Интерфейсы подключения жестких дисков: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA. Интерфейс SAS: история, примеры организации хранения

Интерфейс SAS(Serial Attached SCSI) - последовательный интерфейс подключения жестких дисков, пришедший на смену параллельного SCSI-интерфейса. Жесткие диски с интерфейсом SAS предназначены для использования в серверных системах.

Как видно из названия, SAS является родственником SCSI и функционально представляет собой логический протокол своего предшественника, положенный на электрическую и механическую часть последовательного интерфейса SATA.

В сочетании с новой системой адресации это позволяет подключать до 128 устройств на один порт и иметь до 16256 устройств на контроллере.

Выпускающиеся в данный момент SAS контроллеры и жёсткие диски поддерживают скорость передачи данных 300Мбайт/c. Устройства версии SAS-2 будут передавать данные со скоростью до 600Мбайт/с.

История создания

В 2002 г. комитет T10 предложил новый протокол SAS, в котором были устранены вышеописанные недостатки. Соединение "точка-точка" обеспечило выделенную полосу пропускания для каждого диска, предельная длина кабеля составляет до 8м на один порт (увеличивается с помощью SAS-расширителей), количество адресуемых устройств в одном домене возросло до 16 256, вместо ручной установки ID используются уникальные номера (WWN - World Wide Number), присваиваемые каждому из них еще на этапе производства. Разъемы для внешних SAS-устройств рассчитаны на подключение до четырех накопителей и обеспечивают полосу пропускания 1,2Гбит/с в одном направлении. Также в SAS-интерфейсе была обеспечена полная поддержка горячего подключения и сортировка очереди команд.

Стандарты SAS

Набор стандартов SAS (Serial Attached SCSI) включает:

· уровень приложений: SCSI, ATA, SMP (Serial Management Protocol);

· транспортный уровень: SSP (Serial SCSI Protocol), STP (Serial ATA Tunneling Protocol, подключение SATA устройств к SAS HBA через расширитель (expander)), SMP (Serial Management Protocol, поддержка расширителей SAS);

· SAS port layer;

· уровень соединения: общая часть и SSP, STP, SMP;

· SAS phy: согласование скорости (замедление вставкой наполнителей); кодировка (8b10b как в FC и Ethernet); можно объединять в "широкий" (2x, 3x, 4x) порт в HBA/RAID или расширителе; скорость: SAS-1 - 3Гбит/с (300Мбайт/с), SAS-2 - 6Гбит/с (600Мбайт/с) ;

· физический уровень: обеспечивается полный дуплекс; кабели и разъёмы; одиночный внутренний разъём совместим с SATA устройствами, но не наоборот (SAS устройства нельзя подключать к SATA контроллеру); внешние и групповые разъёмы (wide port, несколько phy); в SAS-2 введён период адаптации при подключении устройства (training, позволяет увеличить длину кабеля до 6м); в SAS-2.1 введены активные кабели (встроенная микросхема позволяет уменьшить толщину кабеля и увеличить длину кабеля до 30м); оптический кабель - до 100м; разъём miniSAS x4 обеспечивает питание активного кабеля; внешние miniSAS x4 кабели имеют различные разъёмы для входных и выходных портов; в SAS-2.1 добавлены внешние miniSAS 8x и внутренние miniSAS 8x разъёмы.

Собственно под протоколом передачи данных SAS подразумевается сразу три протокола:

1) последовательный SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), передающий команды SCSI;

2) управляющий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), передающий управляющую информацию на расширители;

3) туннельный протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), устанавливает соединение, которое позволяет передавать команды SATA.

Благодаря использованию этих трех протоколов интерфейс SAS полностью совместим с уже существующими SCSI приложениями, управляющим ПО и устройствами SATA.

Такая мультипротокольная архитектура, в сочетании с физической совместимостью разъемов SAS и SATA, делает технологию SAS универсальным связующим звеном между устройствами SAS и SATA.

Разъемы SAS

Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как накопители SAS, так и накопители SATA и таким образом использовать систему либо для жизненно важных приложений, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, либо для более экономичных приложений с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Набор команд SATA является подмножеством набора команд SAS, что обеспечивает совместимость устройств SATA и контроллеров SAS. Однако SAS накопители не могут работать с контроллером SATA, поэтому они снабжены специальными ключами на разъемах, чтобы исключить вероятность неверного подключения.

Разъем SFF-8482 - внутренний коннектор для подключения стандартного жесткого диска горячей замены с SAS интерфейсом (так же можно подключить диск и с SATA интерфейсом). Через коннектор помимо данных подается питание для жесткого диска.

