SATA接口技术及SATA磁盘阵列组建和调试

1、SATA接口技术及SATA磁盘阵列组建和调试 2007年10月18日 星期四 下午 05:59 SATA接口技术及SATA磁盘阵列组建和调试 - SATA接口 什么是SATA? 什么是SATA? Serial ATA也就是串行ATA，它与目前广泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于，以前硬盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信，因而统称并行ATA。而Serial ATA，顾名思义，也就是采用串行方式（Serial ATA采用“序列式”的结构，把若干位（bit）数据打包，然后采用比并行式更高的速度（高50%），把数据分组形式传输至主机的方式）进行数据传输。 SA

2、TA是Serial ATA的缩写，即串行ATA。这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得名。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。 与并行ATA相比，SATA具有比较大的优势。首先，Serial ATA以连续串行的方式传送数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA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

3、，效率也会更高。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。其次，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/sec，这比目前最块的并行ATA(即ATA/133所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高，而在已经发布的Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/sec，最终Serial ATA 3.0将实现600MB/sec的最高数据传输率。 在此有必要对Serial ATA的数据传输率作一下说明。就串

4、行通讯而言，数据传输率是指串行接口数据传输的实际比特率，Serial ATA 1.0的传输率是1.5Gbps，Serial ATA 2.0的传输率是3.0Gbps。与其它高速串行接口一样，Serial ATA接口也采用了一套用来确保数据流特性的编码机制，这套编码机制将原本每字节所包含的8位数据(即1Byte=8bit编码成10位数据(即1Byte=10bit，这样一来，Serial ATA接口的每字节串行数据流就包含了10位数据，经过编码后的Serial ATA传输速率就相应地变为Serial ATA实际传输速率的十分之一，所以1.5Gbps=150MB/sec，而3.0Gbps=300MB/

5、sec。 SATA的物理设计，可说是以Fibre Channel(光纤通道作为蓝本，所以采用四芯接线；需求的电 压则大幅度减低至250mV(最高500mV，较传统并行ATA接口的5V少上200倍！因此，厂商可以给Serial ATA硬盘附加上高级的硬盘功能，如热插拔(Hot Swapping等。更重要的是，在连接形式上，除了传统的点对点(Point-to-Point形式外，SATA还支持“星形”连接，这样就可以给RAID这样的高级应用提供设计上的便利；在实际的使用中，SATA的主机总线适配器(HBA，Host Bus Adapter就好像网络上的交换机一样，可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘

6、通讯，即每个SATA硬盘都独占一个传输通道，所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。 Serial ATA规范不仅立足于未来，而且还保留了多种向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面，Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行ATA设备的兼容性，转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号，目前已经有多种此类转接卡/转接头上市，这在某种程度上保护了我们的原有投资，减小了升级成本；在软件方面，Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性，这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。 另外，S

7、erial ATA接线较传统的并行ATA(Paralle ATA接线要简单得多，而且容易收放，对机箱内的气流及散热有明显改善。而且，SATA硬盘与始终被困在机箱之内的并行ATA不同，扩充性很强，即可以外置，外置式的机柜(JBOD不单可提供更好的散热及插拔功能，而且更可以多重连接来防止单点故障；由于SATA和光纤通道的设计如出一辙，所以传输速度可用不同的通道来做保证，这在服务器和网络存储上具有重要意义。 Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多，将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋 SATA 2.0 串行ATA（SATA）硬盘去年如暴风雨般

8、席卷市场，而采用高容量（单硬盘400GB）、低成本SATA硬盘的子系统也有望在今年继续其增长势头。SATA II技术的产品将于今年晚些时候面向市场。它将突破SATA技术面临的一些局限。其中最主要一点是对原本相对较低性能的提高，其次则是可靠性的改善。 SATA2.0的规格特征： 1）支持NCQ(Native Command Queue,本机命令队列. 由于磁道捕捉时间和转速的改善和优化，硬盘可更有效的进行信息捕捉/读/写数据。同时，由于硬盘读写头更加有效的动，也使机械部件之间的磨损减少，增加了硬盘的寿命。 2）SATA 2.0可将性能/带宽提升至300MB/秒，性能上的飞跃使SATA 2.0成为

9、企业工作站和入门级服务器性价比最好的选择。 3）新增了封闭管理功能，包括风扇控制，活动LED 指示灯，温度控制和新设备通知等功能。使硬盘工作更加人性化，提供给用户更多的便利。 以下以Intel ICH7R南桥的主板为例讲解SATA磁盘阵列的组建 目前南桥采用INTEL ICH7R芯片组的主板，基本都提供了RAID功能；而且现在SATA硬盘的价格也不太高，因此使用两块或多块硬盘组成RAID的，提高硬盘传输率成为可能；但很多新用户对RAID的组成和设置不太了解。耗子就一些使用者对RAID组成和设置相关问题，做一详细介绍： 首先介绍一下RAID，即什么是RAID？ RAID是英文Redundant

10、ArrayofInexpensiveDisks的缩写，翻译成中文即为廉价磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAIDLevels）。数据冗余的功能是在数据一旦发生损坏后，利用冗余信息可以使损坏数据得以恢复。磁盘组就像是一个硬盘，你可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储性能要比单个硬盘高很多，而且可以提供数据冗余。 Serial ATAII（SATAII）

