Disque dur du serveur, fonctionnalités de choix
Le disque dur est le composant le plus précieux de tout ordinateur. Après tout, il stocke les informations avec lesquelles l'ordinateur et l'utilisateur travaillent, dans le cas où il s'agit d'un ordinateur personnel. Une personne, chaque fois assise devant un ordinateur, compte sur le fait qu'elle va maintenant parcourir l'écran de démarrage du système d'exploitation, et elle commencera à travailler avec ses données, que le disque dur diffusera de ses profondeurs. Si nous parlons d'un disque dur, ou même d'un ensemble d'entre eux dans le cadre d'un serveur, alors il y a des dizaines, des centaines et des milliers de ces utilisateurs qui espèrent accéder à des données personnelles ou professionnelles. Et tout leur travail silencieux ou leur repos et leur divertissement dépendent de ces appareils, qui stockent constamment des données en eux-mêmes. Déjà à partir de cette comparaison, il est clair que les demandes de disques durs de classe domestique et industrielle sont présentées de manière inégale - dans le premier cas, un utilisateur travaille avec, dans le second - des milliers. Il s'avère que le deuxième disque dur devrait être plus fiable, plus rapide et plus stable que le premier à plusieurs reprises, car de nombreux utilisateurs travaillent avec lui, l'espèrent. Cet article abordera les types de disques durs utilisés dans le secteur des entreprises et leurs caractéristiques de conception pour atteindre la fiabilité et les performances les plus élevées.
Disques SAS et SATA - si similaires et si différents
Jusqu'à récemment, les normes des disques durs de qualité industrielle et de qualité grand public différaient considérablement et étaient incompatibles - SCSI et IDE, maintenant la situation a changé - l'écrasante majorité des disques durs sont des disques durs SATA et SAS (Serial Attached SCSI) sur le marché. Le connecteur SAS est polyvalent et compatible avec le format SATA. Cela vous permet de connecter directement au système SAS à la fois des disques SAS haute vitesse, mais en même temps de petite capacité (au moment de la rédaction de cet article - jusqu'à 300 Go), ainsi que des disques SATA plus lents, mais beaucoup plus volumineux (au moment de la rédaction de cet article, jusqu'à 2 To ). Ainsi, dans un sous-système de disque, vous pouvez combiner des applications vitales qui nécessitent des performances élevées et un accès en ligne aux données, et des applications plus rentables avec un coût par gigaoctet inférieur.
Cette compatibilité de conception profite aux fabricants de fond de panier et aux utilisateurs finaux en réduisant les coûts de matériel et de conception.
Autrement dit, les périphériques SAS et SATA peuvent être connectés aux connecteurs SAS, et seuls les périphériques SATA sont connectés aux connecteurs SATA.
SAS et SATA - haute vitesse et grande capacité. Que choisir?
Les disques SAS, qui ont remplacé les disques SCSI, ont pleinement hérité de leurs principales caractéristiques d'un disque dur: vitesse de rotation de la broche (15000 tr / min) et normes de volume (36,74,147 et 300 Go). Cependant, SAS lui-même est très différent de SCSI. Jetons un coup d'œil aux principales différences et fonctionnalités: L'interface SAS utilise une connexion point à point - chaque périphérique est connecté au contrôleur par un canal dédié, contrairement à lui, SCSI fonctionne sur un bus commun.
SAS prend en charge un grand nombre de périphériques (\u003e 16384), tandis que SCSI prend en charge 8, 16 ou 32 périphériques sur le bus.
L'interface SAS prend en charge les taux de transfert de données entre les périphériques à des vitesses de 1,5; 3; 6 Gb / s, tandis que la vitesse du bus d'interface SCSI n'est pas allouée à chaque périphérique, mais est répartie entre eux.
SAS prend en charge la connexion de périphériques SATA plus lents.
La configuration SAS est beaucoup plus facile à monter, à installer. Un tel système est plus facile à mettre à l'échelle. De plus, les disques SAS ont hérité de la fiabilité des disques durs SCSI.
