接受技术进步给他们带来的优势。

      ♦ ATA 总线

SATA(Serial Advanced Technology Attachment)即(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口)。

当然,选择服务器的基本问题如同选购电脑一样,首先要从配置上下手,从配置上去选购一台中小企业服务器都要考虑以下几点:

 

        ATA 技术是一个关于 IDE ( Integrated Device Electronics )的技术规范族。最初, IDE 只是一项企图把控制器与盘体集成在一起为主要意图的硬盘接口技术。 随着 IDE/EIDE 得到的日益广泛的应用,全球标准化协议将该接口自诞生以来使用的技术规范归纳成为全球硬盘标准,这样就产生了 ATA ( Advanced Technology Attachment )。

SATA是Intel公司在IDF2000大会上推出的,该技术可以让用户拥有高效能的硬盘,却不必牺牲资料的完整性。SATA最大的优势是传输速率高。SATA的工作原理非常简单:采用连续串行的方式来实现数据传输从而获得较高传输速率。2003年发布SATA1.0规格提供的传输率就已经达到了150MB/s,不但已经高出普通IDE硬盘所提供的100MB/s(ATA100)甚至超过了133MB/s(ATA133)的最高传输速率。

应用与预算

        ATA 发展至今经过多次修改和升级,每新一代的接口都建立在前一代标准之上,并保持着向后兼容性。到目前为止,一共推出7 个版本: ATA-1 、 ATA-2 、 ATA-3 、 ATA-4 、 ATA-5 、 ATA-6 、 ATA-7 。

SATA在数据可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同时对指令及数据封包进行循环冗余校验(CRC),不仅可检测出所有单bit和双bit的错误,而且根据统计学的原理,这样还能够检测出99.998%可能出现的错误。相比之下,PATA只能对来回传输的数据进行校验,而无法对指令进行校验,加之高频率下干扰甚大,因此数据传输稳定性很差。
除了传输速度、传输数据更可靠外,节省空间是SATA最具吸引力之处,更有利于机箱内部的散热,线缆间的串扰也得到了有效控制。不过SATA 1.0规范存在不少缺点,特别是缺乏对于服务器和网络存储应用所需的一些先进特性的支持。比如在多任务、多请求的典型服务器环境里面SATA1.0硬盘的确会有性能大幅度下降、可维护性不强、可连接性不好等等缺点。这时,SATA2.0的出现在这方面却得到了很好的补充
SATA、IDE比较:
SATA硬盘采用新的设计结构,数据传输快,节省空间,相对于IDE硬盘具有很多优势:
1 .SATA硬盘比IDE硬盘传输速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰传输速率。今后将达到300 MB/s和600 MB/s。到时我们将得到比IDE硬盘快近10倍的传输速率。
2. 相对于IDE硬盘的PATA40针的数据线,SATA的线缆少而细,传输距离远,可延伸至1米,使得安装设备和机内布线更加容易。连接器的体积小,这种线缆有效的改进了计算机内部的空气流动,也改善了机箱内的散热。
3. 相对于IDE硬盘系统功耗有所减少。SATA硬盘使用500毫伏的电压就可以工作。
4. SATA可以通过使用多用途的芯片组或串行——并行转换器来向后兼容PATA设备。由于SATA和PATA可使用同样的驱动器,不需要对操作系统进行升级或其他改变。
5. SATA不需要设置主从盘跳线。BIOS会为它按照1、2、3顺序编号。这取决于驱动器接在哪个SATA连接器上(安装方便)。而IDE硬盘需要设置通过跳线来设置主从盘。
6. SATA还支持热插拔,可以像U盘一样使用。而IDE硬盘不支持热插拔。

首先考虑应用与预算,大部分中小企业正处于业务的发展阶段,他们需要面对的是亟需解决的IT问题,而不是一步到位去购置一台高端服务器。目前由于处理器技术,尤其是多核技术的迅速发展,很多中小企业的内部应用仅仅依靠单路服务器就可以完全解决;当然,在价格相差不大的情况下,几乎可以解决中小企业面对的绝大部分问题的双路四核服务器也是个不错的选择。

        1). ATA-1 是建立在 ISA96-pin 标准连接器上的附属设备,使用 40 或 44pin 的连接器和电缆。在 44pin 方案里 ,额外多出的 4 个引脚用来向那些没有单独电源接口的设备提供电力支持。它在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为 504MB ,支持的 PIO-0 模式传输速率只 3.3MB/s 。 ATA-1 接口的硬盘大小为 5 英寸,而不是现在主流的 3.5 英寸。

