SCSI STAT区别

Serial ATA即串行ATA，它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知名。是由APT Technologies、DELL、IBM、Intel、Maxtor、Quantum，Seagate等公司合作开发用于取代并行ATA接口技术。 目前主流硬盘多采用IDE接口，即美国国家协会（ATA）所制定的标准，所以也称IDE/ATA接口，最初速度为33MB/s，现在已经发展到133MB/s。 SATA以连续串行方式传送数据，使连接电缆数目减少，效率提高，同时还能降低系统能耗，减小系统复杂性，SATA的起点更高，发展潜力更大，SATA 1.0 数据传输率是150MB/s，SATA 2.0数据传输率是300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高传输率。 ATA（或IDE接口）硬盘，采用的是40针或80针的扁平硬盘线作为传输数据的通道，而SATA硬盘是采用7芯的数据线，采用点对点传输，使用两根数据线进行信号传送，这样就不会受到机箱内各种频率的干扰，使盘缓存中的数据顺利传到内存中进行处理 Serial ATA即串行ATA，它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知名。是由APT Technologies、DELL、IBM、Intel、Maxtor、Quantum，Seagate等公司合作开发用于取代并行ATA接口技术。 目前主流硬盘多采用IDE接口，即美国国家标准协会（ATA）所制定的标准，所以也称IDE/ATA接口，最初速度为33MB/s，现在已经发展到133MB/s。 SATA以连续串行方式传送数据，使连接电缆数目减少，效率提高，同时还能降低系统能耗，减小系统复杂性，SATA的起点更高，发展潜力更大，SATA 1.0 数据传输率是150MB/s，SATA 2.0数据传输率是300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高传输率。 ATA（或IDE接口）硬盘，采用的是40针或80针的扁平硬盘线作为传输数据的通道，而SATA硬盘是采用7芯的数据线，采用点对点传输协议，使用两根数据线进行信号传送，这样就不会受到机箱内各种频率的干扰，使盘缓存中的数据顺利传到内存中进行处理 Serial ATA即串行ATA，它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知名。是由APT Technologies、DELL、IBM、Intel、Maxtor、Quantum，Seagate等公司合作开发用于取代并行ATA接口技术。 目前主流硬盘多采用IDE接口，即美国国家标准协会（ATA）所制定的标准，所以也称IDE/ATA接口，最初速度为33MB/s，现在已经发展到133MB/s。 SATA以连续串行方式传送数据，使连接电缆数目减少，效率提高，同时还能降低系统能耗，减小系统复杂性，SATA的起点更高，发展潜力更大，SATA 1.0 数据传输率是150MB/s，SATA 2.0数据传输率是300MB/s，最终SATA将实现600MB/s的最高传输率。 ATA（或IDE接口）硬盘，采用的是40针或80针的扁平硬盘线作为传输数据的通道，而SATA硬盘是采用7芯的数据线，采用点对点传输协议，使用两根数据线进行信号传送，这样就不会受到机箱内各种频率的干扰，使盘缓存中的数据顺利传到内存中进行处理 SCSI与ATA是硬盘的两大接口类型。长期以来，两者可以说互不侵犯，和睦共处，但如今，情况似乎有了变化。 当串行化的潮流向PC架构涌入时，ATA突然有了脱胎换骨的改变，无论是物理特性还是逻辑功能，都较以往有了重大的突破。PATA至SATA的转变甚至也让高高在上的企业级人士刮目相看。尤其是万转SATA硬盘出现，使SATA vs.SCSI的话题再次成为了用户争论的焦点。 