Разъем SFF-8484 - переходник, позволяющий подключать объединительную панель или корзину с разъемом SFF-8484 к контроллеру. Для 2 или 4 устройств.

Разъем SFF-8470 - внешний разъём с высокой плотностью контактов. Позволяет подключить до 4 устройств. Разъём типа Infiniband.

Разъем SFF-8087 - внутренний разъем mini-SAS для подключения до 4 устройств.

Разъем SFF-8088 - внешний разъем mini-SAS для подключения до 4 устройств

Почему SAS?

Интерфейс Serial Attached SCSI - это не просто последовательная реализация протокола SCSI. В нём реализовано намного больше, чем простой перенос функций SCSI, таких как TCQ (Tagged Command Queuing, тэгированная очередь команд), через новый разъём. Если бы нам была нужна наибольшая простота, то тогда мы бы использовали интерфейс Serial ATA (SATA), являющийся простым соединением "точка-точка" между хостом и конечным устройством, таким как жёсткий диск.

Но SAS базируется на объектной модели, определяющей "домен SAS” - систему доставки данных, которая может включать в себя опциональные экспандеры (expander) и конечные устройства SAS, такие как жёсткие диски и host-адаптеры (host bus adapters, HBA). В отличие от SATA, устройства SAS могут иметь несколько портов, каждый из которых может использовать несколько физических соединений, чтобы обеспечивать более скоростные (широкие) подключения SAS. Кроме того, к любой определённой цели могут обращаться несколько инициаторов, а длина кабеля может составлять до восьми метров (для первого поколения SAS) против одного метра у SATA. Вполне понятно, что это обеспечивает немало возможностей для создания высокопроизводительных или избыточных решений хранения данных. Кроме того, SAS поддерживает протокол SATA Tunneling Protocol (STP), позволяющий подключать к SAS-контроллеру устройства SATA.

Стандарт SAS второго поколения увеличивает скорость соединения с 3 до 6 Гбит/с. Данный прирост скорости очень важен для сложных окружений, где требуется высокая производительность из-за высокоскоростных хранилищ. Новая версия SAS также призвана снизить сложность прокладки кабелей, а также число соединений на Гбит/с пропускной способности, увеличивая возможную длину кабелей и улучшая работу экспандеров (разбиение на зоны и автоматическое обнаружение). Чуть ниже мы поговорим об этих изменениях в деталях.

Увеличение скорости SAS до 6 Гбит/с

Чтобы донести преимущества SAS до более широкой аудитории, SCSI Trade Association (SCSI TA) представила учебник по технологии SAS на конференции Storage Networking World Conference, которая прошла чуть раньше в этом году в Орландо (США, Флорида). Так называемый SAS Plugfest, где демонстрировалась работа SAS на 6 Гбит/с, совместимость и функции, прошёл ещё раньше в ноябре 2008 года. LSI и Seagate стали первыми на рынке, кто представил "железо", совместимое с SAS на 6 Гбит/с, но остальные производители тоже должны вскоре подтянуться. В нашей статье мы рассмотрим текущее состояние технологий SAS и некоторые новые устройства.

Функции и основы SAS

Фундаментальные основы SAS

В отличие от SATA, интерфейс SAS работает на основе полного дуплекса, предоставляя полную пропускную способность в обоих направлениях. Как уже упоминалось ранее, соединения SAS всегда устанавливаются через физические подключения, используя уникальные адреса устройств. Напротив, SATA может адресовать только номера портов.

Каждый адрес SAS может содержать несколько интерфейсов физического уровня (PHY), что позволяет создавать более широкие подключения через InfiniBand (SFF-8470) или кабели mini-SAS (SFF-8087 и -8088). Обычно четыре интерфейса SAS с одним PHY на каждом объединяются в один широкий интерфейс SAS, который уже подключается к SAS-устройству. Связь может осуществляться и через экспандеры, которые работают больше как коммутаторы, нежели как устройства SAS.

Такие функции, как разбиение по зонам (zoning) теперь позволяют администраторам привязывать конкретные устройства SAS к инициаторами. Именно здесь будет полезна увеличенная пропускная способность SAS 6 Гбит/с, поскольку у четырёхканального соединения теперь будет в два раза большая скорость. Наконец, устройства SAS могут даже иметь несколько адресов SAS. Поскольку накопители SAS могут использовать два порта, с одним PHY на каждом, то накопитель может иметь два адреса SAS.

Соединения и интерфейсы

Нажмите на картинку для увеличения.

