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1、深入浅出全解深入浅出全解 SATA 存储解决方案存储解决方案引言最近在网上用 PPNTV 看电影、听音乐的时候，常常产生自己也来打造一个类似网站的想法。只是由于建这样一个网站涉及到很多问题，所以只能想想而已。但出于兴趣，我对于这种类型网站所涉及到的硬件问题还是做了一定研究。今天，我就从硬件方面来分析如何构建一个优化的存储方案(尽管在本质上，流媒体服务器和存储服务器有一定的区别)。对音频/视频流、Web 商务、数据仓库等应用而言，存储方案必须是可扩展的。而且在考虑存储方案时不仅仅要考虑方案的性价比，还要注重这个系统能否承担数据安全。硬盘作为主要的数据载体，在整个存储方案中有至关重要的作用。基于这
2、点，我们从下面几点分析，来探讨选择存储系统硬盘的依据： 一、可靠性：一、可靠性： 无论是企业还是个人，对数据的安全性都会有所要求。谁也不愿意看到辛辛苦苦得来的数据化为乌有。不过，在这个方面很多人一直有个误区，认为“SCSI 就是高可靠性象征，而 SATA 可靠性就低人一筹”。其实不然，硬盘的可靠性是与接口类型基本无关的。接口在硬盘上就是一个连接内外的数据通道，一个 PCB 电路板而已。决定产品可靠性的更多的是那些硬盘的其他组件、如磁头、马达、轴承、伺服系统、磁头臂以及磁盘。当然其中不少硬盘厂家推出了不同级别的产品，能提供更长的平均无故障运行时间和多年质保服务。 二、性能：二、性能： 目前，SC
3、SI 硬盘目前的最高转速可达 15K（一般 10k），SATA 硬盘则是 10K，最典型的就是 WD 的 Raptor（一般是 7200rpm）。更高的转速可以获得更快的寻址速度，这是高速硬盘的优势。但 15Km 并不是市场的主流，价格也相对于目前 10K 硬盘贵，所以，SCSI 依然是以 10K 为主，但 Raptor 与之相比完全不处劣势： 1：接口速度 SCSI 目前最高的水平是 320MB/s，SATAII 是 300MB/s。SCSI 总线是所使用的硬盘共享的，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
4、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 硬盘数量越多，SCSI 总线就越会成为容量增加的瓶颈。SATA 则没有担心。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 的系统理论上则能够达到 1500MB/s。 2： 命令队列 SCSI 的标记命令队列 TCQ（Tagged 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 规范开始，就加入了 TCQ 功能。在 SATA 硬盘时代，WD 公司率先在 Raptor
5、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：Native Command Queuing）技术。Raptor 虽然支持的是 PATA 中的相关功能，但在性能上已经崭露头角，著名的硬盘网站 StorageR 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， “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。”三、性价比：三、性价比：毋庸置疑，这方面显然是
6、SATA 占优了。目前 SCSI 与 SATA 硬盘各自的最大容量分别是 300G 和 1000G（听说是日立刚刚推出的新品）。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，从而节约总体成本。对比完西部数据 Raptor 与希捷 Cheetah 10K.6 SCSI 硬盘之后，我们可以看到，基于SATA 系统的成本比 SCSI 降低了百分之四十之多，性价比十分明显。 我们可以在存储服务器中利用 SATA 转换背板，使 SATA 硬盘具备热插拔能力。SATA 转换背板（ 图为勤诚 RM31212B 机箱）不过，针对存储机箱的不同，也有不同的
7、背板样式，使其具有更好的灵活性。总而言之，在中低端的企业级的应用环境中，SATA 在性价比方面已经显现出强大的竞争力。所以，我们在构建相应的企业级存储方案时，可以考虑采用 SATA 硬盘。SATASATA IIII可以这样认为，SATAII 即使 SATAI 的升级版本。SATAII 的数据带宽已经从 SATAI的 150 MB/S 的提高到 300 MB/S。目前 SATAII 已经得到了厂商的支持。而作为补充的SATA 2.5 规范，包括了 SATA 1.0a 规范和 6 个前 SATA 2.0 扩展规范。其中 SATA 2.0的 6 个规范分别是：3Gb/s、NCQ、Staggered