Lors du choix d'un sous-système de disque - SAS ou SATA, vous devez être guidé par les fonctions qui seront exécutées par le serveur ou le poste de travail. Pour ce faire, vous devez vous prononcer sur les questions suivantes:
1. Combien de demandes simultanées et diverses le disque traitera-t-il? Si grand - votre choix définitif - disques SAS. De plus, si votre système sert un grand nombre d'utilisateurs, choisissez SAS.
2. Quelle quantité d'informations sera stockée sur le sous-système de disque de votre serveur ou poste de travail? Si plus de 1-1,5 To - vous devez faire attention au système basé sur les disques durs SATA.
3. Quel est le budget pour l'achat d'un serveur ou d'un poste de travail? Il ne faut pas oublier qu'en plus des disques SAS, vous aurez besoin d'un contrôleur SAS, ce qui doit également être pris en compte.
4. Prévoyez-vous, par la suite, d'augmenter la quantité de données, d'augmenter la productivité ou d'augmenter la tolérance aux pannes du système? Si oui, vous avez besoin d'un sous-système de disque SAS, il est plus facile à mettre à l'échelle et plus fiable.
5. Votre serveur gérera les données et les applications critiques - votre choix est des disques SAS, conçus pour des conditions de fonctionnement difficiles.
Un sous-système de disque fiable, ce ne sont pas seulement des disques durs de haute qualité d'un fabricant renommé, mais également un contrôleur de disque externe. Ils seront discutés dans l'un des articles suivants. Considérez les disques SATA, quels sont les types de ces disques et lesquels doivent être utilisés lors de la création de systèmes serveur.
Disques SATA: secteur grand public et industriel
Les disques SATA utilisés partout, de l'électronique grand public et des ordinateurs domestiques aux stations de travail et serveurs hautes performances, diffèrent selon les sous-espèces, il existe des disques à utiliser dans les appareils ménagers, avec une faible production de chaleur, une faible consommation d'énergie et, par conséquent, de faibles performances, il existe des disques de la classe moyenne, pour les ordinateurs personnels, et il existe des disques pour les systèmes hautes performances. Dans cet article, nous examinerons une classe de disques durs pour les systèmes et serveurs performants.
Caractéristiques de performance
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Disque dur de classe serveur |
Classe de bureau HDD |
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Vitesse rotationnelle |
7200 tr / min (nominal) |
7200 tr / min (nominal) |
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Taille du cache |
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Temps de retard moyen |
4,20 ms (nominal) |
6,35 ms (nominal) |
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Vitesse de transmission |
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Lecture à partir du cache du lecteur (Serial ATA) |
maximum 3 Gb / s |
maximum 3 Gb / s |
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caractéristiques physiques |
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Capacité après formatage |
1 000 204 Mo |
1 000 204 Mo |
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Capacité |
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Interface |
SATA 3 Gb / s |
SATA 3 Gb / s |
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Nombre de secteurs disponibles pour l'utilisateur |
1 953 525 168 |
1 953 525 168 |
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Dimensions hors tout |
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la taille |
25,4 millimètre |
25,4 millimètre |
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Longueur |
147 millimètre |
147 millimètre |
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Largeur |
101,6 millimètre |
101,6 millimètre |
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0,69 kg |
0,69 kg |
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Résistance aux chocs |
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Résistance aux chocs en état de fonctionnement |
65G, 2 ms |
30G; 2 ms |
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Résistance aux chocs hors fonctionnement |
250G, 2 ms |
250G, 2 ms |
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Température |
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En état de marche |
-0 ° C à 60 ° C |
-0 ° C à 50 ° C |
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Hors service |
-40 ° C à 70 ° C |
-40 ° C à 70 ° C |
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Humidité |
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En état de marche |
humidité relative 5-95% |
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Hors service |
humidité relative 5-95% |
humidité relative 5-95% |
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Vibration |
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En état de marche |
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Linéaire |
20-300 Hz, 0,75 g (de 0 au pic) |
22-330 Hz, 0,75 g (de 0 au pic) |
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Arbitraire |
0,004 g / Hz (10 à 300 Hz) |
0,005 g / Hz (10 à 300 Hz) |
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Hors service |
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Basse fréquence |
0,05 g / Hz (10 à 300 Hz) |
0,05 g / Hz (10 à 300 Hz) |
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Haute fréquence |
20-500Hz, 4.0G (0 au pic) |
Le tableau présente les caractéristiques des disques durs de l'un des principaux fabricants, une colonne montre les données d'un disque dur SATA d'une classe de serveur, dans l'autre un disque dur SATA standard.
