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IDE、SATA、SCSI、SAS、FC、SSD 硬盘类型

原创 服务器/存储 作者:lhrbest 时间:2018-04-18 11:02:30 0 删除 编辑

IDE磁盘

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IDE(Integrated Drive Electronics), 本意是指把控制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, 有另一个名称叫做ATA(Advanced Technology Attachment),指的是相同的东西。

 

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特点:

一般使用16-bit数据总线, 每次总线处理时传送2个字节。PATA接口一般是100Mbytes/sec带宽,数据总线必须锁定在50MHz,为了减小滤波设计的复杂性,PATA使用Ultra总线,通过“双倍数据比率”或者2个边缘(上升沿和下降沿)时钟机制用来进行DMA传输。这样在数据滤波的上升沿和下降沿都采集数据,就降低一半所需要的滤波频率。这样带宽就是:25MHz 时钟频率x 2 双倍时钟频率x 16 位/每一个边缘/ 8 位/每个字节= 100 Mbytes/sec。

 

优点:

自问世以来,一直以其价廉、稳定性好、标准化程度高等特点,深得广大中低端用户的青睐,甚至在某些高端应用领域,如服务器应用中也有一定的市场。

 

缺点:

随着CPU时钟频率和内存带宽的不断提升,其接口协议PATA(Paralle ATA)逐渐显现出不足来。一方面,硬盘制造技术的成熟使ATA硬盘的单位价格逐渐降低,另一方面,由于采用并行总线接口,传输数据和信号的总线是复用的,因此传输速率会受到一定的限制。如果要提高传输的速率,那么传输的数据和信号往往会产生干扰,从而导致错误。

在当今的许多大型企业中,PATA现有的传输速率已经逐渐不能满足用户的需求。

 

SATA磁盘

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SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘. SATA以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中,数据线和信号线独立使用,并且传输的时钟频率保持独立,因此同以往的PATA相比,SATA的传输速率可以达到并行的30倍。可以说:SATA技术并不是简单意义上的PATA技术的改进,而是一种全新的总线架构。

 

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SCSI磁盘

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SCSI英文全称:Small Computer System Interface,它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢,传输速率太低,因此高速的SCSI硬盘出现。其实SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口。独立于系统总线工作.

 

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优点:

系统占用率极低,转速快,传输率高.

 

缺点:

价格高、安装不便、还需要设置及其安装驱动程序,因此这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。

 

SAS磁盘

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SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术。和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用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新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,并且提供与SATA硬盘的兼容性。

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

 

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优点:

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提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/sec), 而且由于采用了串行线缆,不仅可以实现更长的连接距离,还能够提高抗干扰能力,并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

 

缺点:

硬盘、控制芯片种类少. 硬盘价格太贵. 比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盘,SAS硬盘要贵了一倍还多。

实际传输速度变化不大. SAS硬盘的接口速度并不代表数据传输速度,受到硬盘机械结构限制,现在SAS硬盘的机械结构和SCSI硬盘几乎一样。目前数据传输的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构、硬盘存储技术、磁盘转速,所决定的硬盘内部数据传输速度,也就是80MBsec左右,SAS硬盘的性能提升不明显。

虽然SAS接口服务器和SCSI接口产品在速度、稳定性上差不多,但目前的技术和产品都还不够成熟。

 

FC

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光纤通道的英文拼写是Fibre Channel,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,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐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灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。它以点对点(或是交换)的配置方式在系统之间采用了光缆连接。

即, 硬盘本身是不具备FC接口的, 插硬盘的机柜上带有FC接口, 通过光纤与光纤交换机互联.

