Scsi sas sata порівняння. Порівняння інтерфейсів SCSI, SAS та SATA

Інтерфейс SAS.

Інтерфейс SAS або Serial Attached SCSI забезпечує підключення за фізичним інтерфейсом, аналогічному SATA, пристроїв, керованих набором команд SCSI. Володіючи зворотної сумісністю із SATA, він дає можливість підключати за цим інтерфейсом будь-які пристрої, керовані набором команд SCSI - не тільки жорсткі диски, а й сканери, принтери та ін. У порівнянні з SATA, SAS забезпечує більш розвинену топологію, дозволяючи здійснювати паралельне підключення одного пристрою з двох каналів. Також підтримуються розширювачі шини, що дозволяють підключити кілька пристроїв SAS до одного порту.

Протокол SAS розроблений та підтримується комітетом T10. SAS був розроблений для обміну даними з такими пристроями, як жорсткі диски, накопичувачі на оптичних дисках та подібні до них. SAS використовує послідовний інтерфейс для роботи з накопичувачами, що безпосередньо підключаються, сумісний з інтерфейсом SATA. Хоча SAS використовує послідовний інтерфейс на відміну від паралельного інтерфейсу, який використовується традиційним SCSI, для управління SAS-пристроями, як і раніше, використовуються команди SCSI. Команди (рис. 1), що посилаються в пристрій SCSI є послідовністю байт певної структури (блоки дескрипторів команд).

Рис. 1.

Деякі команди супроводжуються додатково блоком параметрів, який слідує за блоком дескриптора команди, але передається вже як дані.

Типова система з інтерфейсом SAS складається з наступних компонентів:

1) Ініціатори.Ініціатор - це пристрій, який породжує запити на обслуговування цільових пристроїв і отримує підтвердження в міру виконання запитів.

2) Цільові пристрої. Цільовий пристрій містить логічні блоки та цільові порти, які здійснюють прийом запитів на обслуговування, виконує їх; після того, як закінчено обробку запиту, ініціатору запиту надсилається підтвердження виконання запиту. Цільовий пристрій може бути окремим жорстким диском, так і цілим дисковим масивом.

3) Підсистема доставки даних. Є частиною системи введення-виведення, яка здійснює передачу даних між ініціаторами та цільовими пристроями. Зазвичай підсистема доставки даних складається з кабелів, які з'єднують ініціатор та цільовий пристрій. Додатково крім кабелів до складу підсистеми доставки даних можуть входити розширювачі SAS.

3.1) Розширювачі.Розширювачі SAS - пристрої, що входять до складу підсистеми доставки даних та дозволяють полегшити передачі даних між пристроями SAS, наприклад, дозволяє з'єднати кілька цільових пристроїв SAS до одного порту ініціатора. Підключення через розширювач є абсолютно прозорим для цільових пристроїв.

SAS підтримує підключення пристроїв із інтерфейсом SATA. SAS використовує послідовний протокол передачі між кількома пристроями, і, таким чином, використовує меншу кількість сигнальних ліній. SAS використовує команди SCSI для керування та обміну даними з цільовими пристроями. Інтерфейс SAS використовує з'єднання точка-точка – кожен пристрій з'єднаний з контролером виділеним каналом. На відміну від SCSI, SAS не потребує термінації шини користувачем. Інтерфейс SCSI використовує загальну шину - всі пристрої підключені до однієї шини, і з контролером може працювати тільки один пристрій. У SCSI швидкість передачі по різних лініях, що становлять паралельний інтерфейс, може відрізнятися. Інтерфейс SAS позбавлений цього недоліку. SAS підтримує дуже багато пристроїв, у той час як інтерфейс SCSI підтримує 8, 16, або 32 пристрої на шині. SAS підтримує високу швидкість передачі даних (1,5, 3,0 або 6,0 Гбіт/с). Така швидкість може бути досягнута під час передачі інформації на кожному з'єднанні, у той час як на шині SCSI пропускна здатність шини розділена між усіма підключеними до неї пристроями.

SATA використовує набір команд ATA та підтримує жорсткі диски та накопичувачі на оптичних дисках, у той час як SAS підтримує ширший набір пристроїв, у тому числі жорсткі диски, сканери та принтери. SATA-пристрої ідентифікуються номером порту контролера інтерфейсу SATA, у той час як пристрої SAS ідентифікуються WWN ідентифікаторами (World Wide Name). Пристрої SATA (версії 1) не підтримували черг команд, тоді як пристрої SAS підтримують теговані черги команд. Пристрої SATA із версії 2 підтримують Native Command Queuing (NCQ).

Апаратура SAS підтримує зв'язок із цільовими пристроями за декількома незалежними лініями, що підвищує стійкість до відмови (інтерфейс SATA такої можливості не має). У той же час інтерфейс SATA версії 2 використовує дублікатори портів для досягнення аналогічної можливості.

SATA переважно використовується в некритичних програмах, наприклад у домашніх комп'ютерах. Інтерфейс SAS завдяки своїй надійності може бути використаний у критично важливих серверах. Виявлення помилок та обробка помилкових ситуацій визначено у SAS набагато краще ніж у SATA. SAS вважають надмножиною SATA, і не конкурує з ним.

Роз'єми SAS набагато менші за роз'єми традиційного паралельного інтерфейсу SCSI, що дозволяє використовувати роз'єми SAS для підключення компактних накопичувачів типорозміром 2,5 дюйма. SAS підтримує передачу інформації із швидкістю від 3 Гбіт/с до 10 Гбіт/с. Існує кілька варіантів роз'ємів SAS:

SFF 8482 - варіант, сумісний із роз'ємом інтерфейсу SATA;

SFF 8484 - внутрішній роз'єм із щільною упаковкою контактів; дозволяє підключити до 4 пристроїв;

SFF 8470 - роз'єм із щільною упаковкою контактів для підключення зовнішніх пристроїв; дозволяє підключити до 4 пристроїв;

SFF 8087 - зменшений роз'єм Molex iPASS, що містить роз'єм для підключення до 4 внутрішніх пристроїв; підтримує швидкість 10 Гбіт/с;

SFF 8088 - зменшений роз'єм Molex iPASS, що містить роз'єм для підключення до 4 зовнішніх пристроїв; підтримує швидкість 10 Гбіт/с.