Адресация соединений SAS происходит через порты SAS, используя SSP (Serial SCSI Protocol), но связь на нижнем уровне от PHY до PHY осуществляется, используя одно или несколько физических соединений по причинам увеличения пропускной способности. SAS использует кодирование 8/10 бит, чтобы преобразовывать 8 бит данных в 10-символьные передачи в целях восстановления синхронизации, баланса DC и определения ошибок. В итоге мы получаем эффективную пропускную способность 300 Мбайт/с для режима передачи 3 Гбит/с и 600 Мбайт/с для подключений 6 Гбит/с. Технологии Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire и другие работают по схожей схеме кодирования.

Интерфейсы питания и данных SAS и SATA очень похожи друг на друга. Но если у SAS интерфейсы данных и питания объединены в один физический интерфейс (SFF-8482 на стороне устройства), то SATA требует двух раздельных кабелей. Зазор между контактами питания и данных (см. иллюстрацию выше) в случае SAS закрыт, что не позволяет подключать устройство SAS к контроллеру SATA.

С другой стороны, устройства SATA могут прекрасно работать на инфраструктуре SAS благодаря STP или в "родном" режиме, если не используются экспандеры. STP добавляет дополнительную задержку при прохождении через экспандеры, поскольку им нужно устанавливать соединение, что происходит медленнее, нежели прямая связь SATA. Впрочем, задержки всё равно очень малы.

Домены, экспандеры

Домены SAS можно представить в виде древовидных структур наподобие сложных сетей Ethernet. Экспандеры SAS могут работать с большим количеством SAS-устройств, но они используют принцип коммутации каналов, а не более распространённую коммутацию пакетов. Некоторые экспандеры содержат в себе устройства SAS, другие - нет.

SAS 1.1 распознаёт граничные экспандеры (edge expander), которые позволяют инициатору SAS связываться с до 128 дополнительными адресами SAS. В домене SAS 1.1 можно использовать только два граничных экспандера. Впрочем, один экспандер расширения (fanout expander) может подключать до 128 граничных экспандеров, что существенно увеличивает возможности инфраструктуры вашего решения SAS.

Нажмите на картинку для увеличения.

По сравнению с SATA интерфейс SAS может показаться сложным: разные инициаторы обращаются к целевым устройствам через экспандеры, что подразумевает прокладку соответствующих маршрутов. SAS 2.0 упрощает и улучшает прокладку маршрутов.

Следует помнить, что SAS запрещает петли или множественные пути. Все соединения должны быть "точка-точка" и эксклюзивными, но сама по себе архитектура подключений хорошо масштабируется.

Новые функции SAS 2.0: экспандеры, производительность

	SAS 1.0/1.1
Функция	Сохраняет наследственную поддержку SCSI Совместим с SATA	Совместим с 3 Гбит/с Улучшенная скорость и прохождение сигналов Управление зонами Улучшенная масштабируемость
Функции хранилищ	RAID 6 Малый форм-фактор HPC Накопители SAS большой ёмкости Замена Ultra320 SCSI Выбор: SATA или SAS Blade-серверы	RAS (защита данных) Безопасность (FDE) Поддержка кластеров Поддержка более крупных топологий SSD Виртуализация Внешние хранилища Размер сектора 4K
Скорость передачи данных и пропускная способность кабеля	4 x 3 Гбит/с (1,2 Гбайт/с)	4 x 6 Гбит/с (2,4 Гбайт/с)
Тип кабеля	Медь	Медь
Длина кабеля	8 м	10 м

Зоны экспандера и автоматическая конфигурация

Граничные (edge) и расширяющие (fanout) экспандеры практически остались в истории. Это часто связывают с обновлениями в SAS 2.0, но причина на самом деле кроется в зонах SAS, появившихся в 2.0, которые позволяют убрать разделение между граничными и расширяющими экспандерами. Конечно, зоны обычно реализуются специфически для каждого производителя, а не как единый индустриальный стандарт.

По сути, теперь на одной инфраструктуре доставки информации можно располагать несколько зон. Это значит, что к целям (накопителям) в хранилище могут обращаться разные инициаторы через один и тот же экспандер SAS. Сегментация домена выполняется через зоны, доступ осуществляется эксклюзивным образом.

