SAS技术与硬盘接口类型

SAS技术与SAS硬盘

存储领域的磁盘介质是最关键的设备，全部数据和信息都要存放在磁盘介质上。而数据的读取速度如是由

磁盘介质的连接接口打算的。以往我们都是通过SCSI或者SATA接口及硬盘来完成数据存储工作。不过

近些年一个型技术越来越得到中小企业甚至是大型企业的青睐。就是SAS技术以及与之相对应的SAS硬

盘。今日我们就从无到有的来了解下什么是SAS技术以及使用SAS硬盘的优势。

一、常见磁盘技术与接口类型优劣：

网络存储设备目前大致区分为三大类，即高端中端和近端（Near-Line）。高端存储设备主要是光纤通道

为主，由于光纤通道传输速度很快，所以高端存储光纤设备大局部应用于任务级关键数据的大容量实时存

储上。中端存储设备主要是SCSI设备，他的历史也很悠久，应用于商业级的关犍数据的大容量存储。近

端是近年来消灭的存储领域，其产品主要是串行ATA（SerialATA,缩写为SATA）,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。

光纤通道存储设备的最大优势就是传输速度快，但是他的价格很高，维护起来也相对麻烦;而SCSI设

备存取速度相比照较快，价格位于中等位置，但是他的扩展性略微差一点，每个SCSI接口卡最多只能连接

15个（单通道）或者30个（双通道）设备。SATA则是近几年飞速进展的技术，他的最大优势就是价格廉价，而且

速度并不比SCSI接口慢多少，随着技术的进展SATA的数据读取速度正在接近并赶超SCSI接口。另外由

于SATA的硬盘价格越来越低，容量越来越大，渐渐可以用于数据备份。

因此传统的企业级存储由于考虑到性能和稳定性，以SCSI硬盘和光纤通道为主要存储平台，ATA则

多用于非关键性资料或桌面个人计算机匕不过随着SATA技术的兴起与SATA设备的成熟，这个模式正

在被转变，越来越多的人都开头关注SATA这种串行数据存储连接方式。

二、什么是SAS技术？

工作原理：SAS

ORAID控制器配置了内JBSAS映盘犷及舞，来支持使用用熨为30bN的更「心的SAS硬盒。

O以菊花货连接的外龈旷展笈使SAS^OSATAi#盘组合可以由一个RAID拄制H控制.震立了一再分层

存储环境。SAS的宽端口功能使多个SAS地址可以作为一个SAS地址来对待。这条肝效据管道支带

多达12Gbps的带宽。

正由于SATA技术的飞速进展以及多方面的优势，才会让更多的人考虑能否存在一种方式可以将SAY与

SCSI两者相结合，这样就可以同时发挥两者的优势了。在这种状况下SAS应运而生。

5A5是一代的5c51技术，和现在流行的SerialAIA(5AIA)硬盘一样，都是承受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。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全接口。此接口的

设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩大性，供给与串行ATA(SerialATA,缩写为SATA)硬盘的兼

容性。

SAS的接口技术可以向卜兼容SATA,SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能

的SAS驱动器，也可以连接高容量、低本钱的SATA驱动器。由于SAS驱动器的端口与SATA驱动那的

端口外形看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要留意的

是，SATA系统并不兼容SAS,所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性，IT

人员能够运用不同接口的硬盘未满足各类应用在容虽上或效能，的需求，囚此在扩大存储系统时拥有更多

的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。说白了SAS接口技术就是使用串行接口的SCSI硬盘，他和

SATA硬盘是兼容的，我们可以在SAS接口上安装SAS硬盘或者SATA硬盘。

SATAMID

SATA/

SASWIQI

三、SAS技术的优势：

正如前面所说SAS技术与SAS硬盘是在人们期望发挥SATA与SCSI接口共同优势的根底上诞生的。

那么集中两者优势形成的SAS到底在哪些方面存在过人之处呢？

⑴SAS技术降低了磁盘代列的本钱：

以往不管使用SCSI接口还是FC光纤接口，当一个厂商生产磁盘阵列柜时需要的技术是格外高的，

本钱也很高，由于存储设备厂商目前投入相当多的本钱以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存

储设备.而SAS技术具备简化内部连接设计的优势，可以通过共用组件降低设计木钱，这样就可以花更少

的钱享受SCSI接口的性能。

⑵串行接口让传输性能捻高:

