SAS技术与SAS硬盘

                                                 SAS技术与SAS硬盘

存储领域的磁盘介质是最关键的设备，所有数据和信息都要存放在磁盘介质上。而数据的读取速度则是由磁盘介质的连接接口决定的。以往我们都是通过SCSI或者SATA接口及硬盘来完成数据存储工作。不过近些年一个新型技术越来越得到中小企业甚至是大型企业的青睐。就是SAS技术以及与之相对应的SAS硬盘。今天我们就从无到有的来了解下什么是SAS技术以及使用SAS硬盘的优势。

一、常见磁盘技术与接口类型优劣:

网络存储设备目前大致可分为三大类，即高端中端和近端(Near-Line)。高端存储设备主要是光纤通道为主，由于光纤通道传输速度很快，所以高端存储光纤设备大部分应用于任务级关键数据的大容量实时存储上。中端存储设备主要是SCSI设备，他的历史也很悠久，应用于商业级的关键数据的大容量存储。近端是近年来新出现的存储领域，其产品主要是串行ATA(Serial ATA，缩写为SATA)，应用于非关键数据的大容量存储，目的是替代以前使用磁带的数据备份。

光纤通道存储设备的最大优势就是传输速度快，但是他的价格很高，维护起来也相对麻烦;而SCSI设备存取速度相对比较快，价格位于中等位置，但是他的扩展性稍微差一点，每个SCSI接口卡最多只能连接15个(单通道)或者30个(双通道)设备。SATA则是近几年飞速发展的技术，他的最大优势就是价格便宜，而且速度并不比SCSI接口慢多少，随着技术的发展SATA的数据读取速度正在接近并赶超SCSI接口。另外由于SATA的硬盘价格越来越低，容量越来越大，逐渐可以用于数据备份。

因此传统的企业级存储由于考虑到性能和稳定性，以SCSI硬盘和光纤通道为主要存储平台，ATA则多用于非关键性资料或桌面个人计算机上，不过随着SATA技术的兴起与SATA设备的成熟，这个模式正在被改变，越来越多的人都开始关注SATA这种串行数据存储连接方式。

二、什么是SAS技术?

正因为SATA技术的飞速发展以及多方面的优势，才会让更多的人考虑能否存在一种方式可以将SATA与SCSI两者相结合，这样就可以同时发挥两者的优势了。在这种情况下SAS应运而生。

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的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。因为SAS驱动器的端口与SATA驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性，IT人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。说白了SAS接口技术就是使用串行接口的SCSI硬盘，他和SATA硬盘是兼容的，我们可以在SAS接口上安装SAS硬盘或者SATA硬盘。

三、SAS技术的优势:

正如前面所说SAS技术与SAS硬盘是在人们希望发挥SATA与SCSI接口共同优势的基础上诞生的。那么集中两者优势形成的SAS到底在哪些方面存在过人之处呢?

(1)SAS技术降低了磁盘阵列的成本:

以往不管使用SCSI接口还是FC光纤接口，当一个厂商生产磁盘阵列柜时需要的技术是非常高的，成本也很高，因为存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备。而SAS技术具备简化内部连接设计的优势，可以通过共用组件降低设计成本。这样就可以花更少的钱享受SCSI接口的性能。

(2)串行接口让传输性能提高:

标准SAS接口外观图

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。通过点到点技术可以减少了地址冲突以及菊花链连结的减速，为每个设备提供了专用的信号通路来保证最大的带宽，并且每个传输通道都是在全双工方式下进行的。总的说来他的性能要比传统SCSI更高。

(3)更好的扩展性能:

上面笔者也提到了SCSI接口的扩展性能一般，最多只能连接15个(单通道)或者30个(双通道)设备。而经过改良后的SAS接口则大大不同，SAS结构有非常好的扩展能力，最多可以连接16384个磁盘设备。

(4)安装更简单:

SAS接口使用更细的电缆搭配更小的连接器，一方面节约了服务器或存储设备的空间，另一方节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。而传统的SCSI接口使用较大的并行电缆，这会带来部分电子干扰，采用SAS的电缆结构就不会出现此问题。另外每个SAS电缆有四根电缆，两根输入两根输出。SAS可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。

(5)更好的兼容性:

正如上文所说我们在SAS接口卡上安装SATA设备也是可以正常工作的，这样就让我们的存储系统应用更加灵活，可以根据实际需求选择SAS磁盘或者SATA磁盘，降低了成本的同时也保证了性能。对于对数据读取速度要求不高的地方可以使用SATA设备替代SAS设备。

总的来说SAS技术是结合了SATA与SCSI两者的优点而诞生的，同时串行SCSI(SAS)是点到点的结构，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽，从而为数据传输与存取提供了必要保障。

四、实施SAS需要哪些设备?