Жесткий диск для сервера, особенности выбора

Жесткий диск - это самый ценный компонент в любом компьютере. Ведь на нем хранится информация, с которой работает компьютер и пользователь, в том случае, если речь идет о персональном компьютере. Человек, каждый раз садясь за компьютер, рассчитывает на то, что сейчас пробежит экран загрузки операционной системы, и он приступит к работе со своими данными, которые выдаст «на гора» из своих недр винчестер. Если же речь идет о жестком диске, или даже об их массиве в составе сервера, то таких пользователей, которые рассчитывают получить доступ к личным, или же рабочим данным, - десятки, сотни и тысячи. И вся их спокойная работа или же отдых и развлечения зависит от этих устройств, которыепостоянно хранят в себе данные. Уже из этого сравнения видно, что запросы к жестким дискам домашнего и промышленного класса предъявляются неравнозначные - в первом случае с ним работает один пользователь, во втором - тысячи. Получается, что второй жесткий диск должен быть надежнее, быстрее, устойчивей первого во много раз, ведь с ним работают, на него надеются множество пользователей. В этой статье будут рассмотрены типы используемых в корпоративном секторе жестких дисков и особенности их конструкции, позволяющие добиться высочайшей надежности и производительности.

SAS и SATA диски - такие похожие и такие разные

До недавнего времени, стандарты жестких дисков промышленного класса и бытового, различались значительно, и были несовместимы - SCSI и IDE, в настоящее время ситуация изменилась - на рынке в подавляющем большинстве находятся жесткие диски стандарта SATA и SAS (Serial Attached SCSI). Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору и совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как высокоскоростные, но при этом небольшой емкости, (на момент написания статьи - до 300 Гб) накопители SAS, так и менее скоростные, но в разы более емкие, накопители SATA (на момент написания статьи до 2 Тб). Таким образом, в одной дисковой подсистеме можно объединить жизненно важные приложения, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, и более экономичные приложения с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

То есть, к разьемам SAS можно подключить как SAS устройства, так и SATA, а к разъемам SATA подключаются лишь SATA устройства.

SAS и SATA - высокая скорость и большая емкость. Что выбрать?

SAS-диски, пришедшие на смену дискам SCSI полностью унаследовали их основные характеризующие винчестер свойства: скорость вращения шпинделя (15000 rpm) и стандарты объема (36,74,147 и 300 Гб). Тем не менее, сама технология SAS значительно отличается от SCSI. Коротко рассмотрим основные отличия и особенности:Интерфейс SAS использует соединение «точка-точка» — каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом, в отличие от него, SCSI работает по общей шине.

SAS поддерживает большое количество устройств (> 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине.

SAS интерфейс поддерживает скорость передачи данных между устройствами на скоростях 1,5; 3; 6 Гб/с, в то время как у интерфейса SCSI скорость шины не выделена на каждое устройство, а делится между ними.

SAS поддерживает подключение более медленных устройств с интерфейсом SATA.

SAS конфигурации значительно легче в монтаже, установке. Такая система проще масштабируется. Кроме того, SAS винчестеры унаследовали надежность жестких дисков SCSI.

При выборе дисковой подсистемы - SAS или SATA нужно руководствоваться тем, какие функции будут выполняться сервером или рабочей станцией. Для этого нужно определиться со следующими вопросами:

1. Какое количество одновременных разноплановых запросов будет обрабатывать диск? Если большое - Ваш однозначный выбор - диски SAS. Так же, если Ваша система будет обслуживать большое количество пользователей - выбирайте SAS.

2. Какое количество информации будет храниться на дисковой подсистеме Вашего сервера или рабочей станции? Если более 1-1,5 Тб - стоит обратить внимание на систему на базе SATA винчестеров.

3. Каков бюджет, выделяемый на покупку сервера или рабочей станции? Следует помнить, что помимо SAS дисков потребуется SAS контроллер, который тоже нужно учитывать.

4. Планируете ли вы, в последствие, рост объема данных, рост производительности или усиление отказоустойчивости системы? Если да, то Вам понадобиться дисковая подсистема на базе SAS, она проще масштабируется и более надежна.

5. Ваш сервер будет работать с критически важными данными и приложениями - Ваш выбор - SAS диски, рассчитанные на тяжелые условия эксплуатации.

Надежная дисковая подсистема, это не только качественные жесткие диски именитого производителя, но и внешний дисковый контроллер. О них пойдет речь в одной из следующих статей. Рассмотрим диски SATA, какие разновидности этих дисков бывают и какие следует использовать при построении серверных систем.

SATA диски: бытовой и промышленный сектор

SATA диски, используемые повсеместно, от бытовой электроники и домашних компьютеров до высокопроизводительных рабочих станций и серверов, различаются на подвиды, есть диски для использования в бытовой технике, с низким тепловыделением, энергопотреблением, и как следствие, заниженной производительностью, есть диски - среднего класса, для домашних компьютеров, и есть диски для высокопроизводительных систем. В этой статье мы рассмотрим класс винчестеров для производительных систем и серверов.