那么，现在的你又该如何选择呢？个人用户我想就不用说，巨大的价格差距比任何理由都有份量。因此在这里我们着重一下在企业级应用中，SCSI与SATA的利弊取舍。 一、可靠性： 这可能是企业级用户最为关注的话题。在这些方面很多人一直有个误区，即SCSI=高可靠性、ATA=低可靠性。其实，硬盘的可靠性是与接口无关的。接口在硬盘上就是一块PCB电路板，而决定产品可靠性的更多的是那些硬盘的其他可更换的组件、如磁头、马达、轴承、伺服系统、磁头臂以及磁盘。使用与SCSI硬盘相同的组件加上ATA接口电路完全可以达到相同的可靠性级别。WD Raptor硬盘就可以提供120万小时的平均无故障时间和5年质保。 二、性能： SCSI硬盘目前的最高转速可达15000rpm，SATA硬盘则是10000rpm，更高的转速可以获得更高的寻址速度，这永远是高转速硬盘的优势。但15000rpm并不是市场的主流，就目前最高采用率的SCSI硬盘而言，仍以10000rpm为主，此时Raptor与之相比完全不处劣势。我们可以从以下两个方面进行讨论： 接口速度：SCSI目前最高的水平是320MB/s，SATA是150MB/s。但SCSI总线是共享的，SATA则是点对点的，这就意味着当SCSI通道内的硬盘实际带宽总和超过320MB/s时（目前SCSI硬盘数据传输率最高在75MB/s，4块SCSI硬盘就基本达到了实际带宽总和），SCSI总线反而将成为瓶颈。SATA则没有这个问题。举个例子来说，5块SCSI硬盘系统的数据传输率仍然是有限的320MB/s 然而5块SATA的系统则能够达到750MB/s。 命令队列： SCSI的标记命令队列（TCQ?D?DTagged Command Queuing）功能是相对于PATA的绝对优势，但这也只能怪PATA并没有发挥ATA完全的优势。自1998年ATA-4开始，就加入了TCQ功能（实际上是CQ）。在SATA硬盘时代，WD公司率先在Raptor上支持了这一技术。而新一代SATA硬盘也将会支持SATA-II标准中的本机命令队列（NCQ?D?DNative Command Queuing）技术。Raptor虽然支持的是PATA中的相关功能，但在性能上已经展露头脚，著名的硬盘网站StorageReview.com在将其与希捷Cheetah 10K.6 SCSI硬盘对比测试（使用支持TCQ的PROMISE SATA150TX4 SATA控制器）后得出结论?D?D“SATA命令队列和SATA RAID具有和SCSI命令队列及SCSI RAID同样卓越的潜力为服务器市场带来利益。”另外需要强调的是，虽然Raptor的TCQ只支持32级队列深度，但不要以为SCSI的256级TCQ能全部发挥作用，事实上很少有硬盘能真正用上256级命令队列。 三、容量与成本： 这方面显然是SATA占优了，看看目前SCSI与SATA硬盘各自的最大容量，你就深有体会了。SATA硬盘已经达到400GB，而计划上市的SCSI硬盘只达到300GB的水平。而且SATA硬盘的价格更加便宜。这就意味着在同一总容量下，用户可以使用数量更少的SATA硬盘，从而节约总成本。StorageReview.com在对比完西部数据Raptor与希捷Cheetah 10K.6 SCSI硬盘之后表示?D?D“基于SATA系统的成本比SCSI降低了百分之四十之多，的确非常显著”。 除此之外，SATA硬盘还具备热插拔能力，并且可以在接口上具备很好的可伸缩性，如在机架式服务器中使用SCSI-SATA、FC-SATA转换接口，以及SATA端口位增器（ Port Multiplier），使其具有比SCSI更好的灵活性。另外，一些专门用于服务器领域的专业技术也完全可以应用于SATA硬盘，如WD的Raptor就采用了可以感应高速旋转所产生的振动并校正磁头寻址的旋转加速前馈技术（RAFF?D?DRotational Accelerometer Feed Forward）以确保在高转速提供应有的性能，同时它还具有类似于SCSI的企业扩展SMART访问（EESA?D?DEnterprise Extensions S.M.A.R.T. Accessed）功能，以便在出现错误前提前向RAID控制器预警。 