Роз'єм SFF 8482 дозволяє підключати пристрої SATA до контролерів SAS, що позбавляє необхідності встановлювати додатковий контролер SATA тільки тому, що необхідно, наприклад, підключити пристрій для запису дисків DVD. Навпаки, пристрої SAS не можуть підключатися до інтерфейсу SATA, і на них встановлюється роз'єм, що запобігає їх підключенню до інтерфейсу SATA.

Serial Attached SCSI

Serial Attached SCSI (SAS) - комп'ютерний інтерфейс, розроблений для обміну даними з такими пристроями, як жорсткі диски та стрічкові накопичувачі. SAS використовує послідовний інтерфейс для роботи з накопичувачами, що безпосередньо підключаються (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices ). SAS розроблений заміни паралельного інтерфейсу SCSI і дозволяє досягти вищої пропускної спроможності, ніж SCSI; в той же час SAS назад сумісний з інтерфейсом SATA: пристрої 3Гбіт/с та 6Гбіт/с SATA можуть бути підключені до контролера SAS, але пристрої SAS не можна підключити до контролера SATA. Хоча SAS використовує послідовний інтерфейс на відміну від паралельного інтерфейсу, який використовується традиційним SCSI, для управління SAS-пристроями, як і раніше, використовуються команди SCSI. Протокол SAS розроблений та підтримується комітетом T10. Поточну робочу версію специфікації SAS можна завантажити з сайту. SAS підтримує передачу інформації із швидкістю до 6 Гбіт/с; очікується, що до 2012 року швидкість передачі досягне 12 Гбіт/с. Завдяки зменшеному роз'єму SAS забезпечує повне двопортове підключення як для 3,5-дюймових, так і для 2,5-дюймових дисків (раніше ця функція була доступна тільки для 3,5-дюймових дискових накопичувачів з інтерфейсом Fibre Channel).

Вступ

Типова система з інтерфейсом SAS складається з наступних компонентів:

Ініціатори (англ. Initiators) Ініціатор - пристрій, який породжує запити на обслуговування цільових пристроївта отримує підтвердження у міру виконання запитів. Найчастіше ініціатор виконується у вигляді НВІС. Цільові пристрої (англ. Targets) Цільовий пристрій містить логічні блоки та цільові порти, які здійснюють прийом запитів на обслуговування, виконує їх; після того, як закінчено обробку запиту, ініціатору запиту надсилається підтвердження виконання запиту. Цільовий пристрій може бути окремим жорстким диском, так і цілим дисковим масивом. Підсистема доставки даних (англ. Service Delivery Subsystem) Є частиною системи введення-виведення, яка здійснює передачу даних між ініціаторами та цільовими пристроями. Зазвичай підсистема доставки даних складається з кабелів, які з'єднують ініціатор та цільовий пристрій. Додатково крім кабелів до складу підсистеми доставки даних можуть входити розширювачі SAS. Розширювачі (експандери) (англ. Expanders) Розширювачі (експандери) SAS - пристрої, що входять до складу підсистеми доставки даних та дозволяють полегшити передачі даних між пристроями SAS; наприклад, розширювач дозволяє підключити кілька цільових пристроїв SAS до одного порту ініціатора. Підключення через розширювач є абсолютно прозорим для цільових пристроїв.

Специфікації на SAS регламентують фізичний, канальний та логічний рівні інтерфейсу.

Порівняння SAS та паралельного SCSI

  • SAS використовує послідовний протокол передачі між кількома пристроями, і, таким чином, використовує меншу кількість сигнальних ліній.
  • Інтерфейс SCSI використовує спільну шину. Таким чином, всі пристрої підключені до однієї шини, і з контролером може одночасно працювати тільки один пристрій. Інтерфейс SAS використовує з'єднання точка-точка – кожен пристрій з'єднаний з контролером виділеним каналом.
  • На відміну від SCSI, SAS не потребує термінації шини користувачем.
  • У SCSI є проблема, пов'язана з тим, що час розповсюдження сигналу по різних лініях, що становлять паралельний інтерфейс, може відрізнятися. Інтерфейс SAS позбавлений цього недоліку.
  • SAS підтримує велику кількість пристроїв (> 16384), у той час як інтерфейс SCSI підтримує 8, 16 або 32 пристрої на шині.
  • SAS забезпечує більшу пропускну здатність (1.5, 3.0 або 6.0 Гбіт/с). Така пропускна здатність може бути забезпечена на кожному з'єднанні ініціатор-цільовий пристрій, у той час як на шині SCSI пропускна здатність шини розділена між усіма приєднаними до неї пристроями.
  • контролери SAS можуть підтримувати підключення пристроїв з інтерфейсом SATA при прямому підключенні - з використанням протоколу SATA, при підключенні через SAS-експандери - з використанням тунелювання через протокол STP (SATA Tunneled Protocol).
  • SAS, як і паралельний SCSI, використовує команди SCSI для управління та обміну даними з цільовими пристроями.

Порівняння SAS та SATA

Роз'єми

Як правило, роз'єми SAS значно менші за роз'єми традиційного інтерфейсу SCSI, що дозволяє використовувати роз'єми SAS для підключення компактних накопичувачів розміром 2,5 дюйма.