Эксплуатационные характеристики

	HDD серверного класса	HDD desktop класса
Скорость вращения	7,200 об/мин (номинальная)	7,200 об/мин (номинальная)
Объем кэша
Среднее время задержки	4,20 мс (номинальное)	6,35 мс (номинальное)
Скорость передачи данных
Чтение из кэша накопителя (Serial ATA)	максимум 3 Гб/с	максимум 3 Гб/с
Физические характеристики
Емкость после форматирования	1 000 204 МБ	1 000 204 МБ
Емкость
Интерфейс	SATA 3 Гб/с	SATA 3 Гб/с
Кол-во доступных пользователю секторов	1 953 525 168	1 953 525 168
Габариты
Высота	25,4 мм	25,4 мм
Длина	147 мм	147 мм
Ширина	101,6 мм	101,6 мм
	0,69 кг	0,69 кг
Ударопрочность
Ударопрочность в рабочем состоянии	65G, 2 мс	30G; 2 мс
Ударопрочность в нерабочем состоянии	250G, 2 мс	250G, 2 мс
Температура
В рабочем состоянии	от -0° C до 60° C	от -0° C до 50° C
В нерабочем состоянии	от -40° C до 70° C	от -40° C до 70° C
Влажность
В рабочем состоянии		относительная влажность 5-95%
В нерабочем состоянии	относительная влажность 5-95%	относительная влажность 5-95%
Вибрация
В рабочем состоянии
Линейная	20-300 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)	22-330 Гц, 0,75 g (от 0 до пика)
Произвольная	0,004 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,005 g/Гц (10 - 300 Гц)
В нерабочем состоянии
Низкая частота	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)	0,05 g/Гц (10 - 300 Гц)
Высокая частота		20-500 Гц, 4,0G (от 0 до пиковой)

В таблице представлены характеристики жестких дисков одного из ведущих производителей, в одной колонке приведены данные SATA винчестера серверного класса, в другой обычного SATA винчестера.

Из таблицы мы видим, что диски различаются не только по характеристикам быстродействия, но и по характеристикам эксплуатационным, которые напрямую влияют на продолжительность жизни и успешной работы винчестера. Следует обратить внимание на то, что внешне эти жесткие диски отличаются малозначительно. Рассмотрим, какие технологии и особенности позволяют это сделать:

Усиленный вал (шпиндель) жесткого диска, у некоторых производителей закрепляется с двух концов, что уменьшает влияние внешней вибрации и способствует точному позиционированию блока головок во время операций чтения и записи.

Применение специальных интеллектуальных технологий, позволяющих учитывать как линейную так и угловую вибрацию, что уменьшает время позиционирования головок и увеличивает производительность дисков до 60%

Функция устранения ошибок по времени работы в RAID массивах - предотвращает выпадение жестких дисков из RAID, что является характерной особенностью обычных жестких дисков.

Корректировка высоты полета головок в совокупности с технологией предотвращения соприкосновения с поверхностью пластин, что приводит к значительному увеличению срока жизни диска.

Широкий спектр функций самодиагностики, позволяющих заранее предсказать тот момент, когда жесткий диск выйдет из строя, и предупредить об этом пользователя, что позволяет успеть сохранить информацию на резервный накопитель.

Функции, позволяющие снизить показатель невосстановимых ошибок чтения, что увеличивает надежность серверного жесткого диска, по сравнению с обычными жесткими дисками.

Говоря о практической стороне вопроса, можно уверенно утверждать, что специализированные жесткие диски в серверах «ведут себя» намного лучше. В техническую службу происходит в разы меньше обращений по нестабильности работы RAID массивов и отказам жестких дисков. Поддержка производителем серверного сегмента винчестеров происходит намного оперативнее, чем обычных жестких дисков, в связи с тем, что приоритетным направлением работы любого производителя систем хранения данных является промышленный сектор. Ведь именно в нем находят применение самые передовые технологии, стоящие на страже Вашей информации.

