什么是SCSI和RAID控制器？

一、SCSI卡简介

　　SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”，中文名“小型计算机系统接口”。它是一种外设接口，在服务器中则主要由硬盘采用，除此之外，还有CD/DVD-ROM、CD-R/RW、扫描仪、磁带机等也有采用这一接口的。其实,SCSI也不算是新的接口类型，早在1986年SCSI标准就已开始制定，至今也经历了将近20年的时间。早期Apple（苹果电脑）公司率先将SCSI选定为Macs计算机的标准接口，许多外设都借此统一接口与主系统连接。在PC方面则因为SCSI接口卡和设备昂贵，并且几乎各种外设都有较便宜的接口可替代，SCSI并未受到青睐，尽管性能远不如SCSI接口，而且当时可用的SCSI设备也不多。可如今，支持SCSI接口的外设产品从原本仅有硬盘、磁带机两种，增加到扫描仪、光驱、刻录机、MO等各种设备，大家接触SCSI的机会正在逐步增加中，再加上制造技术的进步，SCSI卡与外设的价格都已经不再高高在上，显示SCSI市场已经相当成熟。

　　SCSI接口向来是以高传输率和高可靠性著称，广泛应用于服务器和高档PC中，我们常说的硬盘就是指具有SCSI接口的硬盘。SCSI自身也在不断完善发展之中，其应用速度从最初的4MB/S一直发展到目前最快的320MB/S，而且还将向上发展。相对PC机中常用的IDE（ATA）接口来说（目前最快的为133MB/s），它的传传输速率具有明显的优势，所以在服务器中通常是采用SCSI接口的硬盘，而非常见的IDE接口硬盘。不过目前新的SATA（串行IDE）接口的传输速率也接近SCSI接口速率，也正在服务器中得到应用。

　　相对IDE接口，除了具有传输速率优势外，SCSI接口也较好地解决了多设备挂接问题。常见PC主板的IDE接口只支持挂接4个IDE设备，但是1个SCSI接口可以挂接15个设备以上的设备，对于服务器这种需要海量存储的系统来说优势非常明显。当然SCSI接口的优点远不止这些，具体在此就不再详叙了。

　　SCSI技术发展至今，目前可用的SCSI控制器的类型相当多。

　　主要类型及各自性能特征如下：

　　（1）SCSI-1：它是最早的SCSI接口，在1979年由Shugart（希捷公司前身）制订的，在1986年获得美国标准协议承认的SASI（Shugart Associates System Interface，施加特联合系统接口）。它的特点是支持同步和异步SCSI外围设备，支持7台8位的外围设备，最大数据传输率为 5MB/s，支持Worm外围设备。

　　（2）SCSI-2：它是SCSI-1的后续接口，是1992年提出，也称为 Fast SCSI。如果采用原来的8位并行数据传输则称为“Fast SCSI”，它的数据传输率为10MB/s，最大支持连接设备数为7台。后来出现了采用16位的并行数据传输模式即“Fast Wide SCSI”，它的数据传输率提高到了20MB/s，最大支持连接设备数为15台。

　　（3）SCSI-3：它是在SCSI-2之后推出的“Ultra SCSI”控制器类型，在这个大类中也可按数据位宽的不同先后推出了两个小类。如果采用原来的8位并行数据传输时称为“Ultra SCSI”，它的数据传输率为20MB/s，最大支持连接设备数为8台。在将并行数据传输的总线带宽提高到16位后出现了“Ultra Wide SCSI”，它的传输率又成倍提高，即达到了40MB/s，最大支持连接设备数为15台。

　　（4）Ultra2 SCSI：它是在Ultra SCSI的基础上推出的SCSI接口类型。于1997年提出，采用了LVD（Low Voltage Differential，低电平微分）的传输模式，允许接口电缆的最长为12米，这大大增加了设备的灵活性；与上面几种SCSI接口一样，它也分为采用8位的Narrow 模式和采用16位的Wide模式。8位的Narrow 模式即为“Ultra2 SCSI”，它的传输率为40MB/s，最大支持连接设备数为7台；而采用16位的Wide模式则称为“Ultra2 Wide SCSI”，它将传输率提高到了80MB/s，最大支持连接设备数为15台。
 
（5）Ultra3 SCSI：它是Ultra2 SCSI的更新接口，于1998年9月份提出，它除支持现有的SCSI规格，使用和Ultra2 SCSI 完全一样的接口电缆及终结器外，还包含了一些新功能。首先 Ultra3 SCSI采用双缘传输频率（Double Transition Clocking），而Ultra2 SCSI采用得是单缘传输频率，因此Ultra3 SCSI 的传输率是前者的两倍，即160MB/s；此外Ultra3 SCSI还提供了领域确认（Domain Validation）、CRC（Cyclic Redundant Check，冗余循环校正）、封包化（Packetized Protocol）、快速仲裁选取（Quick Arbitrate & Select）这几项新功能；为了加快 Ultra3 SCSI新技术的推出，很多厂商首先推出了Ultra160/m SCSI，Ultra160/m SCSI的技术和Ultra3 SCSI一样，只是没有快速仲裁选取和封包化这两项功能，可以说Ultra160/m SCSI就是Ultra3 SCSI的子集。