Існує кілька варіантів роз'ємів SAS:

  • SFF 8482 - варіант, механічно сумісний з роз'ємом інтерфейсу SATA. За рахунок цього можна підключати пристрої SATA до контролерів SAS. Підключити ж SAS-пристрій до інтерфейсу SATA - не вийде, цьому перешкоджає відсутність у середині роз'єму спеціального вирізу-ключа (див. зображення роз'єму в таблиці нижче);
  • SFF 8484 - внутрішній роз'єм із щільною упаковкою контактів; дозволяє підключити до 4 пристроїв;
  • SFF 8470 - роз'єм із щільною упаковкою контактів для підключення зовнішніх пристроїв (роз'єм такого типу застосовується в інтерфейсі Infiniband, а також може використовуватися для підключення внутрішніх пристроїв); дозволяє підключити до 4 пристроїв;
  • SFF 8087 - зменшений роз'єм Molex iPASS, що містить роз'єм для підключення до 4 внутрішніх пристроїв;
  • SFF 8088 - зменшений роз'єм Molex iPASS, що містить роз'єм для підключення до 4 зовнішніх пристроїв;
Зображення Кодова назва Також відомий як Зовнішн./внутр. К-ть ліній К-ть устр-в Коментар
SFF 8482 SAS роз'єм Внутрішній 1 Форм-фактор, сумісний із SATA-пристроями: дозволяє SATA-пристроям з'єднуватися з SAS-контролером або планкою SAS-роз'ємів, що усуває необхідність додаткового SATA-контролера для підключення SATA-пристроїв типу DVD-рекордерів. Однак жорсткі диски з інтерфейсом SAS не можуть підключатися до шини SATA, тому що їхній фізичний роз'єм має «ключ», що не дозволяє підключення до шини SATA. Зображений малюнку роз'єм є роз'ємом «дискової» боку інтерфейсу.
SFF 8484 SAS 4x 32-pin Внутрішній 32 (19) 4 (2) Роз'єм із високою щільністю контактів; у стандарті SFF визначено роз'єм для підключення 2 або 4 пристроїв.
SFF 8485 Визначає SGPIO (розширення стандарту SFF 8484) - послідовне з'єднання, яке зазвичай використовується для підключення світлодіодних індикаторів.
SFF 8470 Роз'єм типу Infiniband Зовнішній 32 4 Зовнішній роз'єм з високою щільністю контактів (також може використовуватися як внутрішній роз'єм).
SFF 8087 Внутрішній міні-SAS Внутрішній 4 Внутрішній роз'єм типу Molex
SFF 8088 Зовнішній міні-SAS Зовнішній 32 4 Зовнішнє роз'єм типу Molex iPASS зменшеної ширини з підключенням до 4-х пристроїв.

Примітки

Посилання

Комп'ютерні шини
Основні поняття Шина адреси Шина даних Шина управління Пропускні здібності
Процесори BSB FSB DMI HyperTransport QPI
Внутрішні AGP ASUS Media Bus EISA InfiniBand ISA LPC MBus MCA NuBus PCI PCIe PCI-X Q-Bus SBus SMBus VLB VMEbus Zorro III
Ноутбуки ExpressCard MXM PC Card
Накопичувачі ST-506 ESDI ATA eSATA Fibre Channel HIPPI iSCSI SAS SATA SCSI
Периферія 1-Wire ADB I²C IEEE 1284 (LPT) IEEE 1394 (FireWire) PS/2 RS-232 RS-485 SPI USB Ігровий порт
Універсальні Futurebus InfiniBand QuickRing SCI RapidIO IEEE-488 Thunderbolt (Light Peak)

Wikimedia Foundation. 2010 .

Wikipédia en Français

Serial Attached SCSI- Sucesor del SCSI paralelo. Aumenta la velocidad y permet la conexion y desconexion en caliente. Al utilizar el mismo conector que serial ATA дозволяє використовувати estos discos, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costes. Los … Enciclopedia Universal

Комп'ютерний інтерфейс для високошвидкісного обміну з USB пристроями зберігання, таких як жорсткі диски, твердотільні диски та флеш-накопичувачі. UAS залежить від протоколу USB, і використовує стандартні набори команд SCSI. Призначений для ... Вікіпедія

Serial ATA- (SATA, auch S ATA/Serial Advanced Technology Attachment) eine hauptsächlich für den Datenaustausch zwischen Prozessor und Festplatte entwickelte Verbindungstechnik. Serial ATA Logo … Deutsch Wikipedia

Serial Storage Architecture- (SSA) beschreibt eine Methode, um Speichersubsysteme (але Massenspeicher wie Jukeboxen und Disk Arrays) hochperformant Rechner zu koppeln, insbesondere an Server Systeme oder Großcomputer. SSA ist ein mittlerweile überholter Standard und… Deutsch Wikipedia електронна книга


У цій статті йдеться про те, що дозволяє підключити жорсткий дискдо комп'ютера, а саме, про інтерфейс жорсткого диска. Точніше говорити, про інтерфейси жорстких дисків, тому що технологій для підключення цих пристроїв за весь час їх існування було винайдено безліч, і розмаїття стандартів у цій галузі може збентежити недосвідченого користувача. Втім, все по порядку.

Інтерфейси жорстких дисків (або строго кажучи, інтерфейси зовнішніх накопичувачів, оскільки в їх якості можуть виступати не тільки , але й інші типи накопичувачів, наприклад, приводи для оптичних дисків) призначені для обміну інформацією між цими пристроями зовнішньої пам'яті та материнською платою. Інтерфейси жорстких дисків, не меншою мірою, ніж фізичні параметри накопичувачів, впливають на багато робочих характеристик накопичувачів і на їх продуктивність. Зокрема, інтерфейси накопичувачів визначають такі їх параметри, як швидкість обміну даними між жорстким дискомта материнською платою, кількість пристроїв, які можна підключити до комп'ютера, можливість створення дискових масивів, можливість гарячого підключення, підтримка технологій NCQ та AHCI, тощо. Також від інтерфейсу жорсткого диска залежить, який кабель, шнур або перехідник для підключення до материнської плати вам знадобиться.

SCSI - Small Computer System Interface

Інтерфейс SCSI є одним із найстаріших інтерфейсів, розроблених для підключення накопичувачів у персональних комп'ютерах. З'явився цей стандарт ще на початку 1980-х років. Одним з його розробників був Алан Шугарт, також відомий як винахідник дисководів для гнучких дисків.

Зовнішній вигляд інтерфейсу SCSI на платі та кабелю підключення до нього

Стандарт SCSI (зазвичай дана абревіатура читається в російській транскрипції як «скази») спочатку призначався для використання в персональних комп'ютерах, про що свідчить навіть сама назва формату - Small Computer System Interface, або системний інтерфейс для невеликих комп'ютерів. Однак так вийшло, що накопичувачі даного типузастосовувалися переважно у персональних комп'ютерах топ-класу, а згодом і серверах. Пов'язано це було з тим, що, незважаючи на вдалу архітектуру та широкий набір команд, технічна реалізація інтерфейсу була досить складною, і не підходила за вартістю для масових ПК.