Аналог SAS дисков:

Жеские диски от компании Western Digital VelociRaptor. Эти накопители со скоростью вращения дисков 10 тыс. об/мин, оснащаемые интерфейсом SATA 6 Гб/с и 64 МБ кэш-памяти. Время наработки этих накопителей на отказ составляет 1,4 миллиона часов.
Более подробно на сайте производителя www.wd.com

Заказать сборку сервера на базе SAS или аналогом SAS жеских дисков Вы можете в нашей компании "Статус" в Санкт-Петербурге, также, купить или заказать SAS жеские диски в Санкт-Петербурге Вы можете:

звоните по телефону +7-812-385-55-66 в Санкт-Петербурге
пишите на адрес
оставляйте заявку у нас на сайте на странице "Онлайн заявка"

На протяжении более 20 лет параллельный шинный интерфейс был самым распространенным протоколом обмена данных для большинства систем хранения цифровых данных. Но с ростом потребности в пропускной способности и гибкости систем стали очевидными недостатки двух самых распространенных технологий параллельного интерфейса: SCSI и ATA. Отсутствие совместимости между параллельными интерфейсами SCSI и ATA - разные разъемы, кабели и используемые наборы команд - повышает стоимость содержания систем, научных исследований и разработок, обучения и квалификации новых продуктов.

На сегодняшний день параллельные технологии пока еще устраивают пользователей современных корпоративных систем с точки зрения производительности, но растущие потребности в более высоких скоростях, более высокой сохранности данных при передаче, уменьшении физических размеров, а также в более широкой стандартизации ставят под сомнение способность параллельного интерфейса без излишних затрат поспевать за быстро растущей производительностью ЦПУ и скоростью накопителей на жестких дисках. Кроме того, в условиях жесткой экономии, предприятиям становится все труднее изыскивать средства на разработку и содержание разнотипных разъемов задних панелей серверных корпусов и внешних дисковых массивов, проверку на совместимость разнородных интерфейсов и инвентаризацию разнородных соединений для выполнения операций «ввод/вывод».

Использование параллельных интерфейсов также связано с рядом других проблем. Параллельная передача данных по широкому шлейфовому кабелю подвержена перекрестным наводкам, которые могут создавать дополнительные помехи и приводить к ошибкам сигнала - чтобы не угодить в эту ловушку, приходится снижать скорость сигнала или ограничивать длину кабеля, или делать и то, и другое. Терминация параллельных сигналов также связана с определенными трудностями - приходится завершать каждую линию в отдельности, обычно эту операцию выполняет последний накопитель, чтобы не допустить отражения сигнала в конце кабеля. Наконец, большие кабели и разъемы, применяемые в параллельных интерфейсах, делают эти технологии малопригодными для новых компактных вычислительных систем.

Представляем SAS и SATA

Последовательные технологии, такие как Serial ATA (SATA) и Serial Attached SCSI (SAS), позволяют преодолеть архитектурные ограничения, присущие традиционным параллельным интерфейсам. Свое название эти новые технологии получили от способа передачи сигнала, когда вся информация передается последовательно (англ. serial), единым потоком, в отличие от множественных потоков, которые используются в параллельных технологиях. Главное преимущество последовательного интерфейса заключается в том, что, когда данные передаются единым потоком, они движутся гораздо быстрее, чем при использовании параллельного интерфейса.

Последовательные технологии объединяют многие биты данных в пакеты и затем передают их по кабелю со скоростью, в 30 раз превышающей скорость параллельных интерфейсов.

SATA расширяет возможности традиционной технологии ATA, обеспечивая передачу данных между дисковыми накопителями со скоростью 1,5 Гбайт в секунду и выше. Благодаря низкой стоимости в пересчете на гигабайт емкости диска SATA будет оставаться господствующим дисковым интерфейсом в настольных ПК, серверах начального уровня и сетевых системах хранения информации, где стоимость является одним из главных соображений.

Технология SAS, преемница параллельного интерфейса SCSI, опирается на проверенную временем высокую функциональность своего предшественника и обещает значительно расширить возможности современных систем хранения данных масштаба предприятия. SAS обладает целым рядом преимуществ, не доступных традиционным решениям в области хранения данных. В частности, SAS позволяет подключать к одному порту до 16 256 устройств и обеспечивает надёжное последовательное соединение «точка-точка» со скоростью до 3 Гб/с.

Кроме того, благодаря уменьшенному разъему SAS обеспечивает полное двухпортовое подключение как для 3,5-дюймовых, так и для 2,5-дюймовых дисковых накопителей (раньше эта функция была доступна только для 3,5-дюймовых дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel). Это очень полезная функция в тех случаях, когда требуется разместить большое количество избыточных накопителей в компактной системе, например, в низкопрофильном блэйд-сервере.

SAS улучшает адресацию и подключение накопителей благодаря аппаратным расширителям, которые позволяют подключить большое количество накопителей к одному или нескольким хост контроллерам. Каждый расширитель обеспечивает подключение до 128 физических устройств, каковыми могут являться другие хост контроллеры, другие SAS расширители или дисковые накопители. Подобная схема хорошо масштабируется и позволяет создавать топологии масштаба предприятия, с лёгкостью поддерживающие многоузловую кластеризацию для автоматического восстановления системы в случае сбоя и для равномерного распределения нагрузки.