需要指出的是，目前包括EMC、IBM、HP、StorageTek、Sun、Dell在内的国际著名存储设备提供商都推出了基于SATA硬盘的次级存储系统，体现了SATA硬盘在企业级应用中的强大潜力，新一代SATA-II标准无疑将进一步加强SATA在这一领域的实力。 当然，SCSI也有着目前SATA所不及的地方，比如在双机热备应用中，SCSI系统的菊花环式共享连接可以为硬盘提供两个路径，而现在的SATA则不行。当然，在SATA-II标准中，这将不成问题，它将允许在一个硬盘有两个接口。 综上所述，我们可以发现在中低端的企业级的应用环境中，SATA已经显现出强大的竞争力。在搭建相应的企业级产品时，的确可以考虑采用SATA硬盘了。 SATA技术详解 引言 在2002到2003两年间，串行ATA（Serial Advanced Technology Attachment，以下简称SATA）技术以其在传统的从低端到企业级存储市场中的突破性发展，吸引了众多的目光。SATA技术的出现，为客户提供了除昂贵的光纤通道（Fibre Channel，以下简称FC）和小型计算机接口（Small Computer System Interface，以下简称SCSI）技术之外的更多选择。SATA技术的冲击不仅波及到普通的桌面用户，在高端服务器、NAS和SAN应用环境中也受到各大厂商的关注和采纳。 然而，近年来SATA的价值却更多的表现在它的象征意义上。 一方面，它成为解决集中存储问题的新途径的经典范例，使得客户能够在保持系统性能和可管理性的同时，实现更大的存储容量。 另一方面，SATA技术的局限也越来越多地显露出来，使其在许多应用环境中均无法被采用，因而为FC和SCSI留下了市场空间。基本上说，SATA技术已经被证明了其理论的可行性，同时由于其显著的经济性，也获得了进一步发展的推动力。 因此，2004年和2005年便很自然的成为SATA-II技术到来的时期。这个源于SATA标准的新一代技术标准被视为实现SATA作为存储接口技术，由低端到高端的转变，它架起了由面向桌面环境通往面向服务器环境的桥梁。使SATA作为低成本的存储解决，用于服务器、NAS和SAN环境成为可能。参看表格1：存储接口特性比较 尽管总会有一些情况下，客户必须使用高端的FC或SCSI驱动器，但是SATA-II却提供了一种更加经济，却依然可行的选择。 SATA-II正在弥合SATA和FC/SCSI之间原本不可逾越的鸿沟。本地指令队列（Native Command Queuing），组件管理（Enclosure Management）和端口复用（Port Mulitplier）就是解决这一问题的关键。 本文，将会分析当前SATA解决方案的价值与局限，以及SATA-II将如何解决这些问题。 SATA是个巨大的成功 很少有人能够预见到SATA技术会在桌面环境之外引起那么多关注。最初，存储连接技术被明确的划分为两个领域：即用于个人计算的IDE技术，和面向服务器计算环境的SCSI与FC技术。这两种环境的需求极不相同，价值取向也大不一样。 ATA用户的典型业务一般运行在个人计算机上，采用单线程的应用程序，8x5的使用模式。他们认为有好的性能固然好，但是成本却是更为重要。而在另一方面，SCSI和FC用户的业务一般运行在服务器或高端工作站上，采用多线程的应用程序，24x7的使用模式，他们在承认成本的重要性的同时，更将性能列为首位来考虑。 随着计算机工业的发展和计算机的普及，服务器和高端工作站在忽然间进入到了小型办公室、学校和家庭。这使成本的不断降低变得比以往更为重要。许多制造商开始采用入门级的ATA存储解决方案来吸引客户。然而最终目的仍然是销售更加昂贵且更有效率的SCSI方案。虽然也有一部分SCSI和FC的制造商对于这种做法有些担心，但是他们仍然相信ATA不会给他们的业务带来真正的挑战。