专题7-7《不同接口硬盘对比介绍》(V10)

WDT审查及测试基础知识介绍硬件鉴定测试部王梅04853不同接口硬盘对比介绍作者：谢才东工号：02182课程培训目的•了解各种接口硬盘概况；•了解ATA、SCSI、FC、SATA、SAS各接口硬盘指标差异；•了解各接口硬盘不同的应用场合。目录一、各种接口硬盘介绍二、硬盘主要评价指标说明三、各接口硬盘指标差异比较四、各接口硬盘应用场合一、各种接口硬盘介绍1、ATA接口硬盘介绍2、SATA接口硬盘介绍3、SAS接口硬盘介绍4、SCSI接口硬盘介绍5、FC接口硬盘介绍主要内容ATA接口硬盘介绍1）简介•ATA：AdvancedTechnologyAttachment，俗称IDE，它使用一个40芯电缆与主板进行连接，采用并行总线的方式，最初的设计只能支持两个硬盘；ATA硬盘可靠性较低，一般只支持5×8小时工作时间，要求工作负荷小，被广泛应用于个人电脑存储。•ATA接口从诞生至今，共推出了7个不同的版本，分别是：ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDEEnhancedIDE/FastATA）、ATA-3（FastATA-2）、ATA-4（ATA33）、ATA-5（ATA66）、ATA-6（ATA100）、ATA-7（ATA133）。•ATA、PATA及IDE实际上是同一种接口，只是在不同历史时期由不同的厂家产生的不同叫法。ATA接口硬盘介绍2）接口图示电源接口M/S跳线头40-pin公接头SATA接口硬盘介绍1）简介•SerialATA：SerialAdvancedTechnologyAttachment也就是串行ATA（SerialATA），SATA接口速率比IDE接口高，最低为150MBps，并且300MBps接口硬盘已经形成商用，规划内的最高速率可达600MBps，而IDE硬盘目前最高速率为133MBps，远远低于SATA接口；SATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用。•SATA硬盘采用7针细线缆而不是大家常见的40/80针扁平硬盘线作为传输数据的通道。细线缆的优点在于它很细，因此弯曲起来非常容易，并且不占空间。SATA接口硬盘介绍2）接口图示SATA接口包括两个部份，一个是信号接口，另一个是电源接口，接口接插件如下所示：SATA点对点的连接SATA接口硬盘介绍3）接口速率及连接方式第一代第二代第三代8b端速率1.2Gb/s2.4Gb/s4.8Gb/s10b端速率1.5Gb/s3.0Gb/s6.0Gb/s发布时间2001年2004年2007年SCSI接口硬盘介绍1）简介•SCSI：SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口。•SCSI硬盘性能优异，可靠性高，是传统的企业存储硬盘，应用于中高端存储领域；目前SCSI硬盘采用并行接口，有68针及80针两种，接口速率发展到320MBps，基本已经达到极限，将来必被其串行版本SAS硬盘所替代；SCSI硬盘转速为1万转或1万5千转，容量较小，最高可达300GB。SCSI接口硬盘介绍2）连接方式SCSI硬盘采用总线式连接，一条SCSI总线最多挂接16个设备，每个设备被分配一个ID，通过总线仲裁来获得总线访问权。SCSI接口硬盘介绍3）接口发展历程SCSI接口硬盘介绍4）接口图示SAS接口硬盘介绍1）简介•SAS：SerialAttachedSCSI，串行SCSI接口。•SAS硬盘是SCSI硬盘的串行版本，由原来的并行总线发展为串行总线，SAS是一种点对点、全双工、双端口的接口，提供3.0Gbit/s的传输率，规划到12.0Gbit/s，支持在SATA兼容的电缆和连接器上传输SCSI协议，兼备SCSI所具有的易管理性和可靠性，而且可以提升性能和可伸缩性。•SAS硬盘定位于中高端存储应用，可靠性和性能都很高，SAS硬盘一般都提供两个SAS接口，可同时使用或互为备份，适用于主流的服务器和企业存储。