由于SAS技术仅仅是在SCSI基础上对连接接口进行了改进，从并行接口改变成串行接口。所以在使用和设置上和原来的SCSI存储技术非常类似。和SCSI设备一样我们需要SAS接口卡和SAS磁盘两部分来组建SAS系统。

(1)SAS接口卡:

由于大部分主板都没有提供SAS模块功能，所以我们只能通过SAS接口卡(扩展卡)来实现SAS系统的搭建。目前LSI Logic和Adaptec两大公司都提供了基于SAS技术的接口卡，我们购买回来直接安装在主板的插槽上即可。

(2)SAS磁盘:

从大小上来说SAS磁盘主要有两种，一种是2.5英寸的，另一种是3.5英寸的，具体选择哪个要看我们SAS接口卡上支持哪种。另外磁盘转速基本在10000RPM到15000RPM之间。日立，富士通，老希捷，老迈拓都生产过SAS磁盘。

总结:

SAS技术是SCSI与SATA两者的完美结合，在功能上将SCSI比了下去，在兼容性上又可以与SATA设备正常连接，因此很多存储厂商都认为SAS技术将取代并行SCSI。笔者也认为在不久的将来，SAS技术会在中端市场和近端市场有惊人的表现，未来赶超和取代FC光纤设备也不是没有可能。

 

 

 

 

 

 

 

IDE，SATA，SATA II，SCSI，SAS，光纤通道 知识及区别

(硬盘接口类型)

硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度，在整个系统中，硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。

从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道 四种：

a)             IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器。

b)             SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场。

c)             “光纤通道”只在高端服务器上，价格昂贵。

d)             SATA是种新生的硬盘接口类型，还正出于市场普及阶段，在家用市场中有着广泛的前景。

e)             在IDE和SCSI的大类别下，又可以分出多种具体的接口类型，又各自拥有不同的技术规范，具备不同的传输速度，比如ATA100和SATA； Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表着一种具体的硬盘接口，各自的速度差异也较大。

IDE（Integrated Drive Electronics集成驱动器电子）的缩写，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，是一种硬盘的传输接口，它有另一个名称叫做ATA （Advanced Technology Attachment），这两个名词都有厂商在用，指的是相同的东西。

IDE的规格后来有所进步，而推出了EIDE（Enhanced IDE）的规格名称，而这个规格同时又被称为Fast ATA。所不同的是Fast ATA是专指硬盘接口，而EIDE还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准。而这个连接非硬盘类的IDE标准，又称为ATAPI接口。而之后再推出更快的接口，名称都只剩下ATA的字样，像是Ultra ATA、ATA/66、ATA/100等。

早期的IDE接口有两种传输模式，一个是PIO（Programming I/O）模式，另一个是DMA（Direct Memory Access）。虽然DMA模式系统资源占用少，但需要额外的驱动程序或设置，因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下，DMA模式由 于执行效率较好，操作系统开始直接支持，而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始，就提供了对Ultra DMA 33的支持，提供了最大33MB/sec的的数据传输率，以后又很快发展到了ATA 66，ATA 100以及迈拓提出的ATA 133标准，分别提供66MB/sec，100MB/sec以及133MB/sec的最大数据传输率。值得注意的是，迈拓提出的ATA 133标准并没能获得业界的广泛支持，硬盘厂商中只有迈拓自己才采用ATA 133标准，而日立（IBM），希捷和西部数据则都采用ATA 100标准，芯片组厂商中也只有VIA，SIS，ALi以及nViidia对次标准提供支持，芯片组厂商中英特尔则只支持ATA 100标准。

各种IDE标准都能很好的向下兼容，例如ATA 133兼容ATA 66/100和Ultra DMA33，而ATA 100也兼容Ultra DMA 33/66。

要特别注意的是，对ATA 66以及以上的IDE接口传输标准而言，必须使用专门的80芯IDE排线，其与普通的40芯IDE排线相比，增加了40条地线以提高信号的稳定性。

SCSI 的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的标准接口，而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得 它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

光纤通道的英文拼写是Fibre Channel，和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬 盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速 带宽、远程连接、连接设备数量大等。

光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

SATA： ..

使用SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。

2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。

2002年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范（SATA II）。

Serial ATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查， 如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说，就具有非常多的优势。

a). Serial ATA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。

b). 实际上，Serial ATA 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。

c). Serial ATA的起点更高、发展潜力更大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s；这比最快的并行ATA（即ATA/133）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高；而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s；最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。

在选购主板时，其实并无必要太在意IDE接口传输标准有多快，其实在ATA 100，ATA 133以及SATA 150下硬盘性能都差不多，因为受限于硬盘的机械结构和数据存取方式，硬盘的性能瓶颈是硬盘的内部数据传输率而非外部接口标准，目前主流硬盘的内部数据传 输率离ATA 100的100MB/sec都还差得很远。所以要按照自己的具体需求选购。

SATA的速度是每秒1.5Gbps(150MB/sec)，SATA2（Serial ATA 2.0规范）的速度是每秒3Gbps(300MB/sec)。SATAⅡ接口主板能插SATA硬盘，SATA接口主板不能插SATAⅡ盘硬，这都是向下兼容的。

SATA II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1.5G进一步提高到了3G，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 II。

SATA II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，它会在接收命令后对其进行排序，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。