SCSI(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口,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是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。
1.SCSI可支持多个设备,SCSI-2(FastSCSI)最多可接7个SCSI设备,WideSCSI-2以上可接16个SCSI设备。也就是说,所有的设备只需占用一个IRQ,同时SCSI还支持相当广的设备,如CD-ROM、DVD、CDR、硬盘、磁带机、扫描仪等。
2.SCSI还允许在对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统如Linux、WindowsNT中获得更高的性能。
3.SCSI占用CPU极低,确实在多任务系统中占有着明显的优势。由于SCSI卡本身带有CPU,可处理一切SCSI设备的事务,在工作时主机CPU只要向SCSI卡发出工作指令SCSI卡就会自己进行工作,工作结束后返回工作结果给CPU,在整个过程中,CPU均可以进行自身工作。
4.SCSI设备还具有智能化,SCSI卡自己可对CPU指令进行排队,这样就提高了工作效率。在多任务时硬盘会在当前磁头位置,将邻近的任务先完成,再逐一进行处理。
5.最快的SCSI总线有160MB/s的带宽,这要求使用一个64位的66MHz的PCI插槽,因此在PCI-X总线标准中所能达到的最大速度为80MB/s,若配合10,000rpm或15,000rpm转速的专用硬盘使用将带来明显的性能提升。
SCSI与IDE的比较:
1.IDE的工作方式需要CPU的全程参与,CPU读写数据的时候不能再进行其他操作,这种情况在Windows 95/NT的多任务操作系统中,自然就会导致系统反应的大大减慢。而SCSI接口,则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作,CPU就不必浪费时间进行等待,显然可以提高系统的整体性能。不过,现在的IDE接口为改善这个问题也做了很大改进,已经可以使用DMA模式而非PIO模式来读写,数据的交换由DMA通道负责,对CPU的占用可大大减小。尽管如此,比较SCSI和IDE在CPU的占用率,还是可以发现SCSI仍具有相当的优势。
2.SCSI的扩充性比IDE大,一般每个IDE系统可有2个IDE通道,总共连4个IDE设备,而SCSI接口可连接7—15个设备,比IDE要多很多,而且连接的电缆也远长于IDE。
3.虽然SCSI设备价格高些,与IDE相比,SCSI的性能更稳定、耐用,可靠性也更好。

当初步确认服务器路数之后,面对足够丰富的不同处理器配置时,中小企业业主也会看的眼花缭乱,其实在中小企业的应用规模而言,只要不选择昂贵的顶级处理器就好。这是因为,目前的处理器性能主要依靠处理器本身的架构技术来体现,高频、高发热量又十分昂贵的顶级处理器并不是个好选择在硬盘和硬盘控制器上也要注意。

        2). ATA-2 常被称为 EIDE (Enhanced IDE) 、 Fast ATA 或 Fast ATA-2 。它在 ATA 的基础上增加了 2 种 PIO 和 2 种DMA 模式( PIO-3 ),不仅将硬盘的最高传输率提高到 16.6MB/S ,还同时引进 LBA 地址转换方式,突破了固有的 504MB 的限制,可以支持最高达 8.1GB 的硬盘。

FC(Fibre Channel)光纤通道。是一种跟SCSI 或IDE有很大不同的接口,它很像以太网的转换开头。以前它是专为网络设计的,后来随着存储器对高带宽的需求,慢慢移植到现在的存储系统上来了。光纤通道通常用于连接一个SCSI RAID(或其它一些比较常用的RAID类型),以满足高端工作或服务器对高数据传输率的要求。
光纤信道在硬件上依赖价格昂贵的FC交换器,一台只有最基本功能的8端口FC交换器起价就要30万元,1个FC端口的平均成本高达数万甚至十多万元,且每部要连接FC SAN的服务器都必须安装1片价格1千美元上下的FC HBA,部署一套FC SAN的费用非常高昂。使用者也必须具备FC协议相关知识才能有效管理,以致限制了FC SAN的普及。因此无论储存厂商如何宣扬SAN的好处,现实上能享用这些好处的企业相当有限。
FC与SCSI的比较:
最初是从SCSI开始的,它也是存储领域最为广泛的协议;SCSI的命令和数据,可以直接在SCSI接口中传输,也可以通过封装进行传输,比如用USB,FC等方式。由于在传统的SCSI接口中,其传输的距离有限;因此用FC来扩大传输距离就应运而生,从而封装SCSI的FC接口流行起来,物理上它只是加上的FC的电路,其核心的SCSI部分基本不做修改,因此软件上移植SCSI HBA到FC的HBA实现难度并不大。

