存储技术：SATA磁盘

编辑：豆瓣　    时间：2009-3-19    15:50:28 　来自：唯实数据恢复公司

摘要：据分析家们介绍，在传统的两级存储系统架构中，即在线的磁盘阵列和离线的磁带库之间又多了一级，即磁盘备份层。SATA磁盘作为光纤通道磁盘和磁带之外的另一种存储介质选择，因其相对低廉的价格，吸引了越来越多的企业用户，成为分层存储解决方案最有力的角逐者之一。
SATA磁盘的工作原理与FC磁盘、SCSI磁盘差不多，只不过SATA采用的是相对廉价的数据通讯接口标准，而且，部署磁盘阵列的费用相对也 低一些。由于价格非常吸引人，SATA在IT行业的应用普及度也在逐年攀升。但是，这种产品并不是尽善尽美的，它也存在着无法克服的缺点，比如说，数据访 问速度比较慢，不适合用于存储关键业务数据。不过，如果是作为二级存储系统的话，SATA磁盘绝对是第一选择方案，它能够提供颇为可观的存储容量，这是 FC磁盘和SCSI磁盘所不及的。
SATA技术是如何发展起来的？它的适用范围是什么？面向的客户群体为哪些？本月的“存储集锦”专栏将围绕着这些问题展开探讨。
SATA的定义
Serial ATA（简称SATA）是一种将磁盘连接到服务器的端口标准。顾名思义，它与目前广泛采用的IDE（Integrated Drive Electronics，电子集成驱动器）接口的磁盘产品最根本的不同在于：以前磁盘所有的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信，因而统称并行 ATA。而Serial ATA则是采用串行方式进行数据传输。[注：Serial ATA采用的是“序列式”结构，将若干位（bit）数据打包，然后采用比并行式更高的速度（约高出50%左右），以分组的形式将数据传输至主机。]
与并行信令（又称并行ATA或PATA）相比，SATA存在诸多优点，所以，自从上世纪80年代SATA技术诞生之后，就开始被广泛应用于磁盘产品。与PATA相比，SATA的优势主要体现在两个方面：线缆长度和数据完整性。
PATA的线缆长度只有18英寸（约45厘米），这使得在大型计算机设备中连接距离很长的两个连接点成了一个问题，因此导致特定的物理驱动器配 置模式无法执行。而且，PATA设备采用了两英寸宽的40针带形线缆，当塞入到服务器机架中时，非常容易阻挡计算机内部的空气流动，造成计算机局部区域温 度过高。再加上这些线缆很宽，很难被卷起来。使得富于创造性的配线方式变得无法实现。相比之下，SATA使用的连接线缆更细、更长并且更柔软。它们的长度 有1米，比普通的带形线缆更薄，而且采用6针连接器，使得安装更容易。SATA还支持热插拔磁盘，IT管理人员无需关闭服务器即可更换出现故障或存在问题 的磁盘。
此外，PATA还存在数据完整性保护问题，不错，它的确可提供循环冗余校验，但校验范围并没有扩展到普通的数据（比如说ATA命令数据）。众所 周知，并行ATA从来就不是针对事务处理密集型环境应用而设计的，因此，在这种环境中，为了确保数据的完整性，用户需要使用一切能够使用的纠错技术。而 SATA却可以提供对普通数据端到端的完整性检查。
接下来，再来看看SATA磁盘相对于FC磁盘和SCSI磁盘的优势吧。FC磁盘的数据传输率非常高，但价格也比较昂贵；作为最佳离线存储介质的 磁带，价格比较便宜，而且存储容量挺大，唯一美中不足的就是数据恢复过程太过缓慢。“SATA磁盘的价格比较便宜，无论是大中小型企业，都有能力负担得 起，”Taneja Group的创始人兼首席分析师Arun Taneja说，“它主要被用作二级存储解决方案，数据在上面存储的时间并不长，大约一个星期左右吧，只是为了满足短时间内的容灾恢复需要。”
Taneja还强调了一下，SATA的价格其实并不见得比磁带便宜，但是近年来磁盘的售价不断在下跌，基本已趋于平民化，如果计算整体拥有成本 （简称TCO，包括网络环境的软硬件采购成本、管理监督费用、技术支持费用和客户操作开销等多个方面）的话，SATA能够与磁带持平，甚至比磁带还便宜， 因为磁带经常会引起介质错误，维护和管理费用比较高。
重要的SATA磁盘制造商和主流产品