D'après le tableau, nous voyons que les disques diffèrent non seulement par leurs caractéristiques de performance, mais également par leurs caractéristiques de performance, qui affectent directement la durée de vie et le bon fonctionnement du disque dur. Il convient de noter que, extérieurement, ces disques durs diffèrent de manière insignifiante. Considérez quelles technologies et fonctionnalités vous permettent de faire cela:
Arbre renforcé (broche) du disque dur, certains fabricants l'ont fixé aux deux extrémités, ce qui réduit l'influence des vibrations externes et contribue au positionnement précis de l'unité de tête lors des opérations de lecture et d'écriture.
L'utilisation de technologies intelligentes spéciales qui prennent en compte les vibrations linéaires et angulaires, ce qui réduit le temps de positionnement de la tête et augmente les performances des disques jusqu'à 60%
La fonction d'élimination des erreurs sur le temps de fonctionnement dans les matrices RAID - empêche les disques durs de tomber hors du RAID, ce qui est une caractéristique des disques durs conventionnels.
Réglage de la hauteur de vol des têtes en conjonction avec la technologie de prévention du contact avec la surface des plaques, ce qui conduit à une augmentation significative de la durée de vie du disque.
Un large éventail de fonctions d'autodiagnostic qui vous permettent de prédire à l'avance le moment où un disque dur va tomber en panne, et d'avertir l'utilisateur à ce sujet, ce qui vous permet d'avoir le temps d'enregistrer des informations sur un disque de sauvegarde.
Caractéristiques qui réduisent le taux d'erreurs de lecture irrécupérables, ce qui augmente la fiabilité du disque dur du serveur par rapport aux disques durs conventionnels.
Parlant du côté pratique du problème, nous pouvons affirmer avec certitude que les disques durs spécialisés dans les serveurs «se comportent» beaucoup mieux. Le service technique reçoit plusieurs fois moins d'appels pour des matrices RAID instables et des pannes de disque dur. Le support du fabricant pour le segment des serveurs de disques durs est beaucoup plus rapide que les disques durs conventionnels, du fait que le secteur industriel est le domaine de travail prioritaire de tout fabricant de systèmes de stockage de données. Après tout, c'est en cela que les technologies les plus avancées sont utilisées, protégeant vos informations.
Analogue des disques SAS:
Disques durs de Western Digital VelociRaptor. Ces disques à 10 000 tr / min sont équipés d'une interface SATA 6 Gbit / s et d'une mémoire cache de 64 Mo. Le MTBF de ces lecteurs est de 1,4 million d'heures.
Plus de détails sur le site Web du fabricant www.wd.com
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Cet article se concentrera sur ce qui vous permet de connecter un disque dur à votre ordinateur, à savoir l'interface du disque dur. Plus précisément, sur les interfaces des disques durs, car une grande variété de technologies de connexion de ces appareils a été inventée pendant toute la période de leur existence, et l'abondance de normes dans ce domaine peut dérouter un utilisateur inexpérimenté. Cependant, à peu près tout est en ordre.