8、Spin-up、Hot Plug、Port Multiplier及 eSATA。它是一个标准的集合。但是，这并不意味着 SATA2.5 有更高的传输速度。对于设备生产商来说，把很多标准集成在一个标准之下可以简化生产，这就是 SATA 2.5的目的。SATA 已是有大概 10 年的发展路线，能够满足用户对数据转换和存储的需求。SATA 技术为企事业用户提供了最具有弹性的全面解决方案。总的来说它有如下优点。NCQNCQNCQ（原生命令排序）技术：简单的来讲，就是将所接收的指令以某种顺序进行重新排列，目的在于让磁头能集中寻址，减少磁头寻址整体时间，当遇到大量随时寻址的操作时，通过硬盘的微处理器，它们
9、会被重新标记然后再次排序，这样是为了减少硬盘寻找数据头时的时间。HotHot PlugPlug热插拔：在 PATA 时代，插针接口的物理特性本身限制了热插拔操作的可能。而SATA 一开始就设计成支持热插拔，无论是控制器等部分，还是物理接口都在为支持热插拔而特别设计。不知道大家有没有发现， SATA 的弹片式接口针脚有些长短不一。这样的目的保证硬盘和主机/电力脱离的瞬间保持接地，以保护硬盘控制电路以及主机部分免受损坏。SATA 硬盘长短不一的针脚PortPort MultiplierMultiplierPort Multiplier（端口复用技术）：有些象网络中的交换机实现网络中的每一台PC 独
10、享一条网线，端口复用技术也是了保证每一个活动主机实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯而诞生的，即每个 SATA 硬盘都独占一个传输通道，端口复用技术省去了在 PATA 时代主、从的问题。eSATAeSATAeSATA 是希捷推出的外部 SATA 接口规格。他是一种 SATA2 接口的延伸，但是eSATA 是用来连接外部而不是内部 SATA 设备。简单的说就是通过 eSATA 技术，让外部I/O 接口使用 SATA2 功能，例如拥有 eSATA 接口。通过 eSATA 技术，你可以轻松地将SATA2 硬盘插到 eSATA 接口，而不用打开机箱更换 SATA2 硬盘。eSATA 在实际应用时，数据
11、传输率可达 150MBps300MBps，而且为外部设备的使用提供了更好的保护措施。SATA 的数据线是一条大约 0.8cm 宽的扁平线缆，而 eSATA 的数据线则是由两条圆线缆并排粘合在一起构成的，外面还包着坚固的外皮。这种新接口可以提供 USB2.0 接口的5 倍速度，并且具有 SATA2.5 的所有功能。现在，市面绝越来越多的 PC 主板和系统上都配置标准的 eSATA 接口；不过市场上还比较难找到配置这样接口移动存储装置。这样看来，外置 SATA 硬盘的装置装会在不久之后将会出现在市面上，也会越来越普及，到那时，大家就可以享受 5 倍 USB2.0 的外接数据传输速度了。（图为富士康
12、主板，红色接口是 eSATA）StaggeredStaggered Spin-upSpin-up交错启动模式(Staggered Spin-up)功能，该项交错启动功能可使主机于多重硬盘装置中启动个别的硬盘。这一模式可减少系统启动时所消耗的电源，并让系统设计减少电源供应，以及减低终端用户的拥有成本(TCO)。新款硬盘同时也具备错误侦测码(Error Correction Code，ECC)功能，可在硬盘运行期间确保用户数据安全。PS(PortPS(Port Selector)Selector)实现两个 SATA 端口同时连接一个设备，提供了一个数据备份的通道。PS 是建立最安全 RAID 和
13、NAS 的一个必须特性，备份系统建造商业通过该技术规格来建立备份磁盘的拓扑结构，为银行等特殊用户最为严厉苛刻的要求提供了最大的数据保护和不断线服务。PS 特性的存在，保证了 SATA II 技术在高端应用的可能性和可用性。真正的热插拔能力真正的热插拔能力在 PATA 时代，由于在支持设备热插拔方面能力有限，所以基于 PATA 技术的 RAID解决方案中，当需要更换 RAID 中一块损坏硬盘时，一定要么断开其 RAID 控制器所使用的主机电源，使其暂时停止工作。很明显，如果对于需要每天 24 小时不间断运行的企业级高性能应用都是无法接受的。这就是为什么具有热插拔支持功能的 SCSI 和光纤通道占
14、据了企业级应用的几乎全部市场，并行 ATA 空有价格优势而不能获得一席之地。SATA II 正因为其对设备热插拔的支持，弥补了这一不足。总结总结SATA 技术总括了 PATA 和 SCSI 乃至光纤通道存储网络的优秀技术并做了进一步的优化。但是，SATA 的应用并不仅限于此。继而针对工作站、服务器等高端应用的特性。比如点对点的超高带宽、命令队列优化、冗余数据通道、端口倍增、等等，可见 SATA的主要目的并不在于取代 PATA，它的设计理念都是以超过 SCSI，此目标从 SATA ISATA IISATA III 的发展线路可以很清晰地表现出来。性能和价格从来是服务器系统两个重要的选择因素，通过 SATA II，我们可以轻松构建数十 T 的海量存储，而价格仅为 SCSI 磁盘阵列组的 1/51/3，从而做到高性价比！
