常见FC，SAS，SATA接口硬盘的区别

在选购硬盘阵列中，常常会涉及FC，SAS，SATA等多种不同类型的硬盘。作为数据存储最基本的介质——硬盘，其种类也越来越多。面对市场上这些主流类型的硬盘，它们又有什么不同呢？本文就对FC、SAS、SATA三种硬盘进行了比较。 一、 FC硬盘          FC硬盘是指采用FC-AL( Fiber Channel  Arbitrated  Loop，光纤通道仲裁环) 接口模式的磁盘。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口，为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。目前高端存储产品使用的都是FC接口的硬盘。          FC硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作，因此起名为光纤硬盘，现在也支持铜线物理通道。就像是IEEE-1394, Fibre Channel 实际上定义为SCSI-3标准一类，属于SCSI的同胞兄弟。作为串行接口FC-AL峰值可以达到2Gbits/s甚至是4Gbits/s。而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM。通过FC-loop可以连接127个设备，也就是为什么基于FC硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。          关于光纤硬盘以其的优越的性能、稳定的传输，在企业存储高端应用中担当重要角色。业界普遍关注的焦点在于光纤接口的带宽。最早普及使用的光纤接口带宽为1Gb，随后2Gb带宽光纤产品统治市场已经长达三年时间。现在的带宽标准是4Gb，目前普遍厂商都已经采用4Gb相关产品。8Gb光纤产品也将在不久的将来取代4Gb光纤成为市场主流。          4Gb是以2Gb为基础延伸的传输协议，可以向下兼容1Gb和2Gb，所使用的光纤线材、连接端口也都相同，意味着使用者在导入4Gb设备时，不需为了兼容性问题更换旧有的设备，不但可以保护既有的投资，也可以采取渐进式升级的方式，逐步淘汰旧有的2Gb设备。  二、 SAS硬盘          SAS 是Serial Attached SCSI的缩写，即串行连接SCSI。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。SAS是新一代的SCSI技术。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。          为保护用户投资，SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。过去由于SCSI、ATA分别占领不同的市场段，且设备间共享带宽，在接口、驱动、线缆等方面都互不兼容，造成用户资源的分散和孤立，增加了总体拥有成本。而现在，用户即使使用不同类型的硬盘，也不需要再重新投资，对于企业用户投资保护来说，实在意义非常。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。          SAS 使用的扩展器可以让一个或多个 SAS 主控制器连接较多的驱动器。每个扩展器可以最多连接 128 个物理连接，其中包括其它主控连接，其它 SAS 扩展器或硬盘驱动器。这种高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求，同时可以方便地支持多点集群，用于自动故障恢复功能或负载平衡。目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。同时有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。其实际使用性能足于光纤媲美。         由于SAS由SCSI发展而来，在主机端会有众多的厂商兼容。SAS采用了点到点的连接方式，每个SAS端口提供3Gb带宽，传输能力与4Gb光纤相差无几，这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力，同时也增加了系统的整体性能。在硬盘端，SAS协议的交换域能够提供16384个节点，而光纤环路最多提供126个节点。而兼容SATA硬盘所体现的扩展性是SAS的另一个显著优点，针对不同的业务应用范围，在硬盘端用户可灵活选择不同的存储介质，按需降低了用户成本。          在SAS接口享有种种得天独厚的优势的同时，SAS产品的成本从芯片级开始，都远远低于FC，而正是因为SAS突出的性价比优势，使SAS在硬盘接口领域，给光纤存储带来极大的威胁。 三、 SATA硬盘          传统的并行ATA（PATA）技术曾经在低端的存储应用中有过光辉的岁月，但由于自身的技术局限性，逐步被串行总线接口协议（Serial ATA，SATA）所替代。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。          从总线结构上，SATA 使用单个路径来传输数据序列或者按照bit来传输，第二条路径返回响应。控制信息用预先定义的位来传输，并且分散在数据中间，以打包的格式用开/关信号脉冲发送，这样就不需要另外的传输线。SATA带宽为16-bit。并行Ultra ATA总线每个时钟频率传输16bit数据，而SATA仅传输1bit，但是串行总线可以更高传输速度来弥补串行传输的损失。SATA将会引入1500Mbits/sec带宽或者1.5Gbits/sec带宽。由于数据用8b/10b编码，有效的最大传输峰值是150Mbytes/sec。      目前能够见到的有SATA-1，2和SATA-6G几种标准，对应的传输速度分别是150MB/s、300MB/s和6Gb/S。从速度这一点上，SATA已经远远把PATA硬盘甩到了后面。其次，从数据传输角度上，SATA比PATA抗干扰能力更强。此外，串口的数据线由于只采用了四针结构，因此相比较起并口安装起来更加便捷，更有利于缩减机箱内的线缆，有利散热。     尽管SATA在诸多性能上远远优越于PATA，甚至在某些单线程任务的测试中，表现出了不输于SCSI的性能，然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的，在面对多线程的传输任务时，相比SCSI硬盘，仍然显得力不从心。      当然，目前还有SATA接口的固态硬盘，下面是行业市场专家对SSD的观点，仅供大家参考！

