SATA技术、应用与动向

SATA，曾一度为厂商所痴迷的存储连接技术，至今有如春光乍现的尤物，令众多用户心向神往。SATA到底是个什么技术？它有什么先进的特性？作为企业级应用，用户如何将它运用到现有的存储技术当中去？本文将从技术特征、发展状况和应用方向等角度，为大家答疑解惑。

SATA(即Serial ATA)是一种高速的串行连接方式。它采用点对点方式进行数据传输，接口及连接线缆针脚较少，成本较低。SATA可以广泛应用于硬盘、光驱和IDE阵列等存储设备，并会逐渐取代传统的PATA连接方式。

为了有助于读者理解SATA，我们给出SATA与传统PATA的比较，如附表所示。

由此可见，与PATA比较，SATA具有5大优势。

优势一：点对点传输模式保证每块硬盘专用150MB/s 通道；从理论值来看，第一代串行ATA硬盘比传统的并行ATA硬盘的接口传输速度没有多大变化，但从长远来看，第二代串行ATA产品的接口速率就会达到300MB/s，远远超过并行ATA硬盘的接口速度。

优势二：易于连接，布线简单，且辐射更小，空气流通顺畅，有利于散热。

优势三：具有热插拔功能。如同USB和IEEE 1394一样，使用极其方便。

优势四：具有CRC错误校验功能。能够检测SATA 线缆两端的数据的完整性。

优势五：可以连接数量更多的硬盘，不受Master/Slave的限制。

SATA应用，路在何方

随着技术的成熟、性能的提升、可靠性增强及成本下降，SATA会渗透到网络存储的一些应用领域，像DAS、NAS等。

一、与DAS共舞

由于国内存储技术应用尚处于起步阶段，网络环境建设相对简单，用户消费水平偏低，使得DAS技术成为许多中小企业用户的首选技术。目前，低端DAS磁盘阵列主要由IDE硬盘+IDE RAID构成，而用户普遍感到传统DAS在以下几个方面存在明显不足。

1．与主机通过SCSI通道连接，共享160MB/s的数据传输带宽，势必造成服务器的瓶颈。

2．多块IDE硬盘同时工作必然散发出很多热量，虽然增加散热风扇可以有效解决问题，但同时增加的噪音令人难以忍受。

3．可靠性不够高。传统DAS虽然能够实现IDE阵列热插拔，但需要配备价格昂贵的硬盘背板和系统背板。

4．IDE硬盘可管理性较差，在使用时经常出现物理或逻辑损坏问题。

从附表中，我们可以看出SATA技术解决了有如数据传输、散热、可靠性和可管理性等诸多问题，彻底弥补了传统PATA的不足。在SATA II规范中，由于支持I2C（智能输入/输出）总线和IPMB（智能平台管理总线）总线技术，SATA大大完善了可管理性，并将可管理性提高到SCSI技术的标准。

现在让我们来看看，如何将SATA应用到DAS存储技术当中。详见图1和图2。

如图1所示，支持SATA的板卡可以直接插在主板的PCI或PCI-X 插槽上，以支持SATA卡外接SATA接口硬盘，支持硬盘的数量取决于板卡集成的接口数。用户也可以选择将SATA控制芯片直接集成在主板上的产品，这种产品提供SATA 接口，可直接外接硬盘，降低购买成本。




如果板卡上集成两个或更多的接口，并在板卡或主板中嵌入RAID控制芯片，是不是SATA技术就可以像简单的IDE/SCSI RAID技术一样，由用户亲手构建存储系统了？答案是肯定的，而且由于SATA接口硬盘支持数量更多，连线更为方便，成本更低，实现DAS存储系统更简单。

图2展示了外接SATA RAID卡在DAS中的应用。磁盘子系统和RAID子系统放在外置的机箱内，通过SATA接口连接到主板，据此，用户完全可以DIY自己的SATA DAS系统。

二、推波助澜为NAS

NAS作为一种安装使用方便、性能强大、管理方便、安全性强、低成本的网络存储方式，具备极其广阔的应用前景。目前，NAS产品中主要使用IDE硬盘（即采用PATA接口盘）或者是SCSI硬盘（即采用SATA接口），未来，使用PATA接口的NAS必将过渡到SATA上，同样可以有效提高NAS系统的性能和可靠性。

事实上，限制NAS应用的主要因素并非是PATA，而是目前的网络带宽。譬如在100Mbps的局域网中使用NAS产品，传输速率很难达到接口速率标准。iSCSI技术的出现，能够在TCP/IP协议中传输SCSI命令，使其能够在高速以太网络上进行路由选择，并允许用户访问IP网络中以Block方式存储的数据，因此访问速度更快、更简单。

对于使用SCSI硬盘的NAS设备，由于传统的分布式传输总线架构及接口物理尺寸因素，将难以满足日益发展的存储需求。因此也出现了新标准SAS（Serial Attached SCSI），即串行附属SCSI技术，同样也会带来传统SCSI的革命。目前主要有IBM、Maxtor、Seagate、LSI等厂商共同推进此技术。

鸟瞰市场，占卜未来

考虑到目前市面上10亿块PATA硬盘，第一代SATA板卡或集成SATA接口的主板都应该是兼容SATA和PATA的，这样可以有效实现过渡，并逐渐取代PATA硬盘。这样的趋势在主板产品上更为常见，譬如华硕前不久推出的P4PE主板，提供两个SATA接口及两个PATA接口并列板。而Intel预计在2003年第二季度发布的ICH5R南桥芯片将集成两个150MB/s的SATA端口，并提供RAID0、1功能。因此，2004年在计算机市场将会出现很多SATA及PATA并存的主板。

标准SATA RAID卡，共有3块芯片——RAID控制器芯片及两个4端口SATA控制器，板卡上还集成内存。

Adaptec、LSI和HighPoint都早早推出了自己的SATA板卡，且基本特征都相同：支持两个SATA端口，支持150MB/s传输速率，提供RAID0、1功能。最近Promise、LSI等公司新推出了4口或6口的PCI板卡，可以支持更多数量的硬盘和更高的RAID级别。而Intel正在研发的SATA板卡包括8端口的SATA RAID卡，预计在2004 年左右，将向市场推出光纤接口转SATA接口和千兆以太网卡接口转SATA接口的两种外置SATA RAID卡，使SATA技术可以广泛应用到SAN中。

尽管SATA为应用能够带来如此之多的方便，但我们能见到的产品还是少之又少。2003年3月，硬盘厂商开始推出SATA新品，如Seagate的ST380011AS、ST3120022AS，Maxtor的6Y060M0和6Y160M0等。

据悉，第二代SATA硬盘的性能指标将进一步攀升，转速将达1万RPM，平均无故障时间为100万小时，而大小仅为2.5英寸。