Одно из важнейших преимуществ новой последовательной технологии заключается в том, что интерфейс SAS будет также совместим с более экономичными накопителями SATA, что позволит проектировщикам систем использовать в одной системе накопители обоих типов, не тратя дополнительные средства на поддержку двух разных интерфейсов. Таким образом интерфейс SAS, представляя собой следующее поколение технологии SCSI, позволяет преодолеть существующие ограничения параллельных технологий в том, что касается производительности, масштабируемости и доступности данных.

Несколько уровней совместимости

Физическая совместимость

Набор команд SATA является подмножеством набора команд SAS, что обеспечивает совместимость устройств SATA и контроллеров SAS. Однако SAS накопители не могут работать с контроллером SATA, поэтому они снабжены специальными ключами на разъёмах, чтобы исключить вероятность неверного подключения.

Кроме того, сходные физические параметры интерфейсов SAS и SATA позволяют использовать новую универсальную заднюю панель SAS, которая обеспечивает подключение как накопителей SAS, так и накопителей SATA. В результате отпадает необходимость в использовании двух разных задних панелей для накопителей SCSI и ATA. Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

Совместимость на уровне протоколов

Технология SAS включает в себя три типа протоколов, каждый из которых используется для передачи данных разных типов по последовательному интерфейсу в зависимости от того, к какому устройству осуществляется доступ. Первый - это последовательный SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), передающий команды SCSI, второй - управляющий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), передающий управляющую информацию на расширители. Третий - туннельный протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), устанавливает соединение, которое позволяет передавать команды SATA. Благодаря использованию этих трех протоколов интерфейс SAS полностью совместим с уже существующими SCSI приложениями, управляющим ПО и устройствами SATA.

Выгоды совместимости

Совместимость SAS и SATA дает целый ряд преимуществ проектировщикам систем, сборщикам и конечным пользователям.

Проектировщики систем могут благодаря совместимости SAS и SATA использовать одни и те же задние панели, разъемы и кабельные соединения. Модернизация системы с переходом от SATA к SAS фактически сводится замене дисковых накопителей. Напротив, для пользователей традиционных параллельных интерфейсов переход от ATA к SCSI означает замену задних панелей, разъемов, кабелей и накопителей. К числу других экономичных преимуществ совместимости последовательных технологий следует отнести упрощенную процедуру сертификации и управление материальной частью.

VAR реселлеры и сборщики систем получают возможность легко и быстро изменять конфигурацию заказных систем, просто устанавливая в систему соответствующий дисковый накопитель. Отпадает необходимость работать с несовместимыми технологиями и использовать специальные разъемы и разные кабельные соединения. Более того, дополнительная гибкость в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности, позволит VAR реселлерам и сборщикам систем лучше дифференцировать свои продукты.

Для конечных пользователей совместимость SATA и SAS означает новый уровень гибкости в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности. Накопители SATA станут наилучшим решением для недорогих серверов и систем хранения данных, в то время как накопители SAS обеспечат максимальную производительность, надежность и совместимость с управляющим ПО. Возможность модернизации с переходом от накопителей SATA к накопителям SAS без необходимости приобретать для этого новую систему значительно упрощает процесс принятия решения о покупке, защищает инвестиции в систему и снижает общую стоимость владения.

Совместная разработка протоколов SAS и SATA

20 января 2003 года Ассоциация производителей SCSI Trade Association (STA) и Рабочая группа Serial ATA (SATA) II Working Group объявили о сотрудничестве в целях обеспечения совместимости технологии SAS с дисковыми накопителями SATA на системном уровне.

Сотрудничество этих двух организаций, а также совместные усилия поставщиков систем хранения данных и комитетов по стандартам направлены на выработку еще более точных директив в области совместимости, что поможет проектировщикам систем, ИТ специалистам и конечным пользователям осуществлять еще более тонкую настройку своих систем с целью достижения оптимальной производительности и надёжности и снижения общей стоимости владения.

Спецификация SATA 1.0 была утверждена в 2001 году, и сегодня на рынке представлены продукты SATA от различных производителей. Спецификация SAS 1.0 была утверждена в начале 2003 года, а первые продукты должны появиться на рынке в первой половине 2004 года.

Умение подключать дополнительные жесткие диски весьма пригодится Вам при недостатке свободного дискового пространства на уже установленных. Подключить HDD к персональному компьютеру можно:

Установив в системный блок, используя стандартные разъемы SATA на материнской плате.
Установив в системный блок, используя разъемы SAS RAID-контроллера.
С помощью переходника-адаптера USB-SATA.