由于SATA设备市场比较混乱，不少SATA设备提供商在市场宣传中滥用“SATA II”的现象愈演愈烈，例如某些号称“SATA II”的硬盘却仅支持3Gbps而不支持NCQ，而某些只具有1.5Gbps的硬盘却又支持NCQ。

所 以，由希捷(Seagate)所主导的SATA-IO(Serial ATA International Organization，SATA国际组织，原SATA工作组)又宣布了SATA 2.5规范，收录了原先SATA II所具有的大部分功能——从3Gbps和NCQ到交错启动(Staggered Spin-up)、热插拔(Hot Plug)、端口多路器(Port Multiplier)以及比较新的eSATA(External SATA，外置式SATA接口)等等。

值得注意的是，部分采用较早的仅支持1.5Gbps的南桥芯片(例如VIA VT8237和NVIDIA nForce2 MCP-R/MCP-Gb)的主板在使用SATA II硬盘时，可能会出现找不到硬盘或蓝屏的情况。不过大部分硬盘厂商都在硬盘上设置了一个速度选择跳线，以便强制选择1.5Gbps或3Gbps的工作模 式(少数硬盘厂商则是通过相应的工具软件来设置)，只要把硬盘强制设置为1.5Gbps，SATA II硬盘照样可以在老主板上正常使用。

SATA硬盘在设置RAID模式时，一般都需要安装主板芯片组厂商所提供的驱动，但也有少数较老的SATA RAID控制器在打了最新补丁的某些版本的Windows XP系统里不需要加载驱动就可以组建RAID。

SAS接口  

SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，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，并且提供与SATA硬盘的兼容性。

SAS的接口技术可以向下兼容SATA。具体来说，二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。

a). 在物理层，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中，从接口标准上而言，SATA是SAS的一个子标准，因此SAS 控制器可以直接操控SATA硬盘，但是SAS却不能直接使用在SATA的环境中，因为SATA控制器并不能对SAS硬盘进行控制；

b). 在协议层，SAS由3种类型协议组成，根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行SCSI协议(SSP)用于传输SCSI命令；SCSI管 理协议(SMP)用于对连接设备的维护和管理；SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。因此在这3种协议的配合下，SAS可以和 SATA以及部分SCSI设备无缝结合。

SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容 量、低成本的SATA驱动器。所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以 SAS驱动器不能连接到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性，使用户能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系 统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。

在系统中，每一个SAS端口可以最多可以连接16256个外部设备，并且SAS采取直接的点到点的串行传输方式，传输的速率高达3Gbps，估计以后会有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出现。

SAS的接口也做了较大的改进，它同时提供了3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能够适合不同服务器环境的需求。SAS依靠SAS扩展器来连接更多的设备，目前的扩展器以12端口居多，不过根据板卡厂商产品研发计划显示，未来会有28、36端口的扩展器引入，来连接SAS设备、主机设备或者其他的SAS扩展器。

和传统并行SCSI接口比较起来，SAS不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/sec，而SAS才刚起步速度就达到300MB/sec，未来会达到600MB/sec甚至更多)，而且由于采用了串行线缆， 不仅可以实现更长的连接距离，还能够提高抗干扰能力，并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

SAS目前的不足主要有以下方面：

a). 硬盘、控制芯片种类少：

只有希捷、迈拓以及富士通等为数不多的硬盘厂商推出了SAS接口硬盘，品种太少，其他厂商的SAS硬盘多数处在产品内部测试阶段。此外周边的SAS控制器芯片或者一些SAS转接卡的种类更是不多，多数集中在LSI以及Adaptec公司手中。

b). 硬盘价格太贵：

比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盘，SAS硬盘要贵了一倍还多。一直居高不下的价格直接影响了用户的采购数量和渠道的消化数量，而无法形成大批量生产的SAS 硬盘，其成本的压力又会反过来促使价格无法下降。

如果用户想要做个简单的RAID级别，那么不仅需要购买多块SAS硬盘，还要购买昂贵的RAID卡，价格基本上和硬盘相当。

c). 实际传输速度变化不大：

SAS 硬盘的接口速度并不代表数据传输速度，受到硬盘机械结构限制，现在SAS硬盘的机械结构和SCSI硬盘几乎一样。目前数据传输的瓶颈集中在由硬盘内部机械 机构、硬盘存储技术、磁盘转速，所决定的硬盘内部数据传输速度，也就是80MBsec左右，SAS硬盘的性能提升不明显。

d). 用户追求成熟、稳定的产品：

从现在已经推出的产品来看，SAS硬盘更多的被应用在高端4路服务器上，而4路以上服务器用户并非一味追求高速度的硬盘接口技术，最吸引他们的应该是成熟、稳定的硬件产品，虽然SAS接口服务器和SCSI接口产品在速度、稳定性上差不多，但目前的技术和产品都还不够成熟。不过随着英特尔等主板芯片组制造商、希捷等硬盘制造商以及众多的服务器制造商的大力推动，SAS的相关产品技术会逐步成熟，价格也会逐步滑落，早晚都会成为服务器硬盘的主流接口。