标准SAS接口外观图

串行SCSI是点到点的构造，可以建立磁盘到掌握器的直接连接。通过点到点技术可以削减了地址冲

央以及菊花链连结的减速，为每个设备供给了专用的信号通路来保证最大的带宽，并且每个传输通道都是

在全双工方式下进展的。总的说来他的性能要比传统SCSI更高。

⑶更好的扩展性能：

上面笔者也提到了SCSI接口的扩展性能一般，最多只能连接15个(单通道)或者30个(双通道)设备。

而经过改进后的SAS接口则大大不同，SAS构造有格外好的犷展力量，最多可以连接16384个磁盘设备。

(4)安装更简洁:

SAS接口使用更细的电缆招配更小的连接腮，一方面节约了效劳器或存储设备的空间，另一方节约了

空间，从而提高了使用SAS硬盘效劳器的散热、通风力量。而传统的SCSI接口使用较大的并行电缆，这

会带来局部电子干扰，承受MS的电缆构造就不会消灭此问题。另外每个SAS电缆有四根电缆，两根输

入两根输出。SAS可以同时进展数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。

⑸更好的兼容性：

正如上文所说我们在SAS接口卡上安装SATA设备也是可以正常工作的，这样就让我们的存储系统应

用更加敏捷，可以依据实际需求选择SAS磁盘或者SATA磁盘，降低/本钱的同时也保证了性能。对于对

数据读取速度要求不高的地方可以使用SATA设备替代SAS设备。

总的来说SAS技术是结合了SATA与SCSI两者的优点而诞生的，同时串行SCSI(SAS)是点到点的

构造，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽，从而为数据传输与存取供

给了必要保障。

四、实施SAS需要哪些设备？

由于SAS技术仅仅是在SCSI根底上对连接接口进展「改进，从并行接口转变成串行接口。所以在使

用和设置上和原来的SCSI存储技术格外类似。和SCSI设备一样我们需要SAS接口卡和SAS磁盘两局部

来绢建SAS系统.

(1)5AS接LI卡:

由于大局部主板都没有供给SAS模块功能，所以我们只能通过SAS接口卡（扩展卡）来实现SAS系统

的搭建。目前LSILogic和Acaptec两大公司都供给了基于SAS技术的接口卡，我们购置回来直接安装在

主板的插槽上即可。

⑵SAS磁盘：

从大小上来说SAS磁盘主要有两种，一种是2.5英寸的，另一种是3.5英寸的，具体选择哪个要看我

们SAS接口卡上支持哪种。另外磁盘转速根本在10000RPM至lj15000RPM之间。日立，富士通，老希宛，老

迈拓都生产过SAS磁盘。

总结：

SAS技术是SCSI与SATA两者的完善结合，在功能上将SCSI比「下去，在兼容性上又可以与SATA

设备正常连接，因此很多存储厂商都认为SAS技术将取代并行SCSL笔者也认为在不久的将来，SAS技

术会在中端市.场和近端市场有惊人的表现，将来赶超和取代FC光舒设备也不是没有可能。

IDE,SATA,SATAII,SCSI,SAS,光纤通道学问及区

分(硬盘接口类型)

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

接口打算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。

从整体的角度上.硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种：

a)IDE接口硬盘多用于家用产品中，也局部应用于效劳器。

b)SCSI接口的硬盘则主要应用于效劳器市场。

c)“光纤通道”只在高端效劳器上，价格昂贵。

d)SATA是种生的硬盘接口类型，还正出于市场普及阶段，在家用市场中有着广泛的前景。

e)在IDE和SCSI的大类别下，又可以分出多种具体的接口类型，又各自拥有不同的技术标

准,具备不同的传输速度,比方ATA100和SATA;UltralGOSCSI和Ultra320SCSI都代表着一种具体

的硬盘接口，各自的速度差异也较大。

IDE［IntegratedDriveElectron集成驱动器电子〕的缩写，它的本意是指把掌握器与盘体集成在一

起的硬盘驱动器，是一种硬盘的传输接口，它有另一个名称叫做ATACAdvancedTechnology

Attachment^,这两个名词都有厂商在用，指的是一样的东西。

IDE的规格后来有所进步，而推出了EIDE〔EnhancedIDE］的规格名称，而这个规格同时又被称为

FastATA。所不同的是FastATA是专指硬盘接口，而EIDE还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准c而

