硬盤接口知多少?

做虛擬化,肯定要做存儲,而做存儲肯定要接觸硬盤的接口設置。存儲方式決定了虛擬化系統速度,數據的安全性,是否可以使用共享存儲,當出現主機硬件故障可以快速在其他主機啟動等等的問題。因此寫本文是為了自己熟悉硬盤的知識。之前對此有所欠缺。

我們平時肯定會聽說IDE SATA SAS SCSI iSCSI SSD AHCI等等的名詞,那么這些都是什么意思呢?安裝windows7或者XP系統時候經常會出現藍屏報錯,查詢資料都會說修改下硬盤接口或者關閉AHCI模式。

硬盤接口

1. IDE接口

IDE(集成磁盤電子接口,Integrated Device Electronics)接口就是PATA接口,指硬盤與主板間連接的方式。不過IDE不僅指接口形式,主要還指硬盤的形式,即IDE硬盤,但人們習慣用IDE來統稱PATA接口類的硬盤。而PATA接口單純指硬盤的接口形式,即“并行接口,與之對應的是SATA(串行接口)。其實PATA接口(并行接口)與SATA(串行接口)的硬盤的嚴格上說都是IDE硬盤,只是人們習慣上用 IDE←→SATA 或者 PATA←→SATA 來對比區分而已。如果說“PATA接口的IDE硬盤"和“SATA接口的IDE硬盤”會更準確點。
作為電腦中最重要的數據存儲設備和數據交換媒介,硬盤傳輸速率的快慢直接影響了系統的運行速度。不同類型的硬盤,其傳輸速率往往差別很大。現在主流硬盤主要有三種:按照不同的接口可以分為并口ATA硬盤(即IDE硬盤)、SCSI硬盤(其實已經在逐步被SAS取代)和Serial ATA硬盤。

IDE接口硬盤

關于速率的知識

1.硬盤的內部數據傳輸率 :內部數據傳輸率是磁頭到硬盤的高速緩存之間的數據傳輸速度,這可以說是影響硬盤整體性能的關鍵,一般取決于硬盤的盤片轉速和盤片數據線密度。在這項指標中常常使用MB/s或Mbps為單位,這是兆位/秒的意思,如果需要轉換成MB/s(兆字節/秒),就必須將Mbps數據除以8。例如有的硬盤給出最大內部數據傳輸率為240Mbps,但如果按MB/s計算就只有30MB/s。由此可以看出目前硬盤作為電腦的瓶頸,其病根還在于硬盤的內部數據傳輸率上。
2.硬盤的外部數據傳輸率 :指從硬盤緩沖區讀取數據的速率。它與硬盤的接口類型是直接掛鉤的,因此在廣告或硬盤特性表中常以數據接口速率代替,單位為MB/s如我們平常所說的ATA100/133硬盤。
3 . 光驅的傳輸速率:通常光驅傳輸速率的高低取決于光驅的倍速,如16X DVD、52X的CD-ROM,一般情況下光驅的倍速越高,數據傳輸也就越快。那么“倍速”是個什么概念呢?原來很早以前CD-ROM的傳輸速率很低,每秒只能傳送150KB字節,即最初光驅的速率為150KB/s,這就是1X(單倍速)的CD-ROM光驅。后來隨著CD-ROM光驅技術的日新月異,其速率越來越快,為了區分不同速率的光驅,于是把最初的150KB/s作為基準進行衡量得到相應的倍速值。如50X的CD-ROM就是指其傳輸的速度是1X光驅的50倍即其速率為50×150KB/s=7500KB/s。而現在流行的DVD-ROM的速率算法也基本相同,只不過DVD-ROM的單倍速率要比CD-ROM高得多,一倍速的DVD-ROM速率理論上可以達到1358KB/s,由此我們可以算出現在流行的16倍速DVD-ROM的速度應該是1358KB/s×16=21728KB/s。

2. SATA接口

Serial ATA 硬盤就是我們常說的串口硬盤,它采用點對點的方式實現了數據的分組傳輸從而帶來更高的傳輸效率。Serial ATA 1.0版本硬盤的起始傳輸速率就達到150MB/s,而Serial ATA 3.0版本將實現硬盤峰值數據傳輸率為600MB/s,從而最終解決硬盤的系統瓶頸問題。SATA是一種電腦總線,主要功能是用作主板和大量存儲設備(如硬盤及光盤驅動器)之間的數據傳輸之用。使我們現在使用最常見的硬盤接口。

SATA接口硬盤
接口針腳功能

eSATA接頭與SATA接頭的差別
雖然SATA具備了熱插拔的規范,但連接纜線多是設計給內接式硬盤使用,最大插拔次數僅約200次,超過此插拔數目,纜線接頭便會劣化,甚至有可能造成硬盤的損壞,即使是針對外接應用的eSTAT纜線,其插拔次數依然僅約2,500次左右,與USB界面相比差距甚遠,不過這方面牽涉到纜線材質與成本之間的關連,雖然理論上可以達到更高的插拔次數,但是售價能否被消費者接受也是關鍵。而SATA纜線雖然在寬度上占盡優勢,但是長度被限制在2米以內,這對部分應用來說,也是個相當大的限制,不過這點可以藉由xSATA來加以解決。
ATA、IDE比較:
SATA硬盤采用新的設計結構,數據傳輸快,節省空間,相對于IDE硬盤具有很多優勢:
1 .SATA硬盤比IDE硬盤傳輸速度高。目前SATA可以提供150MB/s的高峰傳輸速率。今后將達到300 MB/s和600 MB/s。到時我們將得到比IDE硬盤快近10倍的傳輸速率。
2. 相對于IDE硬盤的PATA40針的數據線,SATA的線纜少而細,傳輸距離遠,可延伸至1米,使得安裝設備和機內布線更加容易。連接器的體積小,這種線纜有效的改進了計算機內部的空氣流動,也改善了機箱內的散熱。
3. 相對于IDE硬盤系統功耗有所減少。SATA硬盤使用500毫伏的電壓就可以工作。