对中小企业说,SATA(串行ATA)是目前的主流。SATA相对于较早之前传统的并行ATA硬盘相比具有非常明显的优势:最明显的就是数据线从80 pin变成了7 pin,而且IDE线的长度不能超过0.4米,而SATA线可以长达1米,安装更方便,利于机箱散热。除此之外,它还有很多优点:

        3). ATA-3 没有引入更高速度的传输模式,在传输速度上并没有任何的提升,最高速度仍旧为 16.6MB/s 。只在电源管理方案方面进行了修改,引入了了简单的密码保护的安全方案。但引入了一个划时代的技术,那就是 S.M.A.R.T ( Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology , 自监测、分析和报告技术)。这项技术会对包括磁头、盘片、电机、电路等硬盘部件进行监测,通过检测电路和主机上的监测软件对被监测对象进行检测,把其运行 状况和历史记录同预设的安全值进行分析、比较,当超出了安全值的范围,会自动向用户发出警告,进而对硬盘潜在故障做出有效预测,提高了数据存储的安全性。

SAS(Serial Attached SCSI),串行连接SCSI接口,串行连接小型计算机系统接口。
SAS是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,提供与串行ATA (Serial ATA,缩写为SATA)硬盘的兼容性。
SAS技术还有简化内部连接设计的优势,存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备,而SAS连接技术将可以通过共用组件降低设计成本。
作为一种新的存储接口技术,SAS不仅在功能上可与Fibre Channel媲美,还具有兼容SATA的能力,因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。据唯实数工程师介绍,SAS的优势主要体现在:灵活性,可以兼容SATA,为用户节省投资;扩展性,一个SAS域最多可以直连16384个设备;性能卓越,点对点的架构使性能随端口数量增加而提高;更合理的电缆设计,在高密度环境中提供更有效的散热。衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标,即性能、可靠性、可扩展性和成本。回顾串行磁盘技术的发展历史,从光纤通道,到SATA,再到SAS,几种技术各有所长。光纤通道最早出现的串行化存储技术,可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要,但是价格居高不下;SATA硬盘成本倒是降下来了,但主要是用于近线存储和非关键性应用,毕竟在性能等方面差强人意;SAS应该算是个全才,可以支持SAS和SATA磁盘,很方便地满足不同性价比的存储需求,是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。

热拔插

        4). ATA-4 也习惯被称为 Ultra DMA 33 或 ATA33 。因为从 ATA-4 开始正式支持 Ultra DMA 数据传输模式,首次在 ATA 接口中采用了 Double Data Rate (双倍数据传输)技术,让接口在一个时钟周期内传输数据两次,时钟上升和下降期各有一次数据传输,这样数据传输率一下从 16MB/s 提升至 33MB/s 。 Ultra DMA 33 还引入了一个新技术-冗余校验计术( CRC ),该技术的设计方针是系统与硬盘在进行传输的过程中,随数据发送循环的冗余校验码,对方在收取的时候也对该校难码进行检验,只有在完全核对正确的情况下才接收并处理得到的数据,这对于高速传输数据的安全性有着极有力的保障。

 

目前市场的产品大部分都支持热拔插,热拔插对于普通家庭用户来说可能作用不大,但对于服务器却是至关重要。事实上,SATA在低端服务器应用上取得的成功,远比在普通家庭应用中的影响力大。

 

以往由于性能可靠性优秀而著称的SCSI技术已经被SAS所替代。SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等,并且提供与SATA硬盘的兼容性。

        5). ATA-5 也就是“ Ultra DMA 66 ” ,也叫 ATA66 ,是建立在 Ultra DMA 33 硬盘接口的基础上,同样采用了 UDMA 技术。 Ultra DMA 66 让主机接收 / 发送数据速率达到 66.6 MB/s ,是 U-DMA/33 的两倍。保留了上代 Ultra DMA 33 的核心技术冗余校验计术( CRC )。在工作频率提成的同时,电磁干扰问题开始在 ATA 接口中,为保障数据传输的准确性,防止电磁干扰, Ultra DMA 66 接口开始使用 40 针脚 80 芯的电缆, 40 针脚是为了兼容以往的 ATA 插槽,减小成本的增加。 80 芯中新增的都是地线,与原有的数据线一一对应,这种设计可以降低相邻信号线之间的电磁干扰。

端口

 