这个连接非硬盘类的IDE标准，又称为ATAPI接口。而之后再推出更快的接口，名称都只剩下ATA的字样,

簸UltraATA,ATA/66,ATA/100等。

早期的IDE接口有两种传输模式，一个是PIOCProgrammingI/O］模式，另一^1K是DMACDirectMemory

Access〕。虽然DMA模式系统资源占用少，但需要额外的双动程序或设置，因此被承受的程度比较低。后

来在对速度要求愈来愈高的状况下，DMA模式由于执行效率较好，操作系统开头直接支持，而且厂商更推

出了愈来愈快的DMA模式传瘠速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开头，就供给了对UltraDMA33的支

持，供给了最大33MB/sec的的数据传输率,以后又很快进展到了ATA66,ATA100以及迈拓提出的ATA

133标准，分别供给66MB/scC.lOOMB/sec以及133MB/scc的最大数据传输率。值得留意的是，迈拓提

出的ATA133标准并没能获得业界的广泛支持，硬盘厂商中只有迈拓自己才承受"A133标准，而日立

CIBMJ,希捷和西部数据则都承受ATA100标准，芯片组厂商中乜只有VIA.SIS,ALi以及nViidia对次标

准供给支持，芯片组厂商中英恃尔则只支持ATA100标准。

各种IDE标准都能艮好的向下兼容，例如ATA133兼容ATA66/100和UltraDMA33,而ATA100也兼

容UltraDMA33/66o

要特别留意的是,对ATA66以及以上的TDE接口传输标准而言.必需使用特地的80芯IDE排线，其与

一般的40芯IDE排线相比，增加了40条地线以提高信号的稳定性。

SCSI的英义全称为“SmallComputerSystemInterface”(小型计算机系统接口)，是同IDE(ATA)

完全不同的接口，IDE接口是一般PC的标准接口，而SCSI并不是特地为硬盘设计的接口，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，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、高端效劳器和

高档工作站中。

光纤通道的英文拼写是FibreChannel,和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，

是特地为网络系统设计的，但随着存储系统对•速度的需求，才渐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为

提高多硬盘存储系统的速度和敏捷性才开发的，它的消灭大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的

主要特性有：热插拔性、商速带宽、远程连按、连接设备数虽大等。

光纤通道是为在像效劳器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、效劳器、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展双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

SATA：..

使用SATA(SerialATA)口的硬盘又叫串口硬盘，是将来PC机硬盘的趋势。

2022年，由Intel、APT、Dell,IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的SerialATA委员会正式确立了Serial

ATA1.0标准。

2022年，虽然串行ATA的相关设备还未正式上市，但SerialATA委员会已抢先确立了SerialATA2.0标准

(SATAII)o

SerialATA承受串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错力量，与以往相比

其最大的区分在于能对传输指令(不仅仅是数据)进展检查，假设觉察错误会自动矫正，这在很大程度上

提高了数据传输的牢竟性。串行接口还具有构造简洁、支持热插拔的优点。

串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的型硬盘接口类型，由于承受串行方式传输数据而知名。相对于并行

ATA来说，就具有格外多的优势。

a).SerialATA以连续串行的方式传送数据，一次只会传送1位数据。这样能削减SATA接口的针脚数目，

使连接电缆数目变少，效率也会更高。

b).实际上，SerialATA仅用匹支针脚就能完成全部的工作，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简单性＜