 

SSD

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固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive),也称作电子硬盘或者固态电子盘,是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同,在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质,因而抗震性极佳。其芯片的工作温度范围很宽(-40~85℃)。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。目前由于成本较高,正在逐渐普及到DIY市场。

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不同磁盘种类的Metrics:

磁盘种类 最大IOPS 最大响应时间
ATA/IDE 70 15ms
FC/SAS 140~160 10ms
SSD/EFD 2500 1ms

 

更加详细的Metrics:

性能指标\硬盘类型 10K rpm 15K rpm Flash Drive NL-SAS
IOPS 150 180 3500 90
Bandwidth 6-24 MB/s 8-32 MB/s 100 MB/s 2.5-16 MB/s

 

博主目前的认识如下:

  • 硬盘接口类型有IDE, SATA, SCSI.
  • 硬盘类型分为机械和固态
  • 硬盘机柜有FC网络的和普通网线的网络

欢迎纠正和探讨.

 

参考资料

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IDE、SATA、SCSI、SAS、FC、SSD硬盘类型介绍

http://blog.csdn.net/tianlesoftware/article/details/6009110

ATA、SATA、SCSI、SAS、FC硬盘接口技术特点与区别

http://www.dz3w.com/info/interface/0078821.html


IDE,SCSI,SATA硬盘接口比较

http://www.51hei.com/chip/347.html





IDE / SATA 主要应用在PC和笔记本电脑

SCSI / SAS 主要应用于服务器


    目前硬盘最要分为3种。也即:IDE、SCSI、SATA。首先,这三个都是一种硬盘的接口标准。

        最初硬盘的通用标准即IDE(Integrated Device Electronics:电子集成驱动器),IDE经过不断的发展,除了开始的几个版本外,后续的几个版本都叫Ultra DMA,其中最快的是Ultra DMA133,速度达到了133M/s。而人们通常喜欢用ATA来称呼IDE硬盘,但是严格来讲这个称谓是不对的,因为从理论上来讲,IDE的范围比ATA更大,任何电子集成驱动器都属于IDE,甚至包括SCSI(Small Computer System Interface)。直到SATA的出现将ATA和IDE区分开来,SATA即Serial-ATA(串行ATA),而IDE则属于Parallel-ATA(并行ATA)。这样可以如此来区分:廉价便宜的是IDE,新兴快速的是SATA,稳定高价的是SCSI。下班对这三种接口进行解释。

        IDE(Intergrated Device Electronics)

        IDE一般是有扁平电缆连接的,一个扁平电缆可以连接2个IDE硬盘,而一个计算机一般提供2个扁平电缆,所以一般允许4块IDE硬盘。IDE经过多年的发展,成熟,廉价,稳定。一般老式的电脑中装的都是这种硬盘。目前2011主流的硬板已经是SATA硬盘了。IDE是平行传输的,而SATA是串行传输的。下边说一下SATA。

        SATA(Serial-ATA)

        SATA是串行ATA,是近些年的新兴技术,数据校验更为完整,传输速度也更快,快到什么程度呢?SATA1.0的标准已经达到150M/s了,至于后续的2.0和3.0,则是可以达到300M/S和600M/S的。总之SATA是一项新技术,在各个方面都比IDE更加出色,所以总的来讲,IDE迟早会被SATA完全取代的,只是时间问题而已。

        SCSI(Small Computer System Interface:小型计算机系统接口)

        SCSI的出现主要是由于原有IDE接口的硬盘转速比较低,传输效率比较慢。由于SCSI硬盘独立于系统总线工作,所以它的最大优点就在于系统的占用率低,当然它还有一些优点,转速高,传输速率快,更稳定。但也有一些缺点,价格高,安装没有IDE方便。

        有一点请注意,SCSI硬盘一般来讲只有服务器才用到的,在个人电脑上我们很少见到SCSI硬盘的存在。





IDE(Integrated Drive Electronics)即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
早期的IDE接口有两种传输模式,一个是PIO(Programming I/O)模式,另一个是DMA(Direct Memory Access)。虽然DMA模式系统资源占用少,但需要额外的驱动程序或设置,因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下,DMA模式由于执行效率较好,操作系统开始直接支持,而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始,就提供了对Ultra DMA 33的支持,提供了最大33MB/sec的的数据传输率,以后又很快发展到了ATA 66,ATA 100以及迈拓提出的ATA 133标准,分别提供66MB/sec,100MB/sec。只有迈拓自己才采用ATA 133标准,而日立(IBM),希捷和西部数据则都采用ATA 100标准,芯片组厂商中也只有VIA,SIS,ALi以及nVidia对此标准提供支持,芯片组厂商中英特尔则只支持ATA 100标准
IDE接口优点:价格低廉、兼容性强、性价比高
IDE接口缺点:数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少