在系统中,每一个SAS端口可以最多可以连接16256个外部设备,并且SAS采取直接的点到点的串行传输方式,传输的速率高达3Gbps,估计以后会有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出现。SAS的接口也做了较大的改进,它同时提供了3.5英寸和2.5英寸的接口,因此能够适合不同服务器环境的需求。SAS依靠SAS扩展器来连接更多的设备,目前的扩展器以12端口居多,不过根据板卡厂商产品研发计划显示,未来会有28、36端口的扩展器引入,来连接SAS设备、主机设备或者其他的SAS扩展器。

         6). ATA-6 也是使用 40 针 80 芯的数据传输电缆,并且完全向下兼容,支持 ATA-4 、 ATA-5 接口的设备完全可以继续在ATA-6 接口中使用。 ATA-6 的数据传输速率最高可达 100MB/s 。

和传统并行SCSI接口比较起来,SAS不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/sec,而SAS才刚起步速度就达到300MB/sec,未来会达到600MB/sec甚至更多),而且由于采用了串行线缆,不仅可以实现更长的连接距离,还能够提高抗干扰能力,并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

 

存储

        7). ATA-7 是 ATA 接口的最后一个版本,也叫 ATA133 。只有迈拓公司推出一系列采用 ATA133 标准的硬盘,这是第一种在接口速度上超过 100MB/s 的 IDE 硬盘。迈拓是目前惟一一家推出这种接口标准硬盘的制造商,而其他 IDE 硬盘厂商则停止了对 IDE接口的开发,转而生产 Serial ATA 接口标准的硬盘。 ATA133 接口支持 133 MB/s 数据传输速度,在 ATA 接口发展到 ATA100 的时候,这种并行接口的电缆属性、连接器和信号协议都表现出了很大的技术瓶颈,而在技术上突破这些瓶颈存在相当大的难度。

服务器内存也是内存(RAM),它与普通PC(个人电脑)机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别,主要是在内存上引入了一些新的特有的技术,如ECC、ChipKill、热插拔技术等,具有极高的稳定性和纠错性能。比如数据库等应用就需要高容高速的内存来节省处理器访问硬盘的时间,提高服务器的响应速度。

       ♦ SATA 总线

同时,一些数据库产品如Oracle对于硬件的要求比较高,比如安装Windows版本的Oracle 10G要求至少需要1GB物理内存。在多核盛行的今天,大容量的内存也是性能的保证,如果不太清楚应用对于内存的影响,可以按照每个核配置256MB内存为底限,每个核配置1GB内存为上限来进行选购,距离来说1台两路四核服务器的内存底限就应该是2GB内存,上限则为8GB内存。

    上面介绍的 ATA 总线在传输数据时采用的是并行方式,总线位宽为 16bits ,所以 ATA 也叫做 PATA(Parallel ATA) 。随着 CPU技 术的高速发展,对外部总线带宽的要求也越来越高,想要提高总线的带宽,有两种方法:增加数据线的根数或增加时钟频率。增加数据线的根数,势必会增加系统硬 件的复杂度,使系统的可靠性下降,此方法不可行。那么,就提高总线的时钟频率,但是,随着时钟频率的提高,并行总线的串扰和同步问题表现的越来越突出,使 总线不能正常工作。所以 PATA 总线的终极速率最终止步在133MB/s 。各厂商不得不放弃 PATA ,去开发新的技术。

宁缺毋滥

 

在实际的购买中要综合以上各点考虑。配置是影响服务器价格的主要因素,目前,各厂家在服务器上的利润已经大大减少,市场竞争十分激烈,国内外的货源又相似,因此要警惕那些价位十分低的产品,考虑好自己的需求与应用,选定适合自己企业的产品才能做到有效而有合理的投资。

    在此背景下产生, Intel 、 IBM 、 DELL 、 ADT 、 Maxtor 和 Seagate 等几家公司共同推出新的硬盘接口总线 SATA 。 SATA即 Serial ATA ,串行 ATA 的意思。它将 PATA 总线的并行传输方式改为串行传输方式,规避了并行总线在高速下的串扰和同步问题。

...