目前重要的SATA磁盘制造商有Maxtor Corp.、Seagate Technology LLP、Western Digital Corp.和Hitachi Data Systems Corp.。这类产品一般都采用直销的方式，如果用户想扩展磁盘阵列的存储容量，只需要直接购买更大的磁盘换上就可以了。当然，也有一些大型的存储设备供 应商会跟SATA磁盘制造商签置转售协议，将SATA磁盘应用于其发布的存储解决方案当中。
SATA磁盘被广泛地应用于桌面计算机和笔记本电脑、服务器和磁盘子系统。SATA磁盘的设计初衷是为了提供超大容量的存储空间，而不是较高的 随机访问速度，所以，它的转速只有FC磁盘和SCSI磁盘的一半，也就不足为奇了。“SATA磁盘使用的原材料和零部件都是比较便宜和低廉的，所以，无论 是转速、可靠性，还是产品寿命，都比不上FC磁盘或SCSI磁盘，”Taneja评价说。不过，这是个信息爆炸的时代，全球新生产出的数据量正在突飞猛进 地增长，“即使是经济实力最雄厚的大型集团公司，也不可能将所有的应用信息数据都存储于高端的磁盘产品中，开销实在太大了。现在的大多数中大型企业都通过 SATA磁盘阵列来存放内部的非关键业务数据，”Taneja分析说。
技术创新和发展趋势
目前容量大约是FC磁盘的3倍以上的SATA磁盘，其价格却只有前者的四分之一，论起性价比之高，确实令人咋舌。
Evaluator Group公司的股东兼首席分析师Randy Kerns也认为SATA磁盘适合用于构筑一些对性能要求不高的磁盘阵列存储系统，不过，他还补充了一点，每个企业应该根据自己的实际情况来选择存储设 备，不要因为SATA磁盘的价格比FC磁盘/SCSI磁盘便宜而选择它，因为，SATA磁盘阵列存在一个很大的缺陷：需要控制数据的存储位置。日后系统维 护起来会有点儿麻烦。
“如果在单一的SATA磁盘阵列存储环境下，一切 都OK，数据的存储位置并不需要人工干预，在这种情况下，企业选择SATA磁盘产品，相对比较省钱，”Kerns介绍说。“但是，如果属于异构存储环境， 高性能的磁盘与低性能的磁盘混合在一起组成了磁盘阵列，在这种情况下，只有靠网络管理员人工控制数据的摆放位置了。除非他们能够找到一种可自动分配存储位 置的智能工具，否则，自己动手是免不了的。这样一来，网络的管理成本将会大幅上升，因此增加的费用也许远远地超过了购买SATA磁盘所省下来的钱。”
据Kerns介绍，目前SATA技术最新的发展方向是NCQ（原生命令排序，指可以排列磁盘所接收到的指令以改进性能）。NCQ，可以被认为是 一种使磁盘变得“更聪明”的方法。典型的磁盘完全根据它收到的数据顺序来读取和写入，并把它们一个接一个地存起来。NCQ则允许磁盘保存一个命令的缓存 （或队列），将所接收的指令进行动态重排序，而排序的目的则在于让磁头能集中寻址，减少磁头不必要的来回寻址以缩短整体用时，由此获得更快的磁盘性能和对 磁盘本身更小的损耗。根据个人经验，NCQ使得磁盘能够运行得明显比非NCQ磁盘更快，特别是在多任务（即大量随机寻址的操作）的时候，就会体现出优势。
而Taneja则认为，SATA技术还有可能朝着另一个趋势发展：在不久的将来，SATA将会从速度和可靠性两方面向FC磁盘和SCSI磁盘靠 拢，目前已经有一些厂商（如Sierra Logic Inc.、Ario Data Networks.）开始研制新的芯片技术。Sierra Logic称之为硅记忆体存储路由器（Silicon Storage Router）。它其实是设置在SATA磁盘和RAID控制器之间的一块芯片，具备光纤通道的某些性能，比如说可扩展的路由、全路径冗余（full- path redundancy）等等。该产品的设计主旨是为了大幅度地提高SATA磁盘的可靠性，使其替代FC/SCSI成为一级存储选择方案。
此外，还有几家存储厂商，比如说Marvell Technology Group Ltd.、Broadcom Corp.和PMC-Sierra Inc.，也开始着手研制基于芯片的磁盘产品。
Taneja认为，如果这种技术真的能够研制出来的话，将会为SATA被广泛应用于大型企业商务运作铺平道路。“在SATA磁盘内嵌入成本不高 的芯片，产品价格并不会上浮多少，却可以大大地缩短SATA磁盘与FC磁盘/SCSI磁盘之间的性能差距，这种设想也许在未来的一两年内就能够实现，” Taneja介绍说。
 

来源：zdnet