SAS/SATA/SSD/IDE硬盤介紹區別


SAS/SATA/SSD/IDE硬盤介紹區別

  SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI,是新一代的SCSI技術,和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同,都是采用串行技術以獲得更高的傳輸速度,並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI接口之后開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性,並且提供與SATA硬盤的兼容性。SAS的接口技術可以向下兼容SATA。具體來說,二者的兼容性主要體現在物理層和協議層的兼容。在物理層,SAS接口和SATA接口完全兼容,SATA硬盤可以直接使用在SAS的環境中,從接口標准上而言,SATA是SAS的一個子標准,因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤,但是SAS卻不能直接使用在SATA的環境中,因為SATA控制器並不能對SAS硬盤進行控制;在協議層,SAS由3種類型協議組成,根據連接的不同設備使用相應的協議進行數據傳輸。其中串行SCSI協議(SSP)用於傳輸SCSI命令;SCSI管理協議(SMP)用於對連接設備的維護和管理;SATA通道協議(STP)用於SAS和SATA之間數據的傳輸。因此在這3種協議的配合下,SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結合。

  SAS的連接器在SATA的基礎上發展而來,通過巧妙的設計增加了一個數據端口,在確保兼容SATA的前提下完成了雙端口這一看似"不可能的任務"。



SAS硬盤驅動器的雙端口連接器(上-中)與SATA硬盤驅動器的連接器(下)對比


  眾所周知,SATA硬盤驅動器的SATA端口和電源供應是分離的,兩個連接器之間有大約2個(SATA或電源)引腳寬度的間隙。SAS的做法是將二者連為一體,第二端口就位於這個4~5個SATA信號引腳寬度的"橋"的背面。雖然空間利用得很充分,可畢竟也要布置7個信號引腳,所以從端口(Secondary Port,SAS②)和主端口(Primary

  Port,SAS①)的"個頭"在上面的實物對比圖中看起來就像武大郎和武松一樣差別明顯——當然,僅是針對寬度而言,引腳定義及傳遞信號的能力是沒有區別的。



SAS(上)和SATA(下)硬盤驅動器的連接器在這個投影方向上的主要區別是有無隔斷,前者的輪廓包容了后者,使它們共用SAS線纜連接器成為可能

由於SAS硬盤驅動器的接口連接器只是比SATA(加電源)多出來一個從端口,而沒有減少什么,所以SAS線纜連接器很自然地就能兼容SATA硬盤驅動器,反之(SATA線纜配SAS硬盤驅動器)則因受到從端口的阻隔而行不通。這種設計能夠避免SATA HBA/RAID卡(不支持后者所需的STP協議)訪問SAS硬盤驅動器,從而滿足了"防呆"的要求。



SAS線纜既可以連接SAS硬盤驅動器(左),也能夠連接SATA硬盤驅動器(右)——注意紅色箭頭所指處缺口的有無,以及硬盤驅動器接口連接器上引腳數量的差異

如上圖所示,將主端口、從端口和電源供應融為一體的SAS線纜連接器(共29個引腳),與SAS硬盤驅動器的接口連接器一同由SFF Committee制訂的SFF-8482規范(非屏蔽雙端口串行附加連接器)定義,也被稱為"SAS樣式連接器";與之相對應,原來用於連接SATA硬盤驅動器的信號電纜,其連接器只有7個數據引腳,被稱為"SATA樣式連接器"。SAS樣式連接器的好處當然是用起來方便,但在連接SAS硬盤驅動器時,卻也有個潛在的問題。



兩個HBA/RAID卡連接同一SAS硬盤驅動器的拓撲圖和某種具體的實現方法


  SAS樣式連接器所屬的SAS線纜,其另一頭如果直接連在主機端HBA/RAID卡的SAS端口連接器上,那么,由於HBA/RAID卡上的每一個端口都是單端口,而且SAS規范不允許SAS硬盤驅動器的兩個端口連接到同一HBA/RAID卡(雙端口設計不是為了增加帶寬,而是高可用性和容災的需要),因此,這個SAS樣式連接器實際上只有主端口是有效的,但它卻同時占據了從端口,反而使雙端口形同虛設。



ADP-4000上的SAS樣式連接器,用來連接SAS硬盤驅動器

所以,若想要雙端口發揮作用,SAS樣式連接器通常應該出現在磁盤背板上,接納SAS硬盤驅動器的插入,而另一側可以是一對SATA樣式連接器(分別對應SAS樣式連接器的主、從端口),迎接來自兩個HBA/RAID卡上的SAS線纜,實現高可用性。



