存储接口:从并行转串行之趋势分析

    目前，我们经常接触到的存储接口有很多种，如ATA、SCSI、USB、以太网、FC和InfiniBand等等。这些接口基本可以分成两个层次，即本地接口（直接连接磁盘的接口）、阵列或网络接口（连接阵列和网络的接口）。类似USB这样的接口一般被用于终端设备连接，即在设备上使用桥接器实现接口转换。而在网络层面，主要使用光纤通道、以太网络和InfiniBand。

    以太网不仅广泛应用于存储区域网络（SAN），还被用来构建网络附加存储（NAS）。目前的一种新趋势是，在IP协议的基础上使用iSCSI协议或SCSI命令进行数据传输。这一趋势有可能会推动以太网络向磁盘接口层面发展，最终允许磁盘直接连接到网络交换机，就像FC磁盘技术的发展一样。

    就本地存储接口来看，一个非常重要的趋势就是正在迅速地从并行向串行转变。为此，系统设计师需要深入了解新技术带来的变化，认真评估新技术对存储空间、参数设置和存储应用的影响。 网管u家u.bitsCN.com

一、从并行走向串行 中国网管论坛bbs.bitsCN.com

    目前存储接口并行转串行的主要有两个：一个是PATA接口（即并行ATA）转向SATA接口（即串行ATA），另一个就是SCSI接口（即并行SCSI）转向SAS接口（即串行SCSI）。在过去的15年，并行ATA和并行SCSI接口一直在存储设备领域占据着统治地位。而且这两种接口本身也一直在不断发展，现在ATA的传输速度已经提升到了133 MB/s，而Ultra320 SCSI则达到了320 MB/s。

网管u家u.bitscn@com

    ATA和SCSI两种接口由并行转向串行后，也就意味着SATA和SAS可以共享同一种物理接口。尽管ATA和SCSI的并行电气接口、连接器和针脚完全不同，但是转向串行后的SATA和SAS在连接器和电气接口方面则是一致的。 网管u家u.bitsCN.com

    这些串行接口可以实现更高的带宽、更好的物理特性和更高的性能。而一项被保留下来的重要特性就是，端口层面的接口指令集在很大程度上与原来的相同，并向后兼容ATA和SCSI的指令集。

网管网www_bitscn_com

    串行接口的一个主要不同是在命令和数据的封包方面：两者都以串行的方式传送。SAS端口分为四层：物理层（PHY）、链路层（LINK）、端口层（PORT）和传输层（TRANSPORT），封包发生在端口层。在端口层，接口的设计是透明的，这样软件就可以直接识别出ATA或SCSI设备。

网管联盟bitsCN_com

    SATA和SAS使用的连接器最初源于InfiniBand。SFF（Small Form Factor）委员会负责制订相关规范。目前的连接器版本包括SFF-8482、四端口的内部高密连接器的SFF-8484、四端口的外部高密连接器SFF-8470。这些连接器主要是用来连接磁盘、主机适配卡（HBA）和扩展器。 网管网www.bitscn.com

二、为什么要转向串行？

    存储接口之所以要从并行转向串行，主要是因为现有的接口面临性能瓶颈、信号扭曲和传输率不足等问题。特别是ATA接口本身的电气特性，使其受到的应用限制更为明显。另外，线缆复杂度和可服务性方面的问题也在驱动向串行的转变，如转向串行后可以支持热插拔。 网管u家u.bitsCN.com

    其实，并行转串行的根源在于深藏在数据背后的时钟（clock）。数据（DATA）和时钟（CLOCK）信息是通过8B/10B的编码规范结合在一起的。接口串行化，可以在增加数据传输速率的同时，消除信号扭曲问题。如SATA最开始的数据传输速率就高达1.5 Gb/s，即与设备连接的最高速率为150 MB/s。目前，SATA-II已经达到了3 Gb/s的速率。SAS允许双向传输，速率为3 Gb/s，如果使用双端口就是6 Gb/s。
中国网管联盟bitsCN.com

中国网管联盟bitsCN.com