存储笔记-接口类型

 

接口类型

按照接口类型我们可以分为ATA、SATA、SCSI、SAS、FC

磁盘接口（总线）类型包括：

1、ATA（Advanced Technology Attachment）-- 并行，没落

 

ATA接口标准是IDE(Integrated Drive Electronics)硬盘的特定接口标准，这是一种并行总线硬盘。　最早的接口协议都是并行ATA(Paralle ATA)接口协议。PATA接口一般使用16-bit数据总线, 每次总线处理时传送2个字节。

IDE代表着硬盘的一种类型，如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。早期的个人电脑使用这种硬盘，先已淘汰；

 

在过去的20年中，PATA成为ATA硬盘接口的主流技术。但随着CPU时钟频率和内存带宽的不断提升，PATA逐渐显现出不足来。PATA接口一般是100Mbytes/sec带宽，数据总线必须锁定在50MHz；

PATA现有的传输速率已经逐渐不能满足用户的需求。人们迫切期待一种更可靠、更高效的接口协议来替代PATA，在这种需求的驱使下，串行(Serial)ATA总线接口技术应运而生，直接导致了传统PATA技术的没落。

 

2、SATA（Serial ATA）-- 局限低端市场

PATA曾经在低端的存储应用中有过光辉的岁月，但由于自身的技术局限性，逐步被串行总线接口协议(Serial ATA，SATA)所替代。SATA以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中，数据线和信号线独立使用，并且传输的时钟频率保持独立，

因此同以往的PATA相比，SATA的传输速率可以达到并行的30倍。可以说:SATA技术并不是简单意义上的PATA技术的改进，而是一种全新的总线架构。

特点： SATA口的硬盘又叫串口硬盘，这种硬盘采用点对点的连接方式，支持热插拔。转速为7200RPM，主要容量有750GB、1TB、2TB、4TB等。目前被广泛应用家用PC、某些服务器存储。

 

SATA接口对应硬盘是我们现在常见的机械硬盘和固态硬盘；（M.2接口是固态硬盘的一种新接口，它支持SATA和NVME两种协议，）

 

尽管SATA在诸多性能上远远优越于PATA，甚至在某些单线程任务的测试中，表现出了不输于SCSI的性能，然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的，在面对大数据吞吐量或者多线程的传输任务时，相比SCSI硬盘，仍然显得力不从心。

除了速度之外，在多线程数据读取时，硬盘磁头频繁地来回摆动，使硬盘过热是SATA需要克服的缺陷。正是因为这些技术上致命的缺陷，导致目前为止，SATA还只能在低端的存储应用中徘徊。

3、SCSI（Small Computer System Interface），中端存储主流

是一种专门为小型计算机系统设计的存储单元接口模式，通常用于服务器承担关键业务的较大的存储负载，价格也较贵。

SCSI 总线是一种并行总线，常用于企业级存储领域。

SCSI计算机可以发送命令到一个SCSI设备，磁盘可以移动驱动臂定位磁头，在磁盘介质和缓存中传递数据，整个过程在后台执行。这样可以同时发送多个命令同时操作，适合大负载的I/O应用。在磁盘阵列上的整体性能也大大高于基于ATA硬盘的阵列。

与ATA硬盘相比：

SCSI相对于ATA硬盘的接口支持数量更多。SCSI带宽更宽，SCSI硬盘CPU占用率低、并行处理能力强。

在ATA和SATA硬盘虽然也能实现多用户同时存取，但当并行处理人数超过一定数量后，ATA/SATA硬盘就会暴露出很大的I/O缺陷，传输速率有大幅下降。同时，硬盘磁头的来回摆动，也造成硬盘发热不稳定的现象。

对于SCSI而言，它有独立的芯片负责数据处理，当CPU将指令传输给SCSI后，随即去处理后续指令，其它的相关工作就交给SCSI控制芯片来处理；而且SCSI硬盘允许一个用户对其进行数据传输的同时，另一位用户同时对其进行数据查找，这就是SCSI硬盘并行处理能力的体现。

普通的ATA硬盘转速是5400或者7200 RPM；

SCSI 硬盘是10000或者15000 RPM；

 

然而对于企业来说，尽管SCSI在传输速率和容错性上有极好的表现，但是它昂贵的价格使得用户望而却步。而下一代SCSI技术SAS的诞生，则更好的兼容了性能和价格双重优势。

4、SAS（Serial Attached SCSI） ，接口协议的明日之星

SAS即串行连接SCSI。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。

同SATA之于PATA的革命意义一样，SAS 也是对SCSI技术的一项变革性发展。它既利用了已经在实践中验证的 SCSI 功能与特性，又以此为基础引入了SAS扩展器。

SAS可以连接更多的设备，同时由于它的连接器较小，这对于高密度服务器如刀片服务器等需要冗余驱动器的应用非常重要。　

为保护用户投资，SAS的接口技术可以向下兼容SATA。

特点：

SAS虽然脱胎于SCSI，但由于其突出的适于高端应用的性能优势，更普遍把SAS与光纤技术进行比较。

由于SAS由SCSI发展而来，在主机端会有众多的厂商兼容。

SAS采用了点到点的连接方式，每个SAS端口提供3Gb带宽，传输能力与4Gb光纤相差无几，这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力，同时也增加了系统的整体性能。

在磁盘端，SAS协议的交换域能够提供16384个节点，而光纤环路最多提供126个节点。而兼容SATA磁盘所体现的扩展性是SAS的另一个显著优点，针对不同的业务应用范围，在磁盘端用户可灵活选择不同的存储介质，按需降低了用户成本。

 

SAS产品的成本从芯片级开始，都远远低于FC，而正是因为SAS突出的性价比优势，使SAS在磁盘接口领域，给光纤存储带来极大的威胁。目前已经有众多的厂商推出支持SAS磁盘接口协议的产品，虽然目前尚未在用户层面普及，但SAS产品部落已经初具规模。SAS成为下一代存储的主流接口标准，成就磁盘接口协议的明日辉煌已经可以预见。

 

5、FC（Fiber Channel），高端应用的基石

光纤通道标准已经被美国国家标准协会(ANSI)采用，是业界标准接口。用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。

目前高端存储产品使用的都是FC接口的硬盘。

FC硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作，因此起名为光纤硬盘，现在也支持铜线物理通道。

通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM。通过FC-loop可以连接127个设备,也就是为什么基于FC硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。

 

6总结

网络存储设备目前大致可分为3类，即高端、中端和近线(Near-Line)。

目前，高端存储产品主要应用的是光纤通道硬盘，应用于关键数据的大容量实时存储。

中端存储设备则主要采用SCSI，应用于商业级的关键数据的大容量存储。

近线是近年来新出现的存储领域，一般采用SATA硬盘存储，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。

 

单纯硬盘的硬盘接口协议也不是衡量一个存储系统性能指标的唯一要素，除了硬盘性能指标以外，存储系统的硬件设计，前端主机接口等性能指标也同样对存储系统的整体性能影响巨大。

如果需要应用于I/O负载较轻的应用比如文件共享、FTP、音频存储、数据备份等可以考虑基于SATA硬盘的阵列。

如果I/O负载较重的FTP、VOD、EMAIL、Web、数据库应用，那么可以考虑基于SCSI/SAS硬盘的存储系统;

如果是较大规模的数据中心，硬盘数量需求巨大，推荐选用基于光纤硬盘的存储系统。

 

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