SAS接口硬盘介绍2）接口图示SAS的连接器，与SATA比较相似，SAS连接器可以接SATA的硬盘，但SATA的连接器不能接SAS的硬盘。从下图可以看到，插座包含了两个接口：FC接口硬盘介绍1）简介•FC：FiberChannel，光纤通道。•光纤通道其实是对一组标准的称呼，这组标准用以定义通过铜缆或光缆进行串行通信从而将网络上各节点相连接所采用的机制。光纤通道标准由美国国家标准协会（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）开发，为服务器与存储设备之间提供高速连接。光纤通道是一种跟SCSI或IDE有很大不同的接口，是一种可以提高多硬盘存储系统的速度和灵活性而设计的高性能接口。。•FC硬盘定位于高端存储应用，可靠性和性能高，FC硬盘一般都同时提供两个FC接口，可同时使用或互为备份。FC接口硬盘介绍2）接口图示FC硬盘一般采用如下图所示的接口，为一个40针的公头插座：目录一、各种接口硬盘介绍二、硬盘主要评价指标说明三、各接口硬盘指标差异比较四、各接口硬盘应用场合主要内容二、硬盘主要评价指标说明1、主要评价指标说明2、各项指标对硬盘性能及可靠性的影响主要评价指标说明1）最高内部数据传输率：指磁头和硬盘高速数据缓存间的最高数据传输率，一般取决于硬盘转速和盘片的数据存储密度。2）持续数据传输率：从硬盘磁头到数据缓存间的连续数据传输率。3）硬盘转速：指硬盘主轴电机的转动速度，单位为RPM，即每分钟盘片转动次数。转速是决定硬盘内部数据传输率的关键因素之一，同时也是区分硬盘档次的重要指标之一。4）突发数据传输率：指电脑主机通过数据总线从硬盘内部缓存区中读取数据的最高速率，它与硬盘的最高外部数据传输率和最高接口数据传输率是一个概念。主要评价指标说明5）硬盘数据缓存：是硬盘与外部总线交换数据的场所，当磁头从硬盘盘片上将磁记录转化为电信号时，硬盘会临时性地将数据暂存到数据缓存内，当数据缓存内的暂存数据传输完毕后，硬盘会清空缓存，然后再进行下一次的填充与清空。这个填充、清空和再填充的周期与主机系统总线周期一致。6）容量：指硬盘能存储数据的数据量大小，而单碟容量是指硬盘单张盘片上所能存储的数据量大小，硬盘的数据存储密度越高即意味着硬盘的单碟容量会更大。。7）全程查找时间：指硬盘磁头开始移动直到最后找到所需数据所用的全部时间。主要评价指标说明8）平均寻道时间：指硬盘磁头移动至指定磁道查找相应目标数据所用的时间，它是描述硬盘读取数据能力的关键标志之一，单位为ms(毫秒)。当硬盘单碟容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离将减少，从而可以减小平均寻道时间，加快硬盘速度。9）平均潜伏时间：指磁头移动到目标数据所在的磁道，等待存储数据的时间。10）平均存取时间：指磁头找到指定数据的平均时间，通常它是硬盘平均寻道时间和平均潜伏时间之和。主要评价指标说明11）MTBF：平均故障间隔时间，为硬盘常用的一个可靠性指标，企业存储硬盘的MTBF一般要求为100万小时以上。12）AFR：AnnualFailureRate，年失效率，一般为1%以下。13）寿命：指硬盘厂商标称的硬盘在要求的工作条件下的工作寿命，一般为五年。各项指标对硬盘性能及可靠性的影响硬盘的评价指标有不少，这里只对那些对硬盘的性能及可靠性有直接影响的指标进行说明：1）容量：在盘片数量一样的情况下，容量越大代表单牒容量越大，即代表记录密度的提高，硬盘的读写速率越高，性能越好。2）外部传输速率：即接口速率，代表硬盘能达到的最大速率，该指标一般比内部传输速率大。3）内部传输速率：即硬盘缓存到盘片的传输速率，该指标决定于多种因素，如转速、单牒容量等，该指标越大表示硬盘性能越好。各项指标对硬盘性能及可靠性的影响4）转速：即主轴电机转速，毫无疑问，转速越大，硬盘的读写速度越快，目前最快的硬盘转速为1万5千转。5）MTBF：即平均故障间隔时间，该参数是在某一个特定的实验条件下，对一批硬盘进行一次固定时间的测试，得出具体的数据通过公式换算而来的，其形式上的意义远大于实际意义，虽然如此，还是被硬盘厂商用来当做硬盘常用的一个可靠性指标，该指标越大表示硬盘的可靠性越高。