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剖析串行ATA技术的企业应用动向

串行ATA的五大优势

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。

    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与DAS共舞

    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。

        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。

        我们知道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。

    图1


    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。

    图2


    SATA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。

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