     企业存储业务可能会严重向传统硬盘（而非固态硬盘）倾斜，但是，希捷副总裁和 APJ（亚太和日本区）总经理郑万成认为，最初围绕闪存质量的问题已经得到了解决，因此，固态硬盘将成为主流。在接受 Sana Khan 的随性采访时，郑表达了自己对极不稳定的存储业务的看法。 问：固态硬盘 (SSD) 将对企业存储市场产生怎样的影响？您认为 SSD 有可能取代传统硬盘吗？ 答：在企业市场中，SSD 绝对有存在的价值和空间。SSD 的卓越性能是显而易见的，与传统硬盘 (HDD) 相比，SSD 所具有的超快读取速度，这是 SSD 获得支持的另一个重要因素。与传统硬盘相比，SSD 消耗的电量也更低。但是，在短期内 HDD 的销量仍将继续占据存储市场的大部分份额，因为 SSD 在成为市场主流之前还有一些问题亟待解决。 问：具体存在哪些问题？ 答：我个人认为，SSD 与 HDD 之间不存在竞争，而是对 HDD 的一种补充；它将提升存储架构。在未来的三、五年内，闪存将不会真正取代传统内存。这主要是由于 SSD 技术的成本因素。另一个主要原因是企业需要较高的投资。我们现在谈论的是涉及千兆字节的数据。我们还需要牢记存储需求是特定于应用的。此外，SSD 适用于 0 级存储，并且对此类应用程序非常有效。其次，基于 DRAM 技术的硬盘成本更低。因此，目前闪存业务几乎不可能取代硬盘。 问：闪存业务是否该考虑降低价格了呢？ 答：成本必然会下降。这毫无疑问。目前，行业中已经出现了许多价格侵蚀的案例。根据历史看来，闪存业务一直不太稳定。价格波动是短期业务的基准，价格的总体趋势是在逐渐下降。问题是价格下降的速度到底会有多快。谁也无法预测在未来的一、两年内价格是否会下降 30%-40%。两年前，闪存市场的价格下降非常快，并且大肆宣传 SSD 将取代传统硬盘。但是，在过去的 6 个月，这种价格趋势已经发生逆转。 问：SSD 因其低发热量、低能耗和稳定的性能而在移动设备行业中的使用显著增加。那么将 SSD 应用于笔记本电脑不是更有意义？ 答：我不同意这个观点。在笔记本领域，SSD 技术的应用并没有任何显著的提高。事实上，与两年前相比，这种趋势却在下降。因为价位与业界的预期不相符。此外，性能也低于一般标准。在质量方面还存在很多问题。当人们支付更高的价格时，他们会期望得到更高质量的产品。如果综合考虑上述所有因素，这些因素将阻碍移动设备行业采用 SSD。 问：我们通常认为要从基于闪存的 SSD 硬盘中进行数据恢复非常困难。这是阻碍在移动和企业应用中采用 SSD 的决定性因素吗？ 答：坦白地说，我们并未遇到来自客户的任何反对异议。SSD 大多数情况下是因为其高昂的成本而受到苛责。这些产品并未体现出其高昂成本的价值。所有问题中最关键的问题是质量。在早期确实存在显著的质量问题，但是那些问题显著已显著降低。 问：有哪些方式可以增加 SSD 硬盘的容量？ 答：这个一个更适合与闪存制造商讨论的问题。因为他们才真正拥有该技术。这些半导体厂商正努力增加 SSD 的容量。他们的目标是增加容量的同时降低成本。他们计划每年增加 30% 的容量，从而使 SSD 具有更强的竞争力。 问：对最新推出的希捷 Pulsar，您有什么样的期许？ 答：希捷 Pulsar 是我们计划在基于闪存的 SSD 领域推出的系列产品的第一款产品。我们拥有 30 年的企业客户经验，我们的优势在于深刻了解客户的需求。目前，世界上有超过 90 个 SSD 制造商，但是其中大部分是基于消费者的公司，他们在企业领域经验不足甚至无任何经验。就我们而言，我们拥有与企业客户合作的经验，了解他们的需求并且已设计出我们下一代的 SSD 产品。

四、 三种硬盘的比较          对于用户来说：单纯比较硬盘并不一定是越贵的越好，关键是看是否适合自己的应用。另外单纯硬盘的硬盘接口协议也不是衡量一个存储系统性能指标的唯一要素，除了硬盘性能指标以外，存储系统的硬件设计，前端主机接口等性能指标也同样对存储系统的整体性能影响巨大。           如果需要应用于I/O负载较轻的应用比如文件共享、FTP、音频存储、数据备份等可以考虑基于SATA硬盘的阵列。如果I/O负载较重的FTP、VOD、EMAIL、Web、数据库应用，那么可以考虑基于SAS/FC硬盘的存储系统。