Тим не менш, цей стандарт мав низку можливостей, недоступних для інших типів інтерфейсів. Наприклад, шнур для підключення пристроїв Small Computer System Interface може мати максимальну довжину 12 м, а швидкість передачі даних – 640 МБ/c.

Як і інтерфейс IDE, що з'явився трохи пізніше, інтерфейс SCSI є паралельним. Це означає, що в інтерфейсі застосовуються шини, що передають інформацію з кількох провідників. Ця особливістьбула одним із стримуючих факторів для розвитку стандарту, і тому як його заміну був розроблений більш досконалий, послідовний стандарт SAS (від Serial Attached SCSI).

SAS - Serial Attached SCSI

Так виглядає інтерфейс SAS серверного диска

Serial Attached SCSI розроблявся для вдосконалення досить старого інтерфейсу підключення жорсткихдисків Small Computers System Interface. Незважаючи на те, що Serial Attached SCSI використовує основні переваги свого попередника, він має чимало переваг. Серед них слід зазначити такі:

  • Використання загальної шини всіма пристроями.
  • Послідовний протокол передачі даних, що використовується SAS, дозволяє використовувати меншу кількість сигнальних ліній.
  • Відсутня потреба у термінації шини.
  • Практично необмежену кількість пристроїв, що підключаються.
  • Вища пропускна здатність (до 12 Гбіт/c). У майбутніх реалізаціях протоколу SAS передбачається підтримувати швидкість обміну даними до 24 Гбіт/с.
  • Можливість підключення до контролера SAS накопичувачів із інтерфейсом Serial ATA.

Як правило, системи Serial Attached SCSI будуються на основі кількох компонентів. До основних компонентів входять:

  • Цільові пристрої. До цієї категорії включаються власне накопичувачі або дискові масиви.
  • Ініціатори – мікросхеми, призначені для створення запитів до цільових пристроїв.
  • Система доставки даних – кабелі, що з'єднують цільові пристрої та ініціатори

Роз'єми Serial Attached SCSI можуть мати різну форму та розмір, залежно від типу (зовнішнього або внутрішнього) і від версій SAS. Нижче представлені внутрішній роз'єм SFF-8482 та зовнішній роз'єм SFF-8644, розроблений для SAS-3:

Зліва – внутрішній роз'єм SAS SFF-8482; Справа – зовнішній роз'єм SAS SFF-8644 з кабелем.

Декілька прикладів зовнішнього вигляду шнурів та перехідників SAS: шнур HD-Mini SAS та шнур-перехідник SAS-Serial ATA.

Зліва – шнур HD Mini SAS; Справа - перехідний шнур із SAS на Serial ATA

Firewire - IEEE 1394

Сьогодні досить часто можна зустріти жорсткі диски із інтерфейсом Firewire. Хоча через інтерфейс Firewire до комп'ютера можна підключити будь-які типи периферійних пристроїв, і його не можна назвати спеціалізованим інтерфейсом, призначеним для підключення виключно жорстких дисків, проте Firewire має ряд особливостей, які роблять його надзвичайно зручним для цієї мети.

FireWire - IEEE 1394 - вид на ноутбуці

Інтерфейс Firewire був розроблений у середині 1990-х років. Початок розробки поклала відома фірма Apple, що потребувала своєї, відмінної від USB, шині для підключення периферійного обладнання, перш за все мультимедійного. Специфікація, що описує роботу шини Firewire, дістала назву IEEE 1394.

На сьогоднішній день Firewire є одним з найбільш часто використовуваних форматів високошвидкісної послідовної зовнішньої шини. До основних особливостей стандарту можна віднести:

  • Можливість гарячого підключення пристроїв.
  • Відкриті архітектури шини.
  • Гнучка топологія підключення пристроїв.
  • Швидкість передачі даних, що змінюється в широких межах, – від 100 до 3200 Мбіт/c.
  • Можливість передачі даних між пристроями без комп'ютера.
  • Можливість організації локальних мережза допомогою шини.
  • Передача живлення на шині.
  • Велика кількість пристроїв, що підключаються (до 63).

Для підключення вінчестерів (зазвичай за допомогою зовнішніх корпусів для жорстких дисків) через шину Firewire зазвичай використовується спеціальний стандарт SBP-2, що використовує набір команд протоколу Small Computers System Interface. Існує можливість підключення пристроїв Firewire до звичайного роз'єму USB, але для цього потрібний спеціальний перехідник.

IDE - Integrated Drive Electronics

Абревіатура IDE, безперечно, відома більшості користувачів персональних комп'ютерів. Стандарт інтерфейсу для підключення жорстких дисків IDE був розроблений відомою фірмою, яка виробляє жорсткі диски Western Digital. Перевагою IDE порівняно з іншими інтерфейсами, зокрема, інтерфейсом Small Computers System Interface, а також стандартом ST-506, була відсутність необхідності встановлювати контролер жорсткого диска на материнську плату. Стандарт IDE мав на увазі встановлення контролера приводу на корпус самого накопичувача, а на материнській платі залишався лише хост-адаптер інтерфейсу для підключення приводів IDE.

Інтерфейс IDE на материнській платі

Дане нововведення дозволило покращити параметри роботи накопичувача IDE завдяки тому, що скоротилася відстань між контролером та самим накопичувачем. Крім того, встановлення контролера IDE всередину корпусу жорсткого диска дозволило трохи спростити як материнські плати, так і виробництво самих вінчестерів, оскільки технологія давала свободу виробникам у плані оптимальної організації логіки роботи накопичувача.

Нова технологія спочатку отримала назву Integrated Drive Electronics (Вбудована у накопичувач електроніка). Згодом був розроблений описує її стандарт, названий ATA. Ця назва походить від останньої частини назви сімейства комп'ютерів PC/AT за допомогою додавання слова Attachment.