11、是最新的ATA接口。SATA硬盘设备的传输速率高达300MB/sec。Serial ATA使用细长型数据线，使连接设备更简易并增强了机箱内的空气流通性。最显著的特色为： 1. 支持300 MB/s传输速率，并支持CRC检错。 2. 支持热插拔和即插即用。 3 . 数据处理优化包括标签指令队列，电梯式查找和链指令。 Intel ICH7R提供了RAID 0（串列）、RAID 1（镜像和转接）、RAID 5（块交叉存取分布式奇偶）、RAID 10（镜像的串列）和Intel ?Martix Storage技术。 RAID 0把数据分散成块，分别写到硬盘中。硬盘I / O 的数据量经过独立通道的扩展，

12、有效地提高了I/O性能。RAID 1通过硬盘间的数据镜像，提供了数据冗余功能和强大的读能力。R A I D 5 提供以字节为单位的数据串列，也串列错误纠正信息。这样，得到了出色的性能和良好的容错能力。和强大的读能力。RAID 5是最常见的类型之一。RAID 10并非一种初始的RAID类型，而是多个RAID 1镜像，和一个RAID 0串列而成。Intel MatrixRAID技术非常先进，对于2 个R A I D卷，可以共同享用2 块磁盘的组合空间。 下面我们介绍一下如何设置和组成SATA RAID。 注意：RAID 0、RAID 1或Matrix模式的硬盘最多为2。RAID 10模式的硬盘最多

13、为4。RAID 5模式的硬盘最多为3。 Intel Matrix Storage Manager Option ROM集成于所有支持Intel芯片组的系统BIOS中。Intel Matrix Stroage Manager Option R OM应用程序，并提供BIOS和DOS盘服务。在系统启动的POST（加电自检）时，使用 + 组合键以进入“Intel(RRAID for Serial ATA”屏幕选项。同样，您可以开启BIOS中的RAID功能来创建，删除和重置RAID卷。 使用Intel Matrix Stroage Manager Option ROM 1 . 创建，删除和重置RAID卷

14、： Serial ATA RAID卷可在Intel RAID Option ROM的RAID Configuration Utility中进行设置。在加电自检（P O S T ）期间，将会出现以下信息 显示了以上信息后，同时按+以进入RAID Configuration Utility。 注意：以下的进程仅在新建系统或您重装操作系统时才可选。不可迁移现有的系统到RAID。 在同时按和组合键之后，将出现如下的屏幕： (1 创建RAID卷： 1. 选择选项1“Create RAID Volume”，并按键。将出现如下屏幕。然后在Name区域，指定一个RAID卷名称，并按或键以进入下个区域。 2.

15、在RAID Level区域中，使用方向键选择您所要的择RAID的级别。 3. 在Disk区域中，按键会出现以下屏幕。使用键选择您要创建的RAID卷，然后按键以完成此项选择。 4. 通过使用向上或向下的箭头，为RAID阵列选择串列可选值，并按< E n t e r > 键以确定并进入下个区域。可选值的范围从4KB到128 KB，成倍增加。串列值的选择是基于驱动使用方法。这里有些建议选项： RAID0-128KB RAID10-128KB RAID5-64KB 5. 然后，在C a p a c i t y 区域中选择卷的容量。此项的默认值是该被选中的磁盘的最大容量。 注意：由于您要创建

16、2个卷（Intel Matrix RAID技术），缺省的容量（最大）将会被减少。请为第一个卷键入新的容量。例如：若您要第一个卷来连接这两个硬盘的每个的前一半，请重新输入默认显示值的一半。第二个卷，创建时会自动连接两个硬盘的剩余部分。 6. 随后出现以下屏幕，让您确认是否要创建RAID卷。按以继续。 7. 出现如下的屏幕，提示您创建步骤已经完成。 (2 删除RAID卷 在此您可删除RAID卷，请注意RAID驱动上的数据都将丢失。若系统正在启动到RAID，您在RAID Option ROM删除RAID卷，系统将无法启动。 从主菜单中选择选项2 Delete RAID Volume，并按f键以选择您

17、要删除的RAID卷。然后按键以删除被选中的RAID卷。将出现如下屏幕：按键以确认卷的删除。 (3 重置磁盘到Non-RAID 选择选项3 Reset Disks to Non-RAID，并按键以从驱动上删除RAID卷、移除RAID结构。将出现如下屏幕：按键以确定此选项。 注意： 1. 当您执行此项操作，所有数据和内部RAID结构都将丢失。 2. 要使用“Reset Disks to Non-RAID”，是因为可能包含冲突的RAID设置或损坏的卷或损坏的磁盘。 设置完成后，即可进行系统安装。 以下是在安装Windows XP / 2000时的详细情况。 1. 开始安装： 从CD-ROM启动，当“Press F6 if you need to install third party SCSI or RAIDdriver”出现时，按F6。 2. Windows XP Setup窗口出现，按S以指定一个或多个附加的设备。 3. 插入Intel IAA RAID XP Driver For ICH7R (NH82801GR盘到A:盘，按。 4. 在Windows XP Setup屏幕的下拉列表中选Intel(R 82801GR SAT