物理硬盤類型


分為機械硬盤和固態硬盤

機械硬盤:SATA、SAS、NL-SAS

固態硬盤:SSD

 

物理磁盤類型 - SATA盤

說到 SATA,首先要從 ATA(advanced technology attachment)接口說起。
ATA 接口實際上就是我們常說的 IDE(integrated drive electronics)接口。ATA 接口從 20 世紀 80 年代 一直發展至今,且由於其價格低、兼容性好,曾經是市場上的主流配置,是用傳統的40-pin並口數據線連接主板與硬盤的,接口速度最大為133MB/s,因為ATA並口線的抗干擾性太差,且排線占用空間較大,不利電腦內部散熱,已逐漸被SATA所取代。。但隨着時代的發展,其速度過慢,已不足以應用在現代計算機系統中。SATA,即串行 ATAserial ATA),如下圖所示,現已基本取代所有並行 ATA 接口。顧名思義,SATA 使用串行的方式發送數據。SATA 的顯著特點就是比 ATA 快。

 Serial ATA(SATA)采用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時鍾信號,具備了更強的糾錯能力,與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令(不僅僅是數據)進行檢查,如果發現錯誤會自動矯正,這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。並且串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。

SATA串口硬盤是一種完全不同於並行ATA的新型硬盤接口類型,由於采用串行方式傳輸數據,所以相對於並行ATA來說,就具有非常多的優勢。

  • Serial ATA以連續串行的方式傳送數據,一次只會傳送1位數據。這樣能減少SATA接口的針腳數目,使連接電纜數目變少,效率也會更高。
  • 但是實際上Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用於連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據,同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統復雜性。

Serial ATA的起點更高、發展潛力更大,Serial ATA 1.0定義的數據傳輸率可達150MB/s,帶寬1.5Gb/s;

這比最快的並行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/s的最高數據傳輸率還高;而在Serial ATA 2.0的數據傳輸率達到300MB/s,帶寬3Gb/s;硬盤SATA 3.0的實際讀寫速率是600MB/s,帶寬6Gb/s。

 

物理磁盤類型 - SAS盤

SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI,是新一代的SCSI技術,與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 作為 SCSI 技術的分支,與 SATA 類似,通過采用串行傳輸以得到更高的性能,目前主流的SAS傳輸速率為 6Gbit/s。同時由於采用串行技術可以使用細而長的線纜,不僅可以實現更長的連接距離,還能夠提高抗干擾能力。SAS 接口正反面如下圖

 SAS的接口技術可以向下兼容SATA接口。SAS系統的背板(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器,也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器。因為SAS驅動器的端口與SATA驅動器的端口形狀看上去類似,所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在於一個存儲系統之中。但有一點需要注意,SATA系統並不兼容SAS,所以SAS驅動器不能連接到SATA背板上。 由於SAS系統的兼容性,IT人員能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求,因此在擴充存儲系統時擁有更多的彈性,讓存儲設備發揮最大的投資效益。

 

在系統中,每一個SAS端口可以最多可以連接16256個外部設備,並且SAS采取直接的點到點的串行傳輸方式,傳輸的速率高達3Gbps,估計以后會有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出現。

SAS的接口也做了較大的改進,同時提供了3.5英寸和2.5英寸的接口,因此能夠適合不同服務器環境的需求。SAS依靠SAS擴展器來連接更多的設備,擴展器以12端口居多。


SAS系統的背板既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器,也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器。所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在於一個存儲系統之中。

 物理磁盤類型 - NL-SAS

NL-SAS 全稱為 near line SAS,意為近線。所謂的近線存儲,主要定位於客戶在線存儲和離線存儲之間的應用。就是指將那些並不是經常用到,或者說數據的訪問量並不大的數據存放在性能較低的存儲設備上。但同時對這些的設備要求是尋址迅速、傳輸率高。(例如客戶一些長期保存的不長用的文件的歸檔)。因此,近線存儲對性能要求相對來說並不高,但又要求相對較好的訪問性能。同時多數情況下由於不常用的數據要占總數據量的比較大的比重,這也就要求近線存儲設備在需要容量相對較大。NL-SAS是一種介於 SATA 和 SAS 之間的硬盤。即具有SAS接口、接近SAS性能的SATA盤。

 

SAS 接口硬盤的讀寫速度要優於 SATA 硬盤,但是價格也相對要高一些,同時 SAS 硬盤的容量一般會比 SATA 盤小,所以就產生了 NL-SAS 硬盤,它是用 SAS 接口和 SATA 級盤體組成的硬盤,用 SAS 接口和 SATA 級盤體組成的硬盤。如下圖所示。

 NL-SAS 的 IOPS 相比 15000 轉速的 SAS 硬盤差了近一半,但是從整個 RAID 的運行情況 來看,比使用 SATA 硬盤的性能有明顯的提升,而且,NL-SAS 硬盤有 SATA 盤的容量和價格, SAS 硬盤的可靠性,因此 NL-SAS 在市場上很受歡迎。

物理磁盤類型 - SSD盤

SSD(Solid State Disk),固態硬盤,是用固態電子存儲芯片陣列而制成的硬盤,由控制單元存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成,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。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。SSD在接口的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同,在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。

 

 

SSD盤並不像傳統硬盤那樣采用磁性材料來存儲數據,而是采用基礎單位被稱為cell(存儲單元)的NAND flash來存儲數據。SSD雖然沒有內部機械部件,但是,這並不意味着他們的生命周期是無限的。由於NAND Flash是非易失性介質,在寫入新數據之前必須保證Block被擦除過,否則可能會出現數據誤碼。但是NAND Flash的擦寫次數是有限的,即每個cell的內容可以改變的次數是有限的,一旦該Cell被擦寫的數目已經達到極限,則該cell就不能保證能繼續使用了(讀或寫)。一般普通的SSD盤的讀性能一般最少300-500MB/S,寫性能最少100M/S以上。

 

優點:SSD具有傳統機械硬盤所不具備的快速讀寫、質量輕、能耗低以及體積小等特點。

缺點:但因為有擦寫次數限制所以其使用壽命有限且價格較高,且容量不算很大。

 

 

我們看看機械硬盤和固態硬盤的對比情況:

硬盤類型

SSD固態硬盤

SAS

NL-SAS

SATA

性能

非常高

較高

較高

可靠性

一般

較高

一般

價格

很高

較便宜

便宜

能耗

一般

較低

較低

 推薦場景

 適合數據訪問非 常大的用戶使用

適合數據較為離 散的高中端用戶 使用

適合較大數據 塊、業務IO壓力 不大的用戶使用

是和大數據塊、 業務壓力不大的 用戶使用

SAS、NL-SAS一般歸檔備份使用。

 


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