Для підключення жорсткого диска або іншого пристрою, наприклад, накопичувача оптичних дисків, що підтримує технологію Integrated Drive Electronics, до материнської плати, використовується спеціальний кабель IDE. Оскільки ATA відноситься до паралельних інтерфейсів (тому його також називають Parallel ATA або PATA), тобто, інтерфейсів, що передбачають одночасну передачу даних по кількох лініях, його кабель даних має велику кількість провідників (зазвичай 40, а в останніх версіяхпротоколу була можливість використовувати 80-жильний кабель). Звичайний кабель даних для цього стандартумає плоский та широкий вигляд, але зустрічаються і кабелі круглого перерізу. Кабель живлення для накопичувачів Parallel ATA має 4-контактний роз'єм та приєднаний до блоку живлення комп'ютера.

Нижче наведено приклади кабелю IDE та круглого шнура даних PATA:

Зовнішній вигляд інтерфейсного кабелю: ліворуч - плоский, праворуч у круглому обплетенні - PATA або IDE.

Завдяки порівняльній дешевизні накопичувачів Parallel ATA, простоті реалізації інтерфейсу на материнській платі, а також простоті установки та конфігурації пристроїв PATA для користувача, накопичувачі типу Integrated Drive Electronics на тривалий час витіснили з ринку вінчестерів для персональних комп'ютерів бюджетного рівня інших типів інтерфейсу.

Проте стандарт PATA має й низку недоліків. Насамперед, це обмеження за довжиною, яку може мати кабель даних Parallel ATA – не більше 0,5 м. Крім того, паралельна організація інтерфейсу накладає низку обмежень на максимальну швидкість передачі даних. Не підтримує стандарт PATA і багато розширених можливостей, які є в інших типів інтерфейсів, наприклад, гаряче підключення пристроїв.

SATA - Serial ATA

Вигляд інтерфейсу SATA на материнській платі

Інтерфейс SATA (Serial ATA), як можна здогадатися із назви, є удосконаленням ATA. Полягає це удосконалення, насамперед, у переробці традиційного паралельного ATA (Parallel ATA) у послідовний інтерфейс. Однак цим відмінності стандарту Serial ATA від традиційного не обмежуються. Крім зміни типу передачі з паралельного на послідовний, змінилися також роз'єми передачі і електроживлення.

Нижче наведено шнур даних SATA:

Шнур передачі даних для інтерфейсу SATA

Це дозволило використовувати шнур значно більшої довжини та збільшити швидкість передачі даних. Однак мінусом стала та обставина, що пристрої PATA, які до появи SATA були присутні на ринку у величезних кількостях, стало неможливо безпосередньо підключити до нових роз'ємів. Правда, більшість нових материнських плат все ж таки мають старі роз'єми і підтримують підключення старих пристроїв. Проте зворотна операція– підключення накопичувача нового типу до старої материнської плати зазвичай викликає значно більше проблем. Для цієї операції користувачеві зазвичай потрібний перехідник Serial ATA to PATA. Перехідник для кабелю живлення має порівняно просту конструкцію.

Перехідник живлення Serial ATA to PATA:

Ліворуч загальний вигляд кабелю; Справа укрупнено зовнішній виглядконекторів PATA та Serial ATA

Складніше, однак, ситуація з таким пристроєм, як перехідник для підключення пристрою послідовного інтерфейсу в роз'єм для паралельного інтерфейсу. Зазвичай перехідник такого типу виконано у вигляді невеликої мікросхеми.

Зовнішній вигляд універсального двонаправленого перехідника між інтерфейсами SATA-IDE

В даний час інтерфейс Serial ATA практично витіснив Parallel ATA, і накопичувачі PATA можна зустріти в основному лише в досить старих комп'ютерах. Ще однією особливістю нового стандарту, що забезпечила його популярність, стала підтримка .

Вид перехідника з IDE на SATA

Про технологію NCQ можна розповісти трохи докладніше. Основна перевага NCQ полягає в тому, що вона дає змогу використовувати ідеї, які давно були реалізовані в протоколі SCSI. Зокрема, NCQ підтримує систему впорядкування операцій читання/запису, що надходять до кількох накопичувачів, встановлених у системі. Таким чином, NCQ здатна значно підвищити продуктивність роботи накопичувачів, особливо масивів жорстких дисків.

Вид перехідника з SATA на IDE

Для використання NCQ необхідна підтримка технології жорсткого диска, а також хост-адаптера материнської плати. Майже всі адаптери, що підтримують AHCI, підтримують і NCQ. Крім того, NCQ підтримують деякі старі пропрієтарні адаптери. Також для роботи NCQ потрібна її підтримка операційної системи.

eSATA - External SATA

Окремо варто згадати про багатообіцяючим свого часу, але так і не отримав широкого поширення форматі eSATA (External SATA). Як можна здогадатися з назви, eSATA є різновидом Serial ATA, призначеним для підключення виключно зовнішніх накопичувачів. Стандарт eSATA пропонує для зовнішніх пристроїв більшість можливостей стандартного, тобто. внутрішнього Serial ATA, зокрема, однакову систему сигналів і команд і таку ж високу швидкість.

Роз'єм eSATA на ноутбуці

Тим не менш, у eSATA є і деякі відмінності від стандарту внутрішньої шини, що породив його. Зокрема, eSATA підтримує більш довгий кабель даних (до 2 м), а також має вищі вимоги до живлення накопичувачів. Крім того, роз'єми eSATA дещо відрізняються від стандартних роз'ємів Serial ATA.

У порівнянні з іншими зовнішніми шинами, такими як USB і Firewire, eSATA, однак, має один істотний недолік. Якщо ці шини дозволяють здійснювати електроживлення пристрою через сам кабель шини, то накопичувач eSATA потребує спеціальних роз'ємів для живлення. Тому, незважаючи на порівняно високу швидкість передачі даних, eSATA в даний час не користується великою популярністю як інтерфейс для підключення зовнішніх накопичувачів.

Висновок

Інформація, що зберігається на жорсткому диску, не може стати корисною для користувача та доступною для прикладних програмдо того часу, до неї не отримає доступ центральний процесор комп'ютера. Інтерфейси жорстких дисків є засіб для зв'язку між цими накопичувачами і материнською платою. На сьогоднішній день існує чимало різних типівінтерфейсів жорстких дисків, кожен з яких має свої переваги, недоліки та характерні риси. Сподіваємося, що наведена в цій статті інформація багато в чому виявиться корисною для читача, адже вибір сучасного жорсткого диска багато в чому визначаються не лише його внутрішніми характеристиками, такими, як ємність, об'єм кеш-пам'яті, швидкість доступу та обертання, а й тим інтерфейсом, якого він був розроблений.