SATA(Serial Advanced Technology Attachment)即(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口)。

SATA是Intel公司在IDF2000大会上推出的,该技术可以让用户拥有高效能的硬盘,却不必牺牲资料的完整性。SATA最大的优势是传输速率高。SATA的工作原理非常简单:采用连续串行的方式来实现数据传输从而获得较高传输速率。2003年发布SATA1.0规格提供的传输率就已经达到了150MB/s,不但已经高出普通IDE硬盘所提供的100MB/s(ATA100)甚至超过了133MB/s(ATA133)的最高传输速率。

SATA在数据可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同时对指令及数据封包进行循环冗余校验(CRC),不仅可检测出所有单bit和双bit的错误,而且根据统计学的原理,这样还能够检测出99.998%可能出现的错误。相比之下,PATA只能对来回传输的数据进行校验,而无法对指令进行校验,加之高频率下干扰甚大,因此数据传输稳定性很差。
除了传输速度、传输数据更可靠外,节省空间是SATA最具吸引力之处,更有利于机箱内部的散热,线缆间的串扰也得到了有效控制。不过SATA 1.0规范存在不少缺点,特别是缺乏对于服务器和网络存储应用所需的一些先进特性的支持。比如在多任务、多请求的典型服务器环境里面SATA1.0硬盘的确会有性能大幅度下降、可维护性不强、可连接性不好等等缺点。这时,SATA2.0的出现在这方面却得到了很好的补充
SATA、IDE比较:
SATA硬盘采用新的设计结构,数据传输快,节省空间,相对于IDE硬盘具有很多优势:
1 .SATA硬盘比IDE硬盘传输速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰传输速率。今后将达到300 MB/s和600 MB/s。到时我们将得到比IDE硬盘快近10倍的传输速率。
2. 相对于IDE硬盘的PATA40针的数据线,SATA的线缆少而细,传输距离远,可延伸至1米,使得安装设备和机内布线更加容易。连接器的体积小,这种线缆有效的改进了计算机内部的空气流动,也改善了机箱内的散热。
3. 相对于IDE硬盘系统功耗有所减少。SATA硬盘使用500毫伏的电压就可以工作。
4. SATA可以通过使用多用途的芯片组或串行——并行转换器来向后兼容PATA设备。由于SATA和PATA可使用同样的驱动器,不需要对操作系统进行升级或其他改变。
5. SATA不需要设置主从盘跳线。BIOS会为它按照1、2、3顺序编号。这取决于驱动器接在哪个SATA连接器上(安装方便)。而IDE硬盘需要设置通过跳线来设置主从盘。
6. SATA还支持热插拔,可以像U盘一样使用。而IDE硬盘不支持热插拔。