Les interfaces de disque dur (ou, à proprement parler, les interfaces de stockage externe, puisqu'elles peuvent être utilisées non seulement, mais également d'autres types de lecteurs, par exemple des lecteurs optiques) sont conçues pour échanger des informations entre ces périphériques de mémoire externes et la carte mère. Les interfaces du disque dur, tout autant que les paramètres physiques des disques, affectent de nombreuses performances et performances du disque. En particulier, les interfaces des disques déterminent leurs paramètres tels que la vitesse d'échange de données entre le disque dur et la carte mère, le nombre d'appareils pouvant être connectés à l'ordinateur, la possibilité de créer des baies de disques, la possibilité de branchement à chaud, la prise en charge des technologies NCQ et AHCI, etc. ... Cela dépend également de l'interface du disque dur du câble, du cordon ou de l'adaptateur que vous devez connecter à la carte mère.
SCSI - Interface de petit système informatique
SCSI est l'une des interfaces les plus anciennes développées pour connecter des périphériques de stockage dans des ordinateurs personnels. Cette norme est apparue au début des années 1980. L'un de ses développeurs était Alan Shugart, également connu comme l'inventeur des lecteurs de disquettes.
Vue externe de l'interface SCSI sur la carte et du câble de connexion
La norme SCSI (traditionnellement cette abréviation est lue dans la transcription russe comme "conte de fées") était à l'origine destinée à être utilisée dans les ordinateurs personnels, comme en témoigne le nom même du format - Small Computer System Interface, ou une interface système pour les petits ordinateurs. Cependant, il se trouve que les lecteurs de ce type étaient principalement utilisés dans des ordinateurs personnels de premier ordre, et plus tard dans des serveurs. Cela était dû au fait que, malgré l'architecture réussie et un large éventail de commandes, la mise en œuvre technique de l'interface était plutôt compliquée et ne correspondait pas au coût des PC de masse.
Cependant, cette norme avait un certain nombre de capacités qui ne sont pas disponibles pour d'autres types d'interfaces. Par exemple, un câble d'interface système pour petit ordinateur peut avoir une longueur maximale de 12 m et un taux de transfert de données de 640 Mo / s.
Comme la dernière interface IDE, l'interface SCSI est parallèle. Cela signifie que l'interface utilise des bus qui transportent des informations sur plusieurs conducteurs. Cette fonctionnalité a été l'un des facteurs limitants pour le développement de la norme et, par conséquent, en remplacement, une norme SAS série plus avancée (de Serial Attached SCSI) a été développée.
SAS - SCSI connecté en série
Voici à quoi ressemble l'interface SAS d'un disque serveur
Serial Attached SCSI a été développé comme une amélioration de l'interface système des petits ordinateurs plutôt ancienne pour la connexion de disques durs. Malgré le fait que Serial Attached SCSI tire parti des principaux avantages de son prédécesseur, il présente néanmoins de nombreux avantages. Parmi eux se trouvent les suivants:
- Utilisation d'un bus commun par tous les appareils.
- Le protocole de communication série utilisé par SAS permet d'utiliser moins de lignes de signal.
- Aucune terminaison de bus requise.
- Nombre presque illimité d'appareils connectés.
- Bande passante plus élevée (jusqu'à 12 Gbps). Les futures mises en œuvre de SAS devraient prendre en charge des débits de données allant jusqu'à 24 Gbit / s.
- La possibilité de se connecter aux lecteurs de contrôleur SAS avec l'interface Serial ATA.
En règle générale, les systèmes SCSI connectés en série sont construits autour de plusieurs composants. Les principaux composants comprennent:
- Appareils cibles. Cette catégorie comprend les lecteurs ou baies de disques réels.
- Les initiateurs sont des microcircuits conçus pour générer des requêtes vers des équipements cibles.
- Système de livraison de données - câbles reliant les équipements cibles et les initiateurs
Les connecteurs SCSI connectés en série se présentent sous différentes formes et tailles, selon le type (externe ou interne) et la version SAS. Vous trouverez ci-dessous le connecteur SFF-8482 interne et le connecteur SFF-8644 externe conçus pour SAS-3:
Gauche - connecteur SAS SFF-8482 interne; Sur la droite se trouve un connecteur SAS SFF-8644 externe avec un câble.