Чому SAS?

Інтерфейс Serial Attached SCSI – це не просто послідовна реалізація протоколу SCSI. У ньому реалізовано набагато більше, ніж простий перенесення функцій SCSI, таких як TCQ (Tagged Command Queuing, черг команд), через новий роз'єм. Якби нам була потрібна найбільша простота, то тоді ми використовували б інтерфейс Serial ATA (SATA), що є простим з'єднанням "точка-точка" між хостом і кінцевим пристроєм, таким як жорсткий диск.

Але SAS базується на об'єктній моделі, що визначає "домен SAS" - систему доставки даних, яка може включати опціональні експандери (expander) і кінцеві пристрої SAS, такі як жорсткі диски і host-адаптери (host bus adapters, HBA). від SATA, пристрої SAS можуть мати кілька портів, кожен з яких може використовувати кілька фізичних з'єднань, щоб забезпечувати більш швидкісні (широкі) підключення SAS, до будь-якої певної мети можуть звертатися кілька ініціаторів, а довжина кабелю може становити до восьми метрів. для першого покоління SAS проти одного метра у SATA Це цілком зрозуміло, що це забезпечує чимало можливостей для створення високопродуктивних або надлишкових рішень зберігання даних.

Стандарт SAS другого покоління збільшує швидкість з'єднання із 3 до 6 Гбіт/с. Цей приріст швидкості дуже важливий для складних оточень, де потрібна висока продуктивність через високошвидкісні сховища. Нова версія SAS також покликана знизити складність прокладання кабелів, а також кількість з'єднань на Гбіт/с пропускної здатності, збільшуючи можливу довжину кабелів та покращуючи роботу експандерів (розбиття на зони та автоматичне виявлення). Трохи нижче ми поговоримо про ці зміни у деталях.

Збільшення швидкості SAS до 6 Гбіт/с

Щоб донести переваги SAS до ширшої аудиторії, SCSI Trade Association (SCSI TA) представила підручник з технології SAS на конференції Storage Networking World Conference, яка відбулася трохи раніше цього року в Орландо (США, Флорида). Так званий SAS Plugfest, де демонструвалась робота SAS на 6 Гбіт/с, сумісність та функції, пройшов ще раніше у листопаді 2008 року. LSI і Seagate стали першими на ринку, хто представив "залізо", сумісне з SAS на 6 Гбіт/с, але решта виробників теж має незабаром підтягнутися. У нашій статті ми розглянемо поточний стан технологій SAS та деякі нові пристрої.

Функції та основи SAS

Фундаментальні засади SAS

На відміну від SATA, інтерфейс SAS працює на основі повного дуплексу, надаючи повну пропускну здатність в обох напрямках. Як уже згадувалося раніше, з'єднання SAS завжди встановлюються через фізичні підключенняза допомогою унікальних адрес пристроїв. Навпаки, SATA може адресувати лише номери портів.

Кожна адреса SAS може містити кілька інтерфейсів фізичного рівня (PHY), що дозволяє створювати ширші підключення через InfiniBand (SFF-8470) або кабелі mini-SAS (SFF-8087 та -8088). Зазвичай чотири інтерфейси SAS з одним PHY на кожному об'єднуються в один широкий інтерфейс SAS, який підключається до SAS-пристрою. Зв'язок може здійснюватися через експандери, які працюють більше як комутатори, ніж як пристрої SAS.

Такі функції, як розбиття по зонах (zoning), тепер дозволяють адміністраторам прив'язувати конкретні пристрої SAS до ініціаторів. Саме тут буде корисна збільшена пропускна здатність SAS 6 Гбіт/с, оскільки у чотириканального з'єднання тепер буде вдвічі більша швидкість. Нарешті, пристрої SAS можуть мати кілька адрес SAS. Оскільки накопичувачі SAS можуть використовувати два порти, з одним PHY на кожному, накопичувач може мати дві адреси SAS.

З'єднання та інтерфейси

Натисніть на зображення для збільшення.

Адресація з'єднань SAS відбувається через порти SAS, використовуючи SSP (Serial SCSI Protocol), але зв'язок на нижньому рівні від PHY до PHY здійснюється, використовуючи одне або кілька фізичних з'єднань з причин збільшення пропускної спроможності. SAS використовує кодування 8/10 біт, щоб перетворювати 8 біт даних у 10-символьні передачі з метою відновлення синхронізації, балансу DC та визначення помилок. У результаті отримуємо ефективну пропускну здатність 300 Мбайт/с для режиму передачі 3 Гбіт/с і 600 Мбайт/с для підключень 6 Гбіт/с. Технології Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire та інші працюють за подібною схемою кодування.

Інтерфейси живлення та даних SAS та SATA дуже схожі один на одного. Але якщо SAS інтерфейси даних і живлення об'єднані в один фізичний інтерфейс (SFF-8482 на стороні пристрою), то SATA вимагає двох роздільних кабелів. Зазор між контактами живлення та даними (див. ілюстрацію вище) у випадку SAS закритий, що не дозволяє підключати пристрій SAS до контролера SATA.

З іншого боку, пристрої SATA можуть чудово працювати на інфраструктурі SAS завдяки STP або "рідному" режимі, якщо не використовуються експандери. STP додає додаткову затримку при проходженні через експандери, оскільки їм потрібно встановлювати з'єднання, що відбувається повільніше, ніж прямий зв'язок SATA. Втім, затримки все одно дуже малі.

Домени, експандери

Домени SAS можна представити у вигляді деревоподібних структур на кшталт складних мереж Ethernet. Експандери SAS можуть працювати з великою кількістю SAS-пристроїв, але вони використовують принцип комутації каналів, а не більш поширену комутацію пакетів. Деякі експандери містять у собі пристрої SAS, інші – ні.

SAS 1.1 розпізнає граничні експандери (edge ​​expander), які дозволяють ініціатору SAS зв'язуватися з до 128 додатковими адресами SAS. У домені SAS 1.1 можна використовувати лише два граничні експандери. Втім, один експандер розширення може підключати до 128 граничних експандерів, що істотно збільшує можливості інфраструктури вашого рішення SAS.