如果要说有所担心的话，也是对于网络泡沫破裂之后，大量的互联网公司（.com公司）失败引起的市场恐慌。 正是在这样的条件下，出现了SATA技术。从本质上说，SATA与ATA没有区别，除了ATA采用并行数据流，而SATA采用串行数据流。新的SATA标准的悄然出现是有着非常现实的原因的。一方面，ATA在数据传输速度的可靠性上无法保障，线缆布置的混乱使得设计必要的处理器冷却气流面临着考验；而另一方面，新的0.13微米和90纳米技术的应用使得原有的5V电源电压变得无法承受了。参看图表1：ATA与SATA接口比较 图表 1 ATA与SATA接口比较 1.支持更高的峰值速率133MB/s 2.支持最多每条总线2个设备（PC一般提供2个，有时4个ATA总线） 3.ATA 66/100/133需要相对较短的排线（18英寸），妨碍了IDE设备用于PC的外部连接 1.串行ATA是用于连接如硬盘驱动器、DVD和CD-RW驱动器等存储设备到主板的点到点的接口技术 2.串行ATA是一种可扩展的接口技术解决方案，并且支持传输速率的成倍提升以支持未来的设备 3.设备通过专用链路直接连接到主机，独占整个传输带宽，无须争用 4.消除了为协调共享总线的主、从设备的访问而带来的开销 图表 2 SATA线缆和连接 即使SATA有着这些新的好处，在某些领域里，仍然无法与SCSI和FC竞争。SATA 1.0的最大成就，就是告诉人们在存储领域里还有着另一种选择，而SATA正散发着耀眼的光芒。 SATA的不足 SATA的主要局限在于——就像它的名字所说的——它只是“串行的ATA”。随之而来的就是对于现有的并行ATA（PATA）在协议、可管理性、用途、和可靠性等方面的质疑。这些限制可以分为两个主要的问题：第一，机械盘体；第二，协议。 SCSI的盘体是专为高性能、高可靠性，24x7工作和多线程的应用类型设计的。他们被设计成紧凑的叠合的构造以达到更高的平均故障间隔时间（MTBF），所有的机械机构均满足高端服务器环境的要求。相比之下，SATA的盘体却是为了在个人电脑（PC）环境下单独使用而设计的；而不是针对服务器领域的多硬盘环境，在这种情况下，硬盘的振动会对其它硬盘的轴承产生影响。难以预料的发热量也是多线程环境下需要考虑的一个重要因素。 SCSI和SATA都有自己的价值。SCSI、FC和SAS（Serial Attach SCSI，产生于2004年以后）可提供顶级的传输性能，而SATA却提供了更好的经济性，以用于不那么苛刻的市场和用户。说到协议问题，至少有三个领域影响SATA服务器的潜能： 1.性能问题 2.可管理性 3.连接能力 主要的性能限制来自于前面提到的机械机构的问题。此外，在应用类型为大量的随机访问和重复指令时，SATA技术无法带来任何的好处。 SATA一次只能处理一个指令。例如， SATA硬盘如果用于视频服务器，性能也许足够；但是如果用于多种类型的交易处理环境，将不会得到满意的性能。 当你购买RAID控制器时，原因是希望在硬盘故障时，仍能保证数据的完整性和系统的功能。而当采用SATA盘时，由于硬盘更高的故障率，使用RAID就更为重要了。这就是为什么可管理性限制会成为问题。假设你有一块坏盘需要更换，对于SCSI、FC和SAS，有一种基于SAF-TE的机制使得故障盘可以通过指示灯标记出来；而对于SATA硬盘来说，没有这样的指示灯可以显示哪块硬盘故障。因此用户将会面临由于换错硬盘而带来的数据丢失的风险。 虽然SATA硬盘价格低廉，整个SATA的解决方案却未必便宜。主要原因是当使用SATA 1.0时，一个控制器的每个端口只能连接一块硬盘。如果需要8块硬盘，必须使用8个端口。在每个端口价格40美元时，这个方案并不便宜。而且，SATA 1.0控制器不能有效地利用传输带宽。虽然SATA 1.0提供150MB/s的峰值速率，最快的SATA硬盘驱动器只有大约60MB/s。基本上每个端口带宽的使用率仅能达到60%到70%。 SATA II：通向企业级存储领域的桥梁 SATA II的引入，主要目的是解决SATA 1.0的局限性，以使该技术适合于大规模扩展的专业部署环境。