服务器硬盘技术全解析(2)

　  目前主流的服务器硬盘
　　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。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 -2。

主板上的SATA接口

   　SATA -2的关键技术就是3Gbps的外部传输率和NCQ技术。NCQ技术可以对硬盘的指令执行顺序进行优化，避免像传统硬盘那样机械地按照接收指令的先后顺序移动磁头读写硬盘的不同位置，与此相反，它会在接收到命令之后对其进行排序，排序后的磁头将以高效率的顺序进行寻址，从而避免磁头反复移动带来的损耗，延长硬盘寿命。另外并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术，除了硬盘本身要支持 NCQ之外，也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。此外，NCQ技术不支持FAT文件系统，只支持NTFS文件系统。
另外，SATA还具备热插拨功能，利用这一功能可以更加方便的组建磁盘阵列。串口的数据线由于只采用了四针结构，因此比并口的安装更加便捷，更有利于缩减机箱内的线缆，有利于散热。

　　2、SCSI硬盘
　　SCSI(Small Computer System Interface)是一种专门为小型计算机系统设计的存储单元接口模式，可以对计算机中的多个设备进行动态分工操作，对于系统同时要求的多个任务可以灵活机动的适当分配，动态完成。

 

   硬盘上的SCSI接口

　　SCSI规范发展到今天，已经是第六代技术了，从刚创建时候的SCSI(8bit)、Wide SCSI(8bit)、Ultra Wide SCSI(8bit/16bit)、Ultra Wide SCSI 2(16bit)、Ultra 160 SCSI(16bit)到今天的Ultra 320 SCSI，速度从1.2MB/s到现在的320MB/s有了质的飞跃。目前主流的SCSI硬盘都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口传输速度。由于Ultra 320 SCSI是目前SCSI硬盘的主流接口，因此下面为大家详细介绍一下Ultra 320 SCSI。

 

主板上的80pin SCSI接口，为孔状插槽 

　　Ultra320 SCSI，也称为Ultra4 SCSI LVD，是比较新型的SCSI接口标准。Ultra320 SCSI是在Ultra160 SCSI的基础之上发展起来的，Ultra160 SCSI的优势得以继续发扬，Ultra160 SCSI的3项关键技术，即双转换时钟控制、循环冗余码校验和域名确认，都得到保留。以前的SCSI接口标准中，SCSI接口支持两种传输模式：异步和同步。Ultra320 SCSI引入了调步传输模式，在这种传输模式中，简化了数据时钟逻辑，使Ultra320 SCSI的高传输速度成为可能。Ultra320 SCSI传输速率可以达到320MB/s。

  扩展卡上的SCSI接口 

　　Ultra320 SCSI主要具有以下特点：
　　1）双倍速率数据传输，数据传输速率比Ultra160 SCSI提高了一倍；
　　2）分组化的SCSI，支持分组协议；
　　3）快速仲裁和选择，大大提高了总线的利用率；
　　4）读写数据流，把数据传输的开销降到最低；
　　5）流控制，提高了总线的利用率。
　　SCSI硬盘也有专门支持热拔插技术的SCA2接口(80-pin)，与SCSI背板配合使用，就可以轻松实现硬盘的热拔插。目前在工作组和部门级服务器中，热插拔功能几乎是必备的。
　　3、SAS硬盘
　　SAS 是Serial Attached SCSI的缩写，即串行连接SCSI。2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI逻辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组，其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接口。

 SAS工作原理图 

　　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硬盘上的SAS接口及其控制芯片 

　　SAS技术引入了SAS扩展器，使SAS系统可以连接更多的设备，其中每个扩展器允许连接多个端口，每个端口可以连接SAS设备、主机或其他SAS扩展器。为保护用户投资，SAS规范也兼容了SATA，这使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘, 对用户来说，使用不同类型的硬盘时不需要再重新投资。

 　　                                                                                                                         主板上的SAS接口 

 　　串行SCSI是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。它具有以下特点：
　　1）更好的性能：点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速；可以为每个设备提供专用的信号通路来保证其最大的带宽；全双工方式下的数据操作保证了最有效的数据吞吐量。
　　2）简便的线缆连结：采用了更细的电缆，搭配更小的连接器。
　　3）更好的扩展性：可以同时连结更多的磁盘设备，最多可连接16384个磁盘设备。
SAS硬盘与相同转速的SCSI硬盘相比有相同或者更好的性能。串行接口减少了线缆的尺寸，允许更快的传输速度。目前，SAS硬盘传输数据可以达到3.0Gbit/sec，其SAS扩展器多为12端口，未来不久，第二代和第三代的SAS界面将提供6-12Gbps的数据带宽（支持HostRAID），并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。