Натисніть на зображення для збільшення.

У порівнянні з SATA інтерфейс SAS може здатися складним: різні ініціатори звертаються до цільових пристроїв через експандери, що має на увазі прокладання відповідних маршрутів. SAS 2.0 спрощує та покращує прокладання маршрутів.

Слід пам'ятати, що SAS забороняє петлі або численні шляхи. Всі з'єднання повинні бути "точка-точка" та ексклюзивними, але сама по собі архітектура підключень добре масштабується.

Нові функції SAS 2.0: експандери, продуктивність


SAS 1.0/1.1
Функція Зберігає спадкову підтримку SCSI
Сумісний із SATA 		Сумісний з 3 Гбіт/с
Покращена швидкість та проходження сигналів
Управління зонами
Покращена масштабованість
Функції сховищ RAID 6
Малий форм-фактор
HPC
Накопичувачі SAS великої ємності
Заміна Ultra320 SCSI
Вибір: SATA або SAS
Blade-сервери 		RAS (захист даних)
Безпека (FDE)
Підтримка кластерів
Підтримка більших топологій
SSD
Віртуалізація
Зовнішні сховища
Розмір сектора 4K
Швидкість передачі даних та пропускна здатність кабелю 4 x 3 Гбіт/с (1,2 Гбайт/с) 4 x 6 Гбіт/с (2,4 Гбайт/с)
Тип кабелю Мідь Мідь
Довжина кабеля 8 м 10 м

Зони експандеру та автоматична конфігурація

Граничні (edge) і експандери, що розширюють (fanout), практично залишилися в історії. Це часто пов'язують із оновленнями в SAS 2.0, але причина насправді криється в зонах SAS, що з'явилися в 2.0, які дозволяють прибрати поділ між граничними та розширювальними експандерами. Звісно, ​​зони зазвичай реалізуються специфічно кожного виробника, а чи не як єдиний індустріальний стандарт.

По суті, тепер на одній інфраструктурі доставки інформації можна мати кілька зон. Це означає, що до цілей (накопичувачів) у сховищі можуть звертатися різні ініціатори через один і той самий експандер SAS. Сегментація домену виконується через зони, доступ здійснюється ексклюзивним чином.

Протягом понад 20 років паралельний шинний інтерфейс був найпоширенішим протоколом обміну для більшості систем зберігання цифрових даних. Але зі зростанням потреби в пропускній здатності та гнучкості систем стали очевидними недоліки двох найпоширеніших технологій паралельного інтерфейсу: SCSI та ATA. Відсутність сумісності між паралельними інтерфейсами SCSI та ATA – різні роз'єми, кабелі та використовувані набори команд – підвищує вартість утримання систем, наукових дослідженьта розробок, навчання та кваліфікації нових продуктів.

На сьогоднішній день паралельні технології поки що влаштовують користувачів сучасних корпоративних системз точки зору продуктивності, але зростаючі потреби у більш високих швидкостях, вищої безпеки даних при передачі, зменшенні фізичних розмірів, а також у ширшій стандартизації ставлять під сумнів здатність паралельного інтерфейсу без зайвих витрат встигати за швидко зростаючою продуктивністю ЦПУ і швидкістю накопичувачів на жорстких дисках. Крім того, в умовах жорсткої економії, підприємствам стає все важче шукати кошти на розробку та утримання різнотипних роз'ємів задніх панелейсерверних корпусів та зовнішніх дискових масивів, перевірку на сумісність різнорідних інтерфейсів та інвентаризацію різнорідних з'єднань для виконання операцій «введення/виведення».

Використання паралельних інтерфейсів також пов'язане з іншими проблемами. Паралельна передача даних по широкому шлейфовому кабелю схильна до перехресних наведень, які можуть створювати додаткові перешкоди і призводити до помилок сигналу - щоб не потрапити в цю пастку, доводиться знижувати швидкість сигналу або обмежувати довжину кабелю, або робити те й інше. Термінація паралельних сигналів також пов'язана з певними труднощами - доводиться завершувати кожну лінію окремо, зазвичай цю операцію виконує останній накопичувач, щоб не допустити відображення сигналу наприкінці кабелю. Нарешті, великі кабелі та роз'єми, які застосовуються в паралельних інтерфейсах, роблять ці технології малопридатними для нових компактних обчислювальних систем.

Представляємо SAS та SATA

Послідовні технології, такі як Serial ATA (SATA) та Serial Attached SCSI (SAS), дозволяють подолати архітектурні обмеження, притаманні традиційним паралельним інтерфейсам. Свою назву ці нові технології отримали від способу передачі сигналу, коли вся інформація передається послідовно (англ. serial), єдиним потоком, на відміну від множинних потоків, що використовуються в паралельних технологіях. Головна перевага послідовного інтерфейсу полягає в тому, що коли дані передаються єдиним потоком, вони рухаються набагато швидше, ніж при використанні паралельного інтерфейсу.

Послідовні технології об'єднують багато біт даних у пакети і потім передають їх по кабелю зі швидкістю, що в 30 разів перевищує швидкість паралельних інтерфейсів.

SATA розширює можливості традиційної технології ATA, забезпечуючи передачу даних між дисковими накопичувачами зі швидкістю 1,5 Гбайт на секунду та вище. Завдяки низькій вартості в перерахунку на гігабайт ємності диска SATA залишатиметься панівним дисковим інтерфейсом у настільних ПК, серверах початкового рівня та мережевих системах зберігання інформації, де вартість є однією з головних міркувань.

Технологія SAS, наступниця паралельного інтерфейсу SCSI, спирається на перевірену часом високу функціональність свого попередника та обіцяє значно розширити можливості сучасних системзберігання даних масштабу підприємства. SAS має цілу низку переваг, не доступних традиційним рішенням в області зберігання даних. Зокрема, SAS дозволяє підключати до одного порту до 16256 пристроїв і забезпечує надійне послідовне з'єднання «точка-точка» зі швидкістю до 3 Гб/с.

