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DAY 3
19

儲存技術ABC系列 第 3

儲存技術ABC 之 硬碟百百款...

硬碟百百款,到底哪一種適合我?磁碟是資料儲存最根本的所在,今天跟大家分享關於磁碟的種種。
不管是採用何種儲存架構,絕大部分是採用硬碟來當作基本儲存媒體。當然有些是採用光碟或磁帶,但就以效能跟價格的比率來看,硬碟仍是大宗。硬碟的種類繁多,根據其介面規格,主要有IDE、SCSI、SATA、SAS等,而且各界面皆有其衍伸版本規格,例如Ultra SCSI、SATA II等等。但是嚴格來講,SATA是屬於IDE的衍伸版;SAS是屬於SCSI的衍生版。先不論各種介面(接腳、連接線)的不同,各個規格之間最主要的差異就是容量與傳輸速率,進而影響最大的也就是價格了。

IDE的另一個更為精確的說法是ATA (Advanced Technology Attachment),它的發展最早,主要用來做為軟碟、硬碟與光碟機的連接介面。主流的IDE傳輸速率有33MB/s、66MB/s、100MB/s不等,目前已漸漸由更高速的SATA所取代。IDE除了傳輸速度較為不足之外,容量限制也是一項缺陷。

SATA即是所謂的Serial ATA,不同於一般的ATA(parallel),SATA傳輸速率更快,基本就有150MB/s,目前主流的SATA-2更達到300MB/s。SATA更具有熱插拔的功能,在硬碟損壞時,可以在不停機的情況下,抽換硬碟,這項特性使得SATA成為儲存設備的要角。同時由於是串列式傳輸,所以SATA的傳輸線更為細小,擺設在機殼裡既不占空間也降低對空氣對流的影響,這點對散熱很有幫助。SATA的成功,不僅在儲存設備中廣泛運用,也遍及到一般個人電腦中,甚至還衍伸出外接式的e-SATA。

SAS即是所謂的Serial SCSI,具有SCSI的特點,速度更快是其特色,可以達到3Gb/s。但是不同以往的SCSI的是,SAS可以串接更多的設備,而且不需要terminator。目前SAS硬碟也是高接儲存設備的主流,它的轉速更快,都在一萬轉以上,而SATA普遍只有七千二百轉。硬碟的轉速越快,磁頭取得資料的速度也越快,這點對於儲存設備快速的需求是很重要的。

也就是說,在主流的SAN或是NAS的儲存設備中,SATA與SAS才是主流,兩者的介面十分相似,甚至可以共用,但是不能夠串接。其實除了這兩位之外,目前還有所謂的固態硬碟**(SSD)**正興起。其實固態硬碟就是所謂的NAND Flash記憶體,只是裝設在SATA介面的殼子中。由於SSD中沒有機械讀取的動作,所以傳輸速度更快,更省電,但是價位過高,目前主要應用在移動式的電腦設備中,要成為儲存設備的主流仍有待時間。

*ps: 目前的硬碟越做越大,也越來越便宜(SAS還是有點貴)。其實早期硬碟是有容量限制的。一開始是BIOS的限制,INT 13只能讀取到1024個磁柱(cylinder),256個磁頭(head),每軌63個磁區(sectors/track),每個區塊(block)有512byte,即1024 * 256 * 63 * 512 = 8455716864 bytes (8.5 GB)。儘管後來延伸式中斷解決了INT 13的問題,但是ATA的規格限制了硬碟最多有65536個cylinder,16個heads,255個sectors/track,所以最大容量還是限制在 65536 * 16 * 255 * 512 = 136902082560 bytes (137 GB)。這個問題目前是不存在了,因為主機板的規格不再有原本ATA的限制,硬碟也朝向以 T 為單位來發展了。

**ps: 其實透過RAID,也可以解決硬碟容量的限制,RAID 0可以把多個硬碟空間結合起來成為單一個存取空間,其容量就大於單一顆硬碟了。


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鐵殼心
iT邦高手 1 級 ‧ 2008-09-05 18:17:10

SATA, SATA II 硬碟的傳輸速度好像不大對, 請修正.
另外SATA 6Gb/s的規格也可以考慮加入補充說明.

chiounan iT邦研究生 1 級 ‧ 2008-09-06 13:23:56 檢舉

謝謝tecksin的回應,有守護神在盯著,更鼓勵我要用心寫。

其實SATA,SATA-2的速率分別是150MB/s與300MB/s沒錯啦。
有些人習慣以bit來計算,所以分別是1.5Gb/s與3Gb/s。
(B = Byte,b = bit,1 Byte = 8 bits)。

咦!認真的人這時候又會發現了,Byte跟bit不是差8倍嗎?
那應該換算單位之後的速率應該是187.5MB/s與375MB/s才對呀!
而不是150MB/s與300MB/s吧!(1.5Gb = 1500Mb,1500Mb/8=187.5MB)

其實並不是我算錯,您也沒有算錯。
SATA採用8B/10B的編碼來進行傳輸,而什麼是8B/10B編碼呢?
簡單的說,就是10個bit中只有8個bit是真正用來承載資料,
所以SATA實際的傳輸速率還要打的8折。
因此187.5MB * 0.8 = 150MB/s,375MB * 0.8 = 300MB/s。

公式換來換去是不是令人頭暈呀,其實有個簡單的算法,
就是把Giga乘上1000變成Mega後,直接除以10就對啦,這是一個習慣用法。
例如:1.5G = 1500M,除以10所以就是150M嘍。

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twnem
iT邦好手 1 級 ‧ 2008-09-06 04:06:19

硬體存取的速度都一直在進步
但...不知道未來的執行速度
可以到什麼程度?

chiounan iT邦研究生 1 級 ‧ 2008-09-06 13:37:09 檢舉

就如上面tecksin所提到的,SATA的下一步是SATA-3,速率為6Gb/s(那請問是幾MB/s呢?)
其實介面有百百種,大家常接觸到的大概就這些。其實在企業使用的SAN領域中,
還有速率更快的呢!例如InfiniBand,單一個link四倍頻就有8Gb/s,
更遑論它12個link四倍頻的96Gb/s。只是那不是個人玩得起的。

其實介面在怎麼快,還是有其物理限制,就是硬碟本身的機械動作,馬達轉速。
所以未來要快,就是像SSD一樣,完全電子訊號,沒有機械動作。
而這速度就端賴CPU與主機板的工作頻率了。

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kuochiahao
iT邦研究生 1 級 ‧ 2008-09-08 09:47:01

謝謝分享

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Ruei
iT邦研究生 1 級 ‧ 2008-09-20 13:02:50

常常發生通道夠大可惜根本無法佔滿通道,在傳統碟盤硬碟通常都是這樣

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MORE MORE MORE 就是這樣!

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