参看表格二：SATA I 与SATA II比较。 表格 2 SATA I 与SATA II比较 概括的说，SATA II有以下五个主要特性： 1.更高的端口传输率（3Gbs——300MB/s） 2.本地命令队列 3.组件管理 4.端口复用 5.可升级到SAS 经过上面的讨论，您也许会觉得奇怪：为什么要增加端口的传输率呢？在每个端口连接一块硬盘的情况下，150MB/s的带宽确实已经很浪费了，因为一块硬盘是无法占有全部的带宽的。但是，由于SATA II允许多个硬盘连接到同一个端口（参见图3：端口复用），更高的传输速率是有必要的，它使得单个端口可以连接4到8块硬盘。 图表 3 端口复用 本地命令队列使得硬盘可以同时从处理器获得多个数据请求，并且对其进行重新排序以获得最高的吞吐量。盘体虽然仍然制约着性能，但是协议方面已经在开始拉近SATA与SCSI、FC之间的差距了。为了发挥这个特性的优势，硬盘制造商需要提供具有合适的算法和计算能力的新硬盘。参见图4：本地命令队列 图表 4 较本地命令队列 例如：当指令A-B-C-D发出时 1.无队列情况： 依照A-B-C-D顺序执行 需要旋转2周 2.有队列情况 依照B-D-A-C顺序执行 只需旋转1周 还记得上一节提到的使用SATA硬盘建立RAID的用户无法知道哪块硬盘故障的问题吗？组件管理就是用来解决这个问题的。原来用于SCSI和FC监控的协议被移植到SATA中来，完全弥补了前面提到的差距。 端口复用技术，就像前面见到描述的一样，允许最多15块硬盘连接到同一个端口上。虽然这个硬盘数量可能不会被达到，但是4到8个硬盘连接到同一个端口是很有可能的。从成本角度考虑，这是一个非常有效的解决办法。SATA II还具备其它SATA 1.0所没有的优势，包括更少的线缆，更有效的空间利用，高达32块硬盘的扩展性。 SAS已经在2004年年底发布。由于SAS和SATA相似的物理和电子特性，SAS系统既可以使用SAS的硬盘，在某些应用环境下也可以使用SATA硬盘来降低总体成本。客户也有可能通过将SATA硬盘移动到SAS系统中来实现SATA到SAS的无缝升级。 也许将会有许多的服务器和存储供应商提供SAS的基础架构（例如外壳、背板、线缆等等），而用户既可以插入高价格、高性能的SAS硬盘，也可以插入低价格、低性能，但是更大容量的SATA硬盘。 SATA II的未来？ 如果SATA II能够弥合在协议和逻辑上与SCSI、SAS和FC的差距，并仍能保持明显的价格优势的话，为什么不能成为存储接口的一个选择呢？应当注意的是，当使用SATA 1.0和现在的SATA II建立新的存储系统的时候，并不需要完全取代现有的系统。 例如： 1.仍然有一部分应用程序需要最好的性能，而低价格相对不是那么重要 2.SATA盘价格便宜，而且即使额外购买备用盘，价格依然十分诱人。但是，许多应用要求经过培训的人员进行维护，即使是执行类似更换磁盘和重建RAID这样的简单操作也是这样。这有可能引起整个方案成本的增加。 3.SATA无法提供真正的外部存储连接的解决方案。虽然推动SATA标准支持外部存储连接方案的工作也在进行中，但是也只是针对非关键性业务，而不适用于服务器连接外部存储设备的环境。在这些环境中，将仍会使用SCSI、SAS和FC。只有当设备变得更小，1U的机架式和刀片式服务器占据主导时，SATA连接外部存储的解决方案才会被考虑。 SATA必将会成为存储市场的一个重要成员，并占有自己的一席之地。 (the end) 当你购买RAID控制器时，原因是希望在硬盘故障时，仍能保证数据的完整性和系统的功能。而当采用SATA盘时，由于硬盘更高的故障率，使用RAID就更为重要了。这就是为什么可管理性限制会成为问题。假设你有一块坏盘需要更换，对于SCSI、FC和SAS，有一种基于SAF-TE的机制使得故障盘可以通过指示灯标记出来；而对于SATA硬盘来说，没有这样的指示灯可以显示哪块硬盘故障。因此用户将会面临由于换错硬盘而带来的数据丢失的风险。 虽然SATA硬盘价格低廉，整个SATA的解决方案却未必便宜。