c).SerialATA的起点更高、进展潜力更大，SerialATAL0定义的数据传输率可达ISOMB/s：这比最快的

并行ATA(即ATA/133)所能到达133MB/S的最高数据传输率还高；而在SerialATA2.0的数据传输率到

达300MB/S：最终SATA将实现600MB/S的最高数据传输率。

在选购主板时，其实并无必耍太在意IDE接口传输标准有多快，其实在ATA100.ATA133以及SATA150卜

硬盘性能都差不多，由于受限于硬盘的机械构造和数据存取方式，硬盘的性能瓶颈是硬盘的内部数据传输

率而非外部接口标准，目前主流硬盘的内部数据传输率离ATA100的100M8/sec都还差得很远。所以要

依据自己的具体需求选购。

SATA的速度是每秒1.5Gbps(150MB/sec),SATA2(SerialATA2.0标准)的速度是每秒

接口主板能插硬盘，接口主板不能插盘硬，这都是向

3Gbps(300MB/sec)oSATAHSATASATASATAH

下兼容的。

SATAII是在SATA的根底上进展起来的，其主要特征是外部传物率从SATA的1.5G进一步提高到了3G,

此外还包括NCQ(NativeCommandQueuing,原生命令队列)、端口多路器(PortMultiplier)＞穿插启

动(StaggeredSpin-up)等一系列的技术特征。单纯的外部传输率到达3Gbps并不是真正的SATAIL

SATAII的关键技术就是3GbpS的外部传输率和NCQ技术。

NCQ技术可以对硬盘的指令执行挨次进展优化，避开像传统硬盘那样机械地依据接收指令的先后挨次移动磁

头读写硬盘的不同位置，与此相反，它会在接收命令后对其进展排序，排序后的磁头将以高效率的挨次进

展寻址，从而避开磁头反复移动带来的损耗，延长硬盘寿命。

另外并非全部的SATA硬盘都可以使用NCQ技术，除/硬盘本身要支持NCQ之外，也要求主板芯片组

的SATA掌握器支持NCQ0此外，NCQ技术不支持FAT文件系统，只支持NTFS文件系统。

由于SATA设备市场比较混乱，不少SATA设备供给商在市场宣传中滥用“SATAII”的现象愈演愈烈，

例如某些号称“SATAII”的硬盘却仅支持3Gbps而不支持NCQ,而某些只具有1.5Gbps的硬盘却又支持

NCQo

所以，由希捷(Seagate)所主导的SATA-IO(SericjlATAInternationalOrganization,SATA国际组织，原

SATA工作组)又宣布rSATA2.5标准，收录。京先SATAII所具有的大局部功能——从3Gbps和NCQ

到穿插启动(StaggeredSpin-up),热插拔(HotPlug)、端口多路器『。什Multiplier)以及比较的

eSATA(ExternalSATA.外匿式SATA接口)等等。

值得留意的是，局部承受较早的仅支持1.5Gbps的南桥芯片(例如VIAVT8237和NVIDIAnForce2

MCP-R/MCP-Gb)的主板在使用SATAII硬盘时，可能会消灭找不到硬盘或蓝屏的状况。不过大局部硬盘厂

商都在硬盘上设置了一个速度选择跳线，以便强制选择1.5Gbps或3Gbps的工作模式(少数硬盘厂商则是通

过相应的工具软件来设置)，只要把硬盘强制设置为L5Gbps,SATAII硬盘照样可以在老主板上正莒使用。

SATA硬盘在设置RAID模式时，一般都需要安装主板芯片组厂商所供给的驱动，但也有少数较老的SATA

RAID掌握器在打了最补丁的某些版木的WindowsXP系统里不帘要加载驱动就可以组建RAID-

SAS接口

SAS(SeriolAttachedSCSI)因串行连接SCSI,是一代的SCSI技术。

和现在流行的SerialATA(SAK)硬盘•样，都是承受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。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、

可用性和扩大性，并且供给与SATA硬盘的兼容性。

SAS的接口技术可以向下兼容SATA。具体来说，二者的兼容性主要表达在物理层和协议层的兼容。

a).在物理层，SAS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，从接口标准

上而皆，SATA是SAS的一个子标准，因此SAS掌握器可以直接操控SATA硬盘，但是SAS却不能直

接使用在SATA的环境中，由于SATA掌握器并不能对SAS硬盘进展掌握；

b).在协议层，SAS由3种类型协议组成，依据连接的不同设备使用相应的协议进展数据传输。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治理：SATA通道

协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。因此在这3种协议的协作下，SAS可以和SATA以及局

部SCSI设备无缝结合。

SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端II、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低本钱的

SATA驱动器.所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要留意的是，SATA

系统并不兼容SAS,所以SAS驱动器不能连接到SATA背板1二。由于SAS系统的兼容性，使用户能够运

用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩大存储系统时拥有更多的弹性，i上

存储设备发挥最大的投资效益。

在系统中，每一个SAS端口可以最多可以连接16256个外部设备，并且SAS实行直接的点到点的串行传

输方式，传输的速率高达3Gbps,估量以后会有6Gbps乃至12Gbps的高速接口消灭。

SAS的接口也做了较大的改进，它同时供给了3.5英寸和2.5英寸的接口，因此能够适合不同效劳器环境

的需求。SAS依靠SAS扩展器来连接更多的设备，目前的扩展器以12端口居多，不过依据板R厂商产品

研发打算显示，将来会有28、36端口的扩展器引入，来连接SAS设备、主机设备或者其他的SAS扩展

器。

和传统并行SCSI接口比较起来，SAS不仅在接口速度上得到显著吴升(现在主流Ultra320SC