存储专家谈接口技术演变：接口迎接“串行”革命

    并行技术陷入窘境 
  
    在过去的20年中，并行（Paralle）总线接口在存储市场上占据了主导的地位。但随着CPU时钟频率和内存带宽的不断提升，两种主要的并行总线接口技术ATA和SCSI逐渐显现出不足来。尽管ATA和SCSI均是并行总线接口，但是它们之间却不兼容。无论是接口引脚，连接的数据线还是相应支持的软件均不相同。 
  
    IT技术的日益发展，使得并行的总线接口陷入一个进退两难的窘境。一方面，随着硬盘制造技术的成熟，ATA硬盘的单位价格逐渐降低，但是另一方面，ATA的技术潜力似乎已经走到尽头，在当今的许多大型企业中，ATA现有的传输速率已经逐渐不能满足用户的需求。同时对于SCSI而言，尽管在传输速率和容错性的技术上有着优势，但是它昂贵的价格使得用户望而却步。 
  
    对于ATA和SCSI技术，它们还面临着一个相同的问题。由于采用并行总线接口，传输数据和信号的总线是复用的，因此传输速率会受到一定的限制。如果要提高传输的速率，那么传输的数据和信号往往会产生干扰，从而导致错误。 
  
    串行技术蓬勃发展 
  
    在上述情况下，串行（Serial）总线接口技术就应运而生。串行总线接口技术并不是并行技术的改进，而是一种完全崭新的总线架构。同ATA和SCSI相对应的是SATA（Serial ATA）和SAS（Serial Attached SCSI）两种技术，它们克服了原先并行总线接口技术中的不足。 
  
    串行总线接口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，因此同以往的并行总线接口技术相比，串行总线的传输速率可以达到并行的30倍。 
  
    SAS是并行SCSI的改进技术，采用了串行的传输方式。SAS并不针对当今的主流市场，而是定位于高端的服务器市场。SAS采取直接的点到点串行传输方式，传输的速率高达3Gbps。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。 
  
    更重要的一点是，SAS接口和SATA接口完全兼容。这一特性给了整个系统更多的选择空间和适用范围，用户可以根据不同的需求和承受能力，选择SAS和SATA进行组合。 
  
    SAS连接接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中。就接口标准而言，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。 
  
    SAS 由3种类型协议组成，根据连接设备的不同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。在这3种协议的配合下，SAS可以和SATA和部分SCSI设备无缝结合。 
  
    企业级用户如何选择？ 
  
    接口技术的不断发展，对SAN（存储区域网）会产生一定的影响。今后几年，光纤通道和串行连接SCSI(SAS)将继续成为SAN上的首选接口，这两种技术的性能实际上是一样的（假设光纤通道的性能不久提高到4Gbps）。但是，在大约一年半以后，SAS的速度可能将增加一倍，而光纤通道下一步是发展到8Gbps还是10Gbps目前还无定论。 
  
    目前，哪种技术更好一些，是光纤通道还是SAS，仍很难定夺。那些采用光纤通道技术的人可能将继续使用它，但是由于并行SCSI占据着80%左右的企业硬盘市场，显然SAS存在很多的机会。 
  
    当然，现在还有另一个需要用户考虑的技术。在开发SAS的同时，生产成本更低廉的ATA硬盘技术的厂商也在升级他们的产品。串行ATA(SATA)具有许多与SAS一样的特点，为投向昂贵硬盘的投资得不到保证的环境提供了一种费用低廉的替代技术。我们非常可能将看到很多的混合SAS-SATA环境。 
  
    在光纤通道与SAS之间做出选择目前是件困难的事情，因为在未来一段时间，两种平台上的性能难分伯仲。如果是一位对光纤通道满意的用户，而且不在意支付略高一点的费用，也许应当继续使用这项技术。 
  
    但是，如果用户寻求更大的灵活性，那么SAS-SATA互操作性可能更具吸引力。如果分级存储的概念对用户有价值，这种吸引力将进一步增加。 
  
    至于SAS和SATA，在它们之间做出选择时，请遵循以下原则：当费用是最重要的问题时，请选择SATA。当用户在意数据可用性和性能时，请选择SAS。 
  
    至于更长远的未来，以下是专家的预测：SATA出现在桌面系统上（这十分容易）; 至于服务器，直接连接和机器内部的硬盘将是SAS硬盘; 在近线存储上，“最好的技术”将输给“足够好的技术”，SATA将取胜; 在SAN连接性方面，光纤通信将继续处于主导地位，但iSCSI将获得发展动力; 对于SAN上的硬盘来说，SAS可能将获胜，但SAN连接将仍然是目前光纤通道技术的天下。

SAS与SATA比较列表

    各类接口技术

    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。目前从整体的角度上，硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种。IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场，而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型，还正出于市场普及阶段。

    IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”，IDE代表着硬盘的一种类型，但在实际的应用中，人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1，这种类型的接口已经被淘汰了，而其后发展分支出更多类型的硬盘接口，比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。

    SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”（小型计算机系统接口），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，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、串行数据通信等系统对高数据传输率的要求。

    SATA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。

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