Крім того, завдяки зменшеному роз'єм SAS забезпечує повне двопортове підключення як для 3,5-дюймових, так і для 2,5-дюймових дискових накопичувачів (раніше ця функція була доступна тільки для 3,5-дюймових дискових накопичувачів з інтерфейсом Fibre Channel). Це дуже корисна функція в тих випадках, коли потрібно розмістити велику кількість надлишкових накопичувачів у компактній системі, наприклад, низькопрофільному блейд-сервері.

SAS покращує адресацію та підключення накопичувачів завдяки апаратним розширювачам, які дозволяють підключити велику кількість накопичувачів до одного чи кількох хост контролерів. Кожен розширювач забезпечує підключення до 128 фізичних пристроїв, якими можуть бути інші контролери хост, інші SAS розширювачі або дискові накопичувачі. Подібна схема добре масштабується і дозволяє створювати топології масштабу підприємства, що з легкістю підтримують багатовузлову кластеризацію для автоматичного відновлення системи у разі збою та для рівномірного розподілу навантаження.

Одна з найважливіших переваг нової послідовної технології полягає в тому, що інтерфейс SAS буде сумісний з більш економічними накопичувачами SATA, що дозволить проектувальникам систем використовувати в одній системі накопичувачі обох типів, не витрачаючи додаткові кошти на підтримку двох різних інтерфейсів. Таким чином, інтерфейс SAS, являючи собою наступне покоління технології SCSI, дозволяє подолати існуючі обмеження паралельних технологій у тому, що стосується продуктивності, масштабованості та доступності даних.

Декілька рівнів сумісності

Фізична сумісність

Роз'єм SAS є універсальним і за форм-фактором сумісний із SATA. Це дозволяє безпосередньо підключати до системи SAS як накопичувачі SAS, так і накопичувачі SATA і таким чином використовувати систему або для життєво важливих додатків, що вимагають високої продуктивності та оперативного доступу до даних, або для більш економічних програм з нижчою вартістю у перерахунку на гігабайт.

Набір команд SATA є підмножиною набору команд SAS, що забезпечує сумісність пристроїв SATA та контролерів SAS. Однак накопичувачі SAS не можуть працювати з контролером SATA, тому вони забезпечені спеціальними ключами на роз'ємах, щоб унеможливити невірне підключення.

Крім того, подібні фізичні параметри інтерфейсів SAS та SATA дозволяють використовувати нову універсальну задню панель SAS, яка забезпечує підключення як накопичувачів SAS, так і накопичувачів SATA. В результаті відпадає необхідність використання двох різних задніх панелей для накопичувачів SCSI і ATA. Подібна конструктивна сумісність вигідна як виробникам задніх панелей, так і кінцевим користувачам, адже при цьому знижуються витрати на обладнання та проектування.

Сумісність на рівні протоколів

Технологія SAS включає три типи протоколів, кожен з яких використовується для передачі даних різних типівпо послідовному інтерфейсу залежно від цього, якого пристрою здійснюється доступ. Перший - це послідовний SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), що передає команди SCSI, другий - керуючий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), що передає керуючу інформацію на розширювачі. Третій – тунельний протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), встановлює з'єднання, яке дозволяє передавати команди SATA. Завдяки використанню цих трьох протоколів інтерфейс SAS повністю сумісний з вже існуючими програмами SCSI, керуючим ПЗ і пристроями SATA.

Така мультипротокольна архітектура, у поєднанні з фізичною сумісністю роз'ємів SAS та SATA, робить технологію SAS універсальною сполучною ланкою між пристроями SAS та SATA.

Вигоди сумісності

Сумісність SAS та SATA дає цілу низку переваг проектувальникам систем, збирачам та кінцевим користувачам.

Проектувальники систем можуть завдяки сумісності SAS та SATA використовувати одні й ті самі задні панелі, роз'єми та кабельні з'єднання. Модернізація системи з переходом від SATA до SAS фактично зводиться до заміни дискових накопичувачів. Навпаки, для користувачів традиційних паралельних інтерфейсів перехід від ATA до SCSI означає заміну задніх панелей, роз'ємів, кабелів та накопичувачів. До інших економічних переваг сумісності послідовних технологій слід віднести спрощену процедуру сертифікації та управління матеріальною частиною.

VAR реселери та збирачі систем отримують можливість легко та швидко змінювати конфігурацію замовних систем, просто встановлюючи в систему відповідний дисковий накопичувач. Відпадає необхідність працювати з несумісними технологіями та використовувати спеціальні роз'єми та різні кабельні з'єднання. Більше того, додаткова гнучкість у тому, що стосується вибору оптимального співвідношення ціни та продуктивності, дозволить VAR реселлерам та збирачам систем краще диференціювати свої продукти.

Для кінцевих користувачів сумісність SATA та SAS означає новий рівень гнучкості у тому, що стосується вибору оптимального співвідношення ціни та продуктивності. Накопичувачі SATA стануть найкращим рішеннямдля недорогих серверів та систем зберігання даних, у той час як накопичувачі SAS забезпечать максимальну продуктивність, надійність та сумісність з керуючим ПЗ. Можливість модернізації з переходом від накопичувачів SATA до накопичувачів SAS без необхідності купувати для цього нову системузначно спрощує процес прийняття рішення про купівлю, захищає інвестиції у систему та знижує загальну вартість володіння.

Спільна розробка протоколів SAS та SATA

20 січня 2003 року Асоціація виробників SCSI Trade Association (STA) та Робоча група Serial ATA (SATA) II Working Group оголосили про співпрацю з метою забезпечення сумісності технології SAS з дисковими накопичувачами SATA на системному рівні.

Співпраця цих двох організацій, а також спільні зусилля постачальників систем зберігання даних та комітетів за стандартами спрямовані на вироблення ще більш точних директив у галузі сумісності, що допоможе проектувальникам систем, ІТ спеціалістам та кінцевим користувачам здійснювати ще більше тонке налаштуваннясвоїх систем з метою досягнення оптимальної продуктивності та надійності та зниження загальної вартості володіння.

Специфікацію SATA 1.0 було затверджено у 2001 році, і сьогодні на ринку представлені продукти SATA від різних виробників. Специфікацію SAS 1.0 було затверджено на початку 2003 року, а перші продукти мають з'явитися на ринку у першій половині 2004 року.



Завантаження...
Top