  1. SATA可以通過使用多用途的芯片組或串行——并行轉換器來向后兼容PATA設備。由于SATA和PATA可使用同樣的驅動器,不需要對操作系統進行升級或其他改變。
    5. SATA不需要設置主從盤跳線。BIOS會為它按照1、2、3順序編號。這取決于驅動器接在哪個SATA連接器上(安裝方便)。而IDE硬盤需要設置通過跳線來設置主從盤。
    6. SATA還支持熱插拔,可以像U盤一樣使用。而IDE硬盤不支持熱插拔。

3. SAS接口

SAS是新一代的SCSI技術,和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同,都是采用串行技術以獲得更高的傳輸速度,并通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是并行SCSI接口之后開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性,提供與串行ATA (Serial ATA,縮寫為SATA)硬盤的兼容性。

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4. SCSI接口

SCSI(Small Computer System Interface)小型計算機系統接口,一種用于計算機和智能設備之間(硬盤、軟驅、光驅、打印機、掃描儀等)系統級接口的獨立處理器標準。 SCSI是一種智能的通用接口標準。它是各種計算機與外部設備之間的接口標準。
1.SCSI可支持多個設備,SCSI-2(FastSCSI)最多可接7個SCSI設備,WideSCSI-2以上可接16個SCSI設備。也就是說,所有的設備只需占用一個IRQ,同時SCSI還支持相當廣的設備,如CD-ROM、DVD、CDR、硬盤、磁帶機、掃描儀等。
2.SCSI還允許在對一個設備傳輸數據的同時,另一個設備對其進行數據查找。這就可以在多任務操作系統如Linux、WindowsNT中獲得更高的性能。
3.SCSI占用CPU極低,確實在多任務系統中占有著明顯的優勢。由于SCSI卡本身帶有CPU,可處理一切SCSI設備的事務,在工作時主機CPU只要向SCSI卡發出工作指令SCSI卡就會自己進行工作,工作結束后返回工作結果給CPU,在整個過程中,CPU均可以進行自身工作。
4.SCSI設備還具有智能化,SCSI卡自己可對CPU指令進行排隊,這樣就提高了工作效率。在多任務時硬盤會在當前磁頭位置,將鄰近的任務先完成,再逐一進行處理。
5.最快的SCSI總線有160MB/s的帶寬,這要求使用一個64位的66MHz的PCI插槽,因此在PCI-X總線標準中所能達到的最大速度為80MB/s,若配合10,000rpm或15,000rpm轉速的專用硬盤使用將帶來明顯的性能提升。

SCSI硬盤
SCSI硬盤

5. FC[Fibre Channel](光纖通道)

FC(Fibre Channel)光纖通道。是一種跟SCSI 或IDE有很大不同的接口,它很像以太網的轉換開頭。以前它是專為網絡設計的,后來隨著存儲器對高帶寬的需求,慢慢移植到現在的存儲系統上來了。光纖通道通常用于連接一個SCSI RAID(或其它一些比較常用的RAID類型),以滿足高端工作或服務器對高數據傳輸率的要求。
光纖信道在硬件上依賴價格昂貴的FC交換器,一臺只有最基本功能的8端口FC交換器起價就要30萬元,1個FC端口的平均成本高達數萬甚至十多萬元,且每部要連接FC SAN的服務器都必須安裝1片價格1千美元上下的FC HBA,部署一套FC SAN的費用非常高昂。使用者也必須具備FC協議相關知識才能有效管理,以致限制了FC SAN的普及。因此無論儲存廠商如何宣揚SAN的好處,現實上能享用這些好處的企業相當有限。

規范協議

1. AHCI

所謂AHCI,全稱是Advanced Host Controller Interface,即高級主機控制接口,只有開啟了AHCI模式,才能使用存儲驅動程序中的高級串行ATA功能,比如NCQ全速命令隊列和熱插拔技術。但是根據實測AHCI速率提高不是太明顯。
現在計算機安裝win7或者xp系統出現藍屏報錯7B大部分和此有關,只有關閉或者開啟即可

2. iSCSI

iSCSI技術是一種由IBM公司研究開發的,是一個供硬件設備使用的可以在IP協議的上層運行的SCSI指令集,這種指令集合可以實現在IP網絡上運行SCSI協議,使其能夠在諸如高速千兆以太網上進行路由選擇。iSCSI技術是一種新儲存技術,該技術是將現有SCSI接口與以太網絡(Ethernet)技術結合,使服務器可與使用IP網絡的儲存裝置互相交換資料。

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