Это интересно! Предшественником SATA был интерфейс ATA (иное название – IDE). Различие заключается в способе передачи данных – последовательная передача у SATA, параллельная у ATA. Принято считать, что последовательная передача происходит быстрее, однако, для рядового пользователя разница незаметна.

SATA

Шаг 1. Снимите крышку корпуса Вашего системного блока.

Шаг 2. Присоедините информационный шлейф к разъему на материнской плате.

На заметку! Номер разъема не важен. Определение загрузочного жесткого диска происходит по установленному на нем программному обеспечению.

Шаг 3. Присоедините информационный шлейф к разъему на жестком диске.

Шаг 4. Подключите шлейф питания к разъему винчестера.

Важно! В момент подключения кабеля питание компьютера должно быть отключено. При подключении шлейфа с поданным на него напряжением велик риск повреждения контроллера жесткого диска, или контроллера SATA материнской платы! В том случае, если Ваш блок питания имеет разъемы питания только для винчестеров IDE, воспользуйтесь специальным переходником.

Шаг 5. Закрепите жесткий диск на корпусе винтами.

Важно! Следите за тем, чтобы кабели не соприкасались с лопастями кулеров системного блока.

В том случае, если Вы используете диск с форм-фактором 2,5 дюйма, используйте специальные салазки для более плотного закрепления винчестера внутри системного блока.

Подключение жесткого диска внутрь корпуса к разъемам SAS

Данные разъемы обратно совместимы, то есть SATA можно подключить к SAS, а SAS к SATA – нельзя.

Шаг 1. Установите жесткий диск в специальный конструктив (салазки) соответствующего размера.

На заметку! Конструктивы предназначены для определенных форм-факторов, то есть вставить диск 2,5 дюйма в корзину контроллера 3,5 дюймовых винчестеров не получится.

Шаг 2. Вставьте салазки в корзину контроллера и вдвиньте до фиксирования ручки салазок в нужном положении.

Важно! Не забудьте проверить подключение кабеля RAID к материнской плате и измените настройки Вашего контроллера.

Подключение жесткого диска форм-фактора 3,5 дюйма с помощью адаптера с внешним питанием

Шаг 1. Присоедините адаптер к жесткому диску.

Шаг 2. Соедините адаптер и нужный порт Вашего компьютера с помощью USB-шнура.

Шаг 3. Подключите к адаптеру питающий кабель.

Шаг 4. Подайте питание на адаптер переключением тумблера в рабочее положение.

Шаг 5. При необходимости установите драйверы для подключенного оборудования.

Подключение жесткого диска форм-фактора 2,5 дюйма с помощью адаптера 3,5 дюйма

Диски 2,5 дюйма обычно используются в ноутбуках. Разъемы ничем не отличаются от разъемов дисков 3,5, но винчестер ноутбука крепится к корпусу с помощью специальной корзины (салазок).

Шаг 1. Снимите салазки или иные конструктивы с Вашего винчестера.

Шаг 2. Следуйте инструкции подключения жесткого диска 3,5 с помощью адаптера.

Подключение жесткого диска форм-фактора 2,5 дюйма с помощью соответствующего адаптера

При использовании специального адаптера для винчестеров 2,5, снимать салазки не понадобится. Как правило, подобные переходники не имеют внешнего питания, и получают напряжение из USB-порта компьютера.

Шаг 1. Подключите адаптер к винчестеру.

Шаг 2. Подключите оба конца USB-кабеля адаптера к портам компьютера.

Важно! Два конца кабеля нужны потому, что по одному из них передается информация, а по второму – питание адаптера.

Видео — Как подключить жесткий диск

Заключение

Мы рассмотрели три разных способа подключения винчестеров с разъемами SATA к персональному компьютеру. Каждый из них требует приобретения дополнительного оборудования, как минимум – шлейфов. В том случае, если Вы решили использовать SATA-диск как внешний (с подключением через USB-адаптер), рекомендуется приобрести надежный защитный чехол для диска. Во время работы с устройством чехол стоит снимать, чтобы избежать перегрева. Некоторые параметры жестких дисков, работающих с разными технологиями, представлены в сводной таблице.

Название	Скорость передачи данных, Мб/с	Количество устройств на каждый порт
IDE (ATA)	133,5	2
SATA R.1	150	1
SATA R.2	300	До 15
SATA R.3	600	До 16
SAS R.150	150	До 4
SAS R.300	300	До 4
SAS R.600	600	До 4