6）AFR：即年失效率，这个指标一般是硬盘厂商基于统计回收故障硬盘的数量以及总出货量而得出的，更具有实际参考意义，一般来说硬盘的年失效率都小于1%，该指标越小代表硬盘可靠性越高。目录一、各种接口硬盘介绍二、硬盘主要评价指标说明三、各接口硬盘指标差异比较四、各接口硬盘应用场合各接口硬盘指标差异比较1）硬盘接口功能比较接口类型PATASATASCSISASFC接口类型并行串行并行串行串行寻址能力211612816million连接器40pin7pin68pin/80pin14pin铜轴电缆和光导纤维双通道nononoyesyes拓扑结构总线点对点总线用扩展器实现的点对点环路、光纤双工半双工半双工半双工全双工全双工最大设备21164096(用连接器)127-loop2*24fabric线缆长度0.4m1m12m10m30m(铜轴电缆)10km(光纤)热插拔不支持支持支持支持支持应用普通PC机工作站/近线存储中高端工作站中高端工作站高端工作站各接口硬盘指标差异比较2）硬盘基本参数比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC容量(GB)/Max500750300300300缓存大小(MB)8,168,168,168,168最高外部传输率(MB/s)133300320(Ultra320SCSI)300(全双工600)200主轴转速（RPM）7200720015,00015,00015,000平均潜伏时间(ms)4.164.162.002.002.00平均读/写寻道(ms)8.0/9.08.0/9.03.5/3.43.5/3.43.5/4.0道至道读/写时间(ms)0.8/1.00.8/1.00.2/0.50.2/0.40.2/0.4最大内部传输率(MB/s)9595143143143持续数据传输率(MB/s)6565809680各接口硬盘指标差异比较3）硬盘可靠性指标比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC不可恢复的读错误/被读位数1/10141/10141/10151/10151/1015MTBF(小时)600,0001,200,0001,400,0001,400,0001,400,000年失效率（AFR）0.62％0.62％0.62％0.62％0.62％寿命5年5年5年5年5年各接口硬盘指标差异比较4）总结上述五种接口硬盘各自应用定位不一样，所以不能单纯地从参数比较来得出孰好孰坏，我们只能从上述基本参数对比表中得出各种接口硬盘的特点。一方面，从读写性能以及可靠性上来看，PATA、SATA接口的硬盘较弱,但是目前企业级SATA硬盘的性能及可靠性已经有了长足的进步直逼传统的企业级硬盘如SCSI、FC硬盘。另一方面，从容量上来说，PATA、SATA接口硬盘要远远大于另三个接口硬盘，最大已经达到750GB，可满足海量存储的需求。目录一、各种接口硬盘介绍二、硬盘主要评价指标说明三、各接口硬盘指标差异比较四、各接口硬盘应用场合各接口硬盘应用场合1、简介ATA、SATA、SCSI、SAS、FC这五种硬盘是目前存储领域通用的五种硬盘，各自定位的应用领域都不一样，一般来说，ATA硬盘是传统的桌面级硬盘，一直占据着个人PC应用的老大位置，不过随着近几年SATA硬盘的快速发展，显现出逐渐取代ATA硬盘的趋势。SATA硬盘慢慢地发展成两个分支，一个为桌面级硬盘，取代ATA硬盘，另一个为企业级硬盘，无论是可靠性上还是性能上都有长足的发展，定位于近线存储领域；而其它三种硬盘都是定位于在线存储领域，应用于中高端存储，其中的SCSI和FC硬盘都是老牌的企业级硬盘，牢牢占据着中高端存储的老大位置。PATA接口硬盘应用场合2、PATA接口硬盘的应用领域PATA接口硬盘主要应用于普通台式机或低端服务器，业务量小，工作时间短；如以下应用场合：1）普通台式机；2）应用于商业、教育、政府领域的小型低端服务器；3）用于视频、数字相片存储的家庭多媒体服务器；4）固定信息不经常发