　　（6）Ultra320 SCSI：它的全称为“Ultra320 SCSI SPI-4”技术规范。Ultra320 SCSI 单通道的数据传输速率最大可达320M/S，如果采用双通道SCSI控制器可以达到640M/秒。从基础架构的发展来看，160M/S到320M/S的提升在技术上并不复杂，花费也不大，因此对于系统集成商来说，服务器从SCSI Ultra160到Ultra320 SCSI的技术过渡是非常容易实现。

　　SCSI控制器接口通常有50针、68针和80针之发，常用的是50针和68针。

　　SCSI卡就是一种提供一个或以上（一个接口通过电缆可连接15个SCSI设备）的SCSI接口内置板卡，它可插在服务器（或其它设备）主板上的普通PCI（或服务器上的PCI-X）插槽上，实现多个SCSI接口的提供，以方便多个SCSI外设的连接。

　　SCSI卡的出现解决两方面的问题：

　　（1）使原来在主板中没有提供SCSI接口的服务器（或PC机）通过普通的PCI插槽连接SCSI接口的硬盘或其它外设；

　　（2）扩展了SCSI接口数量，因为一般来说在服务器中最多只能提供2个左右的SCSI接口，而SCSI卡可以提供多到4个SCSI接口。（如图1所示）的是一款提供1个内68针、2个外68针SCSI接口的Adaptec AHA39320 SCSI卡，内68针SCSI接口用于SCSI接口硬盘的连接，外SCSI接口用于SCSI外设（包括外置硬盘）的连接，这样最多可连接15个SCSI硬盘，或者30个SCSI外设。

　二、RAID卡简介

　　RAID卡是一种磁盘阵列卡，它的核心技术当然就是RAID（Redundant Array of Independent Disks，物理磁盘冗余阵列）。它是一种工业标准，它的主要作用就是为了提高服务器的磁盘读写性能和镜像备份，以提高服务器磁盘系统的安全级别。当然要实现冗余，则至少需要两个以上的物理磁盘，所以在RAID卡上则必须提供一个以上的磁盘接口，当然这里的磁盘接口不仅限于SCSI接口，目前还有IDE（ATA）和SATA接口。（如图2所示）的是ADAPTEC SCSI-3210S磁盘阵列卡，它有内2个68针、2个外68针SCSI接口，可实现30个SCSI磁盘或SCSI外设的连接。（如图3所示）的RocketRAID 404磁盘阵列卡，它提供4条独立的IDE通道，因一个IDE接接口，最能连接2个硬盘，所以它最多可接8个IDE硬盘。


目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛认同的有4种，RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5。

　　RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化，具有成本低、读写性能极高、存储空间利用率高等特点，适用于音、视频信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用。但由于没有数据冗余，其安全性大大降低，构成阵列的任何一块硬盘的损坏都将带来灾难性的数据损失。这种方式其实没有冗余功能，没有安全保护，只是提高了磁盘读写性能和整个服务器的磁盘容量。一般只适用磁盘数较少、磁盘容易比较紧缺的应用环境中，如果在RAID 0中配置4块以上的硬盘，对于一般应用来说是不明智的。

　　RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。因为它是一一对应的，所以它无法单块硬盘扩展，要扩展，必须同时对镜像的双方进行同容量的扩展。因为这种冗余方式为了安全起见，实际上只利用了一半的磁盘容量，数据空间浪费大。

　　RAID 0+1综合了RAID 0和RAID 1的特点，独立磁盘配置成RAID 10，两套完整的RAID1 0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，数据空间利用率低。

　　RAID 5是目前应用最广泛的RAID技术。各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验（异或运算），校验数据平均分布在每块硬盘上。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n－1块硬盘的容量，存储空间利用率非常高。任何一块硬盘上的数据丢失，均可以通过校验数据推算出来。它和RAID 3最大的区别在于校验数据是否平均分布到各块硬盘上。RAID 5具有数据安全、读写速度快，空间利用率高等优点，应用非常广泛，但不足之处是如果1块硬盘出现故障以后，整个系统的性能将大大降低。

　　RAID 1、RAID 0+1、RAID 5阵列配合热插拔（也称热可替换）技术，可以实现数据的在线恢复，即当RAID阵列中的任何一块硬盘损坏时，不需要用户关机或停止应用服务，就可以更换故障硬盘，修复系统，恢复数据，对实现高可用系统具有重要的意义。