SCSI(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口,一种用于计算机和智能设备之间(硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等)系统级接口的独立处理器标准。 SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。
1.SCSI可支持多个设备,SCSI-2(FastSCSI)最多可接7个SCSI设备,WideSCSI-2以上可接16个SCSI设备。也就是说,所有的设备只需占用一个IRQ,同时SCSI还支持相当广的设备,如CD-ROM、DVD、CDR、硬盘、磁带机、扫描仪等。
2.SCSI还允许在对一个设备传输数据的同时,另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操作系统如Linux、WindowsNT中获得更高的性能。
3.SCSI占用CPU极低,确实在多任务系统中占有着明显的优势。由于SCSI卡本身带有CPU,可处理一切SCSI设备的事务,在工作时主机CPU只要向SCSI卡发出工作指令SCSI卡就会自己进行工作,工作结束后返回工作结果给CPU,在整个过程中,CPU均可以进行自身工作。
4.SCSI设备还具有智能化,SCSI卡自己可对CPU指令进行排队,这样就提高了工作效率。在多任务时硬盘会在当前磁头位置,将邻近的任务先完成,再逐一进行处理。
5.最快的SCSI总线有160MB/s的带宽,这要求使用一个64位的66MHz的PCI插槽,因此在PCI-X总线标准中所能达到的最大速度为80MB/s,若配合10,000rpm或15,000rpm转速的专用硬盘使用将带来明显的性能提升。
SCSI与IDE的比较:
1.IDE的工作方式需要CPU的全程参与,CPU读写数据的时候不能再进行其他操作,这种情况在Windows 95/NT的多任务操作系统中,自然就会导致系统反应的大大减慢。而SCSI接口,则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作,CPU就不必浪费时间进行等待,显然可以提高系统的整体性能。不过,现在的IDE接口为改善这个问题也做了很大改进,已经可以使用DMA模式而非PIO模式来读写,数据的交换由DMA通道负责,对CPU的占用可大大减小。尽管如此,比较SCSI和IDE在CPU的占用率,还是可以发现SCSI仍具有相当的优势。
2.SCSI的扩充性比IDE大,一般每个IDE系统可有2个IDE通道,总共连4个IDE设备,而SCSI接口可连接7—15个设备,比IDE要多很多,而且连接的电缆也远长于IDE。
3.虽然SCSI设备价格高些,与IDE相比,SCSI的性能更稳定、耐用,可靠性也更好。


FC(Fibre Channel)光纤通道。是一种跟SCSI 或IDE有很大不同的接口,它很像以太网的转换开头。以前它是专为网络设计的,后来随着存储器对高带宽的需求,慢慢移植到现在的存储系统上来了。光纤通道通常用于连接一个SCSI RAID(或其它一些比较常用的RAID类型),以满足高端工作或服务器对高数据传输率的要求。
光纤信道在硬件上依赖价格昂贵的FC交换器,一台只有最基本功能的8端口FC交换器起价就要30万元,1个FC端口的平均成本高达数万甚至十多万元,且每部要连接FC SAN的服务器都必须安装1片价格1千美元上下的FC HBA,部署一套FC SAN的费用非常高昂。使用者也必须具备FC协议相关知识才能有效管理,以致限制了FC SAN的普及。因此无论储存厂商如何宣扬SAN的好处,现实上能享用这些好处的企业相当有限。
FC与SCSI的比较:
最初是从SCSI开始的,它也是存储领域最为广泛的协议;SCSI的命令和数据,可以直接在SCSI接口中传输,也可以通过封装进行传输,比如用USB,FC等方式。由于在传统的SCSI接口中,其传输的距离有限;因此用FC来扩大传输距离就应运而生,从而封装SCSI的FC接口流行起来,物理上它只是加上的FC的电路,其核心的SCSI部分基本不做修改,因此软件上移植SCSI HBA到FC的HBA实现难度并不大。


SAS(Serial Attached SCSI),串行连接SCSI接口,串行连接小型计算机系统接口。
SAS是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同,都是采用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新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,提供与串行ATA (Serial ATA,缩写为SATA)硬盘的兼容性。
SAS技术还有简化内部连接设计的优势,存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备,而SAS连接技术将可以通过共用组件降低设计成本。
作为一种新的存储接口技术,SAS不仅在功能上可与Fibre Channel媲美,还具有兼容SATA的能力,因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。据唯实数工程师介绍,SAS的优势主要体现在:灵活性,可以兼容SATA,为用户节省投资;扩展性,一个SAS域最多可以直连16384个设备;性能卓越,点对点的架构使性能随端口数量增加而提高;更合理的电缆设计,在高密度环境中提供更有效的散热。衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标,即性能、可靠性、可扩展性和成本。回顾串行磁盘技术的发展历史,从光纤通道,到SATA,再到SAS,几种技术各有所长。光纤通道最早出现的串行化存储技术,可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要,但是价格居高不下;SATA硬盘成本倒是降下来了,但主要是用于近线存储和非关键性应用,毕竟在性能等方面差强人意;SAS应该算是个全才,可以支持SAS和SATA磁盘,很方便地满足不同性价比的存储需求,是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。






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