 

         SATA 只有 4 根线,分别为:发送数据线,接收数据线,电源线,地线。

         SATA 有两个标准,分别为 SATA 和 SATA II 。 SATA 的有效带宽为 150MB/s ,数据速率为 1.5Gbps( 传输的数据经过了8B/10B 变换, 150MB/s*10=1.5Gbps) , SATA II 的有效带宽为 300MB/s ,数据速率为 3Gbps 。

 

    无论是 SATA 总线还是 SATA II 总线,其实对硬盘性能的影响都不大。因为目前硬盘性能的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构和硬盘存储技术、磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输率上面,就算是目前最顶级的 15000 转 SCSI 硬盘其内部数据传输率也不过才80MB/s 左右,更何况普通的 7200 转桌面级硬盘了。

 

    目前很多厂商都宣称自己的 SATA 硬盘支持热插拔,但实际上, SATA 在硬盘损坏的时候,不能像 SCSI/SAS 和 FC 硬盘一样,显示具体损坏的硬盘,这样热插拔功能实际上形同虚设。同时,尽管 SATA 在诸多性能上远远优越于 PATA ,甚至在某些单线程任务的测试中,表现出了不输于 SCSI 的性能,然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的,在面对大数据吞吐量或者多线程的传输任务时,相比 SCSI 硬盘,仍然显得力不从心。除了速度之外,在多线程数据读取时,硬盘磁头频繁地来回摆动,使硬盘过热是 SATA 需要克服的缺陷。正是因为这些技术上致命的缺陷,导致目前为止, SATA 还只能在低端的存储应用中徘徊。

 

ATA/SATA/SCSI/SAS/FC 都是应用于存储领域的总线,

     ♦ SCSI 总线

     SCSI 是英文Small Computer System Interfae 的缩写,可以直译为小型计算机系统专用接口。它是一种连接主机和外围设备的接口,支持包括硬盘、光驱及扫描仪在内的多种设备。SCSI 总线是一种并行总线,其优点是适应面广,性能高;缺点是价格昂贵,安装复杂。

    内置型SCSI 总线接口有三种:分别为50PIN 、68PIN 和80PIN 。

    68PIN :DB0-DB15 、DB(P1) 、P_CRCA 为数据和校验信号;ATN 、BSY 、ACK 、RST 、MSG 、SEL 、C/D 、REQ 、I/O 为控制信号;还有电源和地以及DIFFSESN 用于探测SCSI 总线的传输模式。

    80PIN :与68PIN 接口相比,80PIN 接口增加了12V 、5V 、3.3V 电源、MATED 信号、ID 选择信号、LED 指示灯、RMT-SMART、DLYD-START 、SPINDLE-SYNC 等电源、状态和功能信号。

    外置型SCSI 总线接口有七种:分别为Apple SCSI 、Centronics 、SCSI-2 、Sun Microsystem 、SCSI-3 、Wide SCSI-2 、SCA。

    1). Apple SCSI ,共有25 针,分为两排,8 位,常用于Mac 机和旧式Sun 工作站;

    2). Centronics ,共有50 针,分为两排,8 位,有点像并行口,它可以连接的设备数目最多;

    3). SCSI-2 ,共有50 针,分为两排,8 位;

    4). Sun Microsystem 的DD-50SA ,共有50 针,分为三排;

    5). SCSI-3 和Wide SCSI-2 ,共有68 针,分为两排,16 位。旧式DEC 单终结SCSI  使用68 针高密接口;

    6). SCA ,共有80 针,分为两排。

其中Centronics 、SCSI-2 、Sun Microsystem 、SCSI-3 、Wide SCSI-2 型连接器的针脚数目相同,但是物理形状不一样。

    SCSI 总线有很多规格,分别如下:

    1). SCSI-1 :最早的SCSI ,支持同步和异步SCSI 外围设备,支持7 台8 位的外围设备,使用8 位的通道宽度,传输速率为5MB/s;

    2). SCSI-2 :类似SCSI-1 ,但是可以支持同时连接7 个装置,传输速率为 10-20MB/s ,目前有CD-R 、CD-ROM 在使用;

    3). Fast SCSI :8 位的通道宽度,使用双倍的频率,传输速率为 10MB/s ;

    4). Wide SCSI :16 位的通道宽度,传输速率为20MB/s ;

    5). ULTRA SCSI :8 位的通道宽度,传输速率为20MB/s ,其允许接口电缆的最大长度为1.5 米;

    6). Ultra Wide SCSI :16 位的通道宽度,传输速率为40MB/s ,其允许接口电缆的最大长度为1.5 米;

    7). ULTRA 2 SCSI :8 位的通道宽度,其采用了LVDS (Low Voltage Differential Signal )传输模式, 传输速率为40MB/s ,允许接口电缆的最长为12 米,大大增加了设备的灵活性,支持同时挂接16 个装置( 实际只能有15 个外设,因为要算上主驱动器自己);