主要原因是当使用SATA 1.0时，一个控制器的每个端口只能连接一块硬盘。如果需要8块硬盘，必须使用8个端口。在每个端口价格40美元时，这个方案并不便宜。而且，SATA 1.0控制器不能有效地利用传输带宽。虽然SATA 1.0提供150MB/s的峰值速率，最快的SATA硬盘驱动器只有大约60MB/s。基本上每个端口带宽的使用率仅能达到60%到70%。 SATA II：通向企业级存储领域的桥梁 SATA II的引入，主要目的是解决SATA 1.0的局限性，以使该技术适合于大规模扩展的专业部署环境。参看表格二：SATA I 与SATA II比较。 表格 2 SATA I 与SATA II比较 概括的说，SATA II有以下五个主要特性： 1.更高的端口传输率（3Gbs——300MB/s） 2.本地命令队列 3.组件管理 4.端口复用 5.可升级到SAS 经过上面的讨论，您也许会觉得奇怪：为什么要增加端口的传输率呢？在每个端口连接一块硬盘的情况下，150MB/s的带宽确实已经很浪费了，因为一块硬盘是无法占有全部的带宽的。但是，由于SATA II允许多个硬盘连接到同一个端口（参见图3：端口复用），更高的传输速率是有必要的，它使得单个端口可以连接4到8块硬盘。 图表 3 端口复用 本地命令队列使得硬盘可以同时从处理器获得多个数据请求，并且对其进行重新排序以获得最高的吞吐量。盘体虽然仍然制约着性能，但是协议方面已经在开始拉近SATA与SCSI、FC之间的差距了。为了发挥这个特性的优势，硬盘制造商需要提供具有合适的算法和计算能力的新硬盘。参见图4：本地命令队列 图表 4 较本地命令队列 例如：当指令A-B-C-D发出时 1.无队列情况： 依照A-B-C-D顺序执行 需要旋转2周 2.有队列情况 依照B-D-A-C顺序执行 只需旋转1周 还记得上一节提到的使用SATA硬盘建立RAID的用户无法知道哪块硬盘故障的问题吗？组件管理就是用来解决这个问题的。原来用于SCSI和FC监控的协议被移植到SATA中来，完全弥补了前面提到的差距。 端口复用技术，就像前面见到描述的一样，允许最多15块硬盘连接到同一个端口上。虽然这个硬盘数量可能不会被达到，但是4到8个硬盘连接到同一个端口是很有可能的。从成本角度考虑，这是一个非常有效的解决办法。SATA II还具备其它SATA 1.0所没有的优势，包括更少的线缆，更有效的空间利用，高达32块硬盘的扩展性。 SAS已经在2004年年底发布。由于SAS和SATA相似的物理和电子特性，SAS系统既可以使用SAS的硬盘，在某些应用环境下也可以使用SATA硬盘来降低总体成本。客户也有可能通过将SATA硬盘移动到SAS系统中来实现SATA到SAS的无缝升级。 也许将会有许多的服务器和存储供应商提供SAS的基础架构（例如外壳、背板、线缆等等），而用户既可以插入高价格、高性能的SAS硬盘，也可以插入低价格、低性能，但是更大容量的SATA硬盘。 SATA II的未来？ 如果SATA II能够弥合在协议和逻辑上与SCSI、SAS和FC的差距，并仍能保持明显的价格优势的话，为什么不能成为存储接口的一个选择呢？应当注意的是，当使用SATA 1.0和现在的SATA II建立新的存储系统的时候，并不需要完全取代现有的系统。 例如： 1.仍然有一部分应用程序需要最好的性能，而低价格相对不是那么重要 2.SATA盘价格便宜，而且即使额外购买备用盘，价格依然十分诱人。但是，许多应用要求经过培训的人员进行维护，即使是执行类似更换磁盘和重建RAID这样的简单操作也是这样。这有可能引起整个方案成本的增加。 3.SATA无法提供真正的外部存储连接的解决方案。虽然推动SATA标准支持外部存储连接方案的工作也在进行中，但是也只是针对非关键性业务，而不适用于服务器连接外部存储设备的环境。在这些环境中，将仍会使用SCSI、SAS和FC。只有当设备变得更小，1U的机架式和刀片式服务器占据主导时，SATA连接外部存储的解决方案才会被考虑。 SATA必将会成为存储市场的一个重要成员，并占有自己的一席之地。 (the end)