Quelques exemples de l'apparence des cordons et adaptateurs SAS: cordon HD-Mini SAS et cordon adaptateur SAS-Serial ATA.
Gauche - Cordon HD Mini SAS; Droite - Câble adaptateur SAS vers Serial ATA
Firewire - IEEE 1394
Aujourd'hui, il est assez courant de trouver des disques durs avec une interface Firewire. Bien que vous puissiez connecter n'importe quel type de périphérique à votre ordinateur via l'interface Firewire, et qu'on ne puisse pas l'appeler une interface spécialisée conçue pour connecter exclusivement des disques durs, Firewire possède néanmoins un certain nombre de fonctionnalités qui le rendent extrêmement pratique à cette fin.
FireWire - IEEE 1394 - Vue ordinateur portable
L'interface Firewire a été développée au milieu des années 1990. Le début du développement a été posé par la société bien connue Apple, qui avait besoin de son propre bus, autre que USB, pour connecter des équipements périphériques, principalement multimédia. La spécification qui décrit le fonctionnement du bus Firewire s'appelle IEEE 1394.
Firewire est l'un des formats de bus externes série haute vitesse les plus couramment utilisés aujourd'hui. Les principales caractéristiques de la norme comprennent:
- Périphériques enfichables à chaud.
- Architecture de bus ouverte.
- Topologie flexible pour connecter des périphériques.
- Taux de transfert de données largement variables - de 100 à 3200 Mbps.
- La possibilité de transférer des données entre appareils sans ordinateur.
- La possibilité d'organiser des réseaux locaux à l'aide d'un bus.
- Transmission de puissance par bus.
- Un grand nombre d'appareils connectés (jusqu'à 63).
Pour connecter des disques durs (généralement au moyen de boîtiers externes pour disques durs) via le bus Firewire, en règle générale, un standard SBP-2 spécial est utilisé, qui utilise le jeu de commandes du protocole Small Computers System Interface. Il est possible de connecter des périphériques Firewire à un connecteur USB ordinaire, mais cela nécessite un adaptateur spécial.
IDE - Electronique d'entraînement intégrée
L'abréviation IDE est sans aucun doute familière à la plupart des utilisateurs d'ordinateurs personnels. La norme d'interface pour la connexion de disques durs IDE a été développée par le célèbre fabricant de disques durs Western Digital. L'avantage de l'IDE par rapport aux autres interfaces qui existaient à l'époque, en particulier l'interface système pour petits ordinateurs, ainsi que la norme ST-506, était qu'il n'était pas nécessaire d'installer un contrôleur de disque dur sur la carte mère. La norme IDE signifiait l'installation d'un contrôleur de lecteur sur le boîtier du lecteur, et la carte mère ne disposait que d'un adaptateur hôte d'interface pour connecter les lecteurs IDE.
Interface IDE sur la carte mère
Cette innovation a amélioré les performances du lecteur IDE en raison du fait que la distance entre le contrôleur et le lecteur lui-même est réduite. De plus, l'installation d'un contrôleur IDE à l'intérieur du boîtier du disque dur a permis de simplifier quelque peu à la fois les cartes mères et la production des disques durs eux-mêmes, car la technologie laissait aux fabricants une liberté en termes d'organisation optimale de la logique du lecteur.
La nouvelle technologie s'appelait à l'origine Integrated Drive Electronics. Par la suite, une norme la décrivant a été développée, appelée ATA. Ce nom provient de la dernière partie du nom de la famille d'ordinateurs PC / AT en ajoutant le mot Pièce jointe.
Un câble IDE dédié est utilisé pour connecter un disque dur ou un autre périphérique, tel qu'un lecteur optique qui prend en charge Integrated Drive Electronics, à la carte mère. Étant donné que ATA se réfère à des interfaces parallèles (par conséquent, il est également appelé Parallel ATA ou PATA), c'est-à-dire des interfaces qui permettent le