    8). WIDE ULTRA 2 SCSI :它跟Ultra 2 SCSI 差不多,也是采用LVD 传输模式,允许最长接口电缆为12 米,可同时挂接16 个装置,不同于Ultra 2 SCSI ,它有16 位的通道宽度,因此传输速度为80MB/s ;

    9). Ultra 160 SCSI :支持最高数据传输率为160MB/s ;

   10). Ultra 320 SCSI :支持最高数据传输达到了320MB/s ,是目前最新的SCSI 接口类型。SCSI总线各标准参数列表如下所示:

 

     SCSI 总线的拓扑结构如下图所示:

 

     在SCSI 总线拓扑的末端需要连接一个终结器,用来抑制信号的反射,减小信号的相互影响,维持线路线路上电压的稳定。

     SCSI 总线的通信只能在SCSI 控制器和外设之间进行,外设之间是不能直接通信的。窄带SCSI 总线上最多可以挂8 设备( 除掉SCSI 控制器自己,实际上只能挂7 个外设) ,宽带SCSI 总线上最多可挂16 个设备( 除掉SCSI 控制器自己,实际上只能挂15 个外设)。各个设备之间是通过SCSI ID 来区分的,设备的优先权也是通过SCSI ID 来区分的,SCSI ID 优先级从高到低的排列顺序为:7-6-5-4-3-2-1-0-15-14-13-12-11-10-9-8 ,ID7 的优先级最高,被SCSI 总线控制器占用。

   ♦ SAS 总线

    SAS 是英文Serial Attached SCSI 的缩写,即串行连接SCSI 的意思。跟SATA 总线有点类似,都是采用串行技术以获得更高的传输速度。

    SAS 的接口技术可以向下兼容SATA 。具体来说,二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。在物理层,SAS 接口和SATA 接口完全兼容,SATA 硬盘可以直接使用在SAS 的环境中,从接口标准上而言,SATA 是SAS 的一个子标准,因此SAS 控制器可以直接操控SATA 硬盘,但是SAS 却不能直接 使用在SATA 的环境中,因为SATA 控制器并不能对SAS 硬盘进行控制;

    SAS 系统的背板(Backplane) 既可以连接具有双端口、高性能的SAS 驱动器,也可以连接高容量、低成本的SATA 驱动器。所以SAS驱动器和 SATA 驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。

    在系统中,每一个SAS 端口可以最多可以连接16256 个外部设备,并且SAS 采取直接的点到点的串行传输方式,传输的速率高达3Gbps ,估计以后会有 6Gbps 乃至12Gbps 的高速接口出现。SAS 的接口也做了较大的改进,它同时提供了3.5 英寸和2.5 英寸的接口,因此能够适合不同服务器环境的需求。SAS 依靠SAS 扩展器来连接更多的设备,目前的扩展器以12 端口居多,不过根据板卡厂商产品研发计划显示,未来会有28 、36 端口的扩展器引入,来 连接SAS 设备、主机设备或者其他的SAS 扩展器。

    和传统并行SCSI 接口比较起来,SAS 不仅在接口速度上得到显著提升( 现在主流Ultra 320 SCSI 速度为320MB/sec ,而SAS 才刚起步速度就达到300MB/sec ,未来会达到600MB/sec 甚至更多) ,而且由于采用了串行线缆, 不仅可以实现更长的连接距离,还能够提高抗干扰能力,并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

      ♦ FC 总线

    FC 是Fiber Channel 的意思,它奠定了存储领域高端应用的基石。它以点对点的配置方式在系统之间采用了光缆连接。后来光纤通道的发展囊括了电子( 非光学) 实现,并且可以用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。对这个较大的光纤通道标准集有一个补充称为光纤通道仲裁环(FC- AL) 。FC-AL 使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口,为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O 性能水平的途径。目前高端存储产品使用的都是FC 接口的硬盘。

    FC 硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作,因此起名为光纤硬盘,现在也支持铜线物理通道。就像是IEEE-1394,  Fibre Channel 实际上定义为SCSI-3 标准一类,属于SCSI 的同胞兄弟。作为串行接口FC-AL 峰值可以达到2Gbits/s 甚至是4Gbits/s 。而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM 。通过FC-loop 可以连接127 个设备, 也就是为什么基于FC 硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。

 

    目前,服务器流行的硬盘接口类型是sata以及sas,两者都是采用串行技术,传输速率都更高。

编辑:服务器运维 本文来源:随着计算机技术的迅速发展,SATA是一种完全不同

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