CS Electronics出品的ADP-4000 SAS熱插拔背板適配器,可以把它當作一個"迷你背板"

  正因如此,某些SAS HBA/RAID卡配套的SAS線纜,在設備一端用的不是SAS樣式連接器,而是利於實現雙端口的SATA樣式連接器。然而,前面已經介紹過,SATA樣式連接器不能插入SAS硬盤驅動器。在這種情況下,可以使用上圖所示的SAS-SATA適配器:一端為SAS樣式連接器,用來插入SAS硬盤驅動器;另一端(也就是面對我們的)有兩個分主、從的SATA樣式連接器,對應SAS硬盤驅動器的兩個端口,采用SATA樣式連接器的SAS線纜插入標有"主信號"(Signal-Primary)的連接器,便可通過SAS硬盤驅動器的主端口訪問,反之(Signal-Secondary)亦然。如果兩個連接器分別連上兩個SAS

HBA/RAID卡,還能組成高可用性配置。

  SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment(串行高級技術附件,一種基於行業標准的串行硬件驅動器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規范。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規范,在當年的IDF Fall 大會上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0標准,正式宣告了SATA規范的確立。

SATA硬盤和IDE硬盤比較

  SATA硬盤采用新的設計結構,數據傳輸快,節省空間,相對於IDE硬盤具有很多優勢:

  1 .SATA硬盤比IDE硬盤傳輸速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰傳輸速率。今后將達到300 MB/s和600 MB/s。到時我們將得到比IDE硬盤快近10倍的傳輸速率。

  2. 相對於IDE硬盤的PATA40針的數據線,SATA的線纜少而細,傳輸距離遠,可延伸至1米,使得安裝設備和機內布線更加容易。連接器的體積小,這種線纜有效的改進了計算機內部的空氣流動,也改善了機箱內的散熱。

  3. 相對於IDE硬盤系統功耗有所減少。SATA硬盤使用500毫伏的電壓就可以工作。

  4. SATA可以通過使用多用途的芯片組或串行——並行轉換器來向后兼容PATA設備。由於SATA和PATA可使用同樣的驅動器,不需要對操作系統進行升級或其他改變。

  5. SATA不需要設置主從盤跳線。BIOS會為它按照1、2、3順序編號。這取決於驅動器接在哪個SATA連接器上(安裝方便)。而IDE硬盤需要設置通過跳線來設置主從盤。

  6. SATA還支持熱插拔,可以象U盤一樣使用。而IDE硬盤不支持熱插拔。[4]

SSD是摒棄傳統磁介質,采用電子存儲介質進行數據存儲和讀取的一種技術,突破了傳統機械硬盤的性能瓶頸,擁有極高的存儲性能,被認為是存儲技術發展的未來新星。

  PCIe接口的極速固態硬盤 Matador PCI-e SSD 產品。

固態硬盤的存儲介質分為兩種,一種是采用閃存(FLASH芯片)作為存儲介質,另外一種是采用DRAM作為存儲介質。

SSD的優勢

  SSD是摒棄傳統磁介質,采用電子存儲介質進行數據存儲和讀取的一種技術,突破了傳統機械硬盤的性能瓶頸,擁有極高的存儲性能,被認為是存儲技術發展的未來新星。

  固態硬盤的全集成電路化、無任何機械運動部件的革命性設計,從根本上解決了在移動辦公環境下,對於數據讀寫穩定性的需求。全集成電路化設計可以讓固態硬盤做成任何形狀。與傳統硬盤相比,SSD固態電子盤具有以下優點:

  第一,SSD不需要機械結構,完全的半導體化,不存在數據查找時間、延遲時間和磁盤尋道時間,數據存取速度快,讀取數據的能力在100M/s以上,最高的目前可達300M/s。

  第二,SSD全部采用閃存芯片,經久耐用,防震抗摔,即使發生與硬物碰撞,數據丟失的可能性也能夠降到最小。

  第三,得益於無機械部件及FLASH閃存芯片,SSD沒有任何噪音,功耗低。

  第四,質量輕,比常規1.8英寸硬盤重量輕20-30克,使得便攜設備搭載多塊SSD成為可能。同時因其完全半導體化,無結構限制,可根據實際情況設計成各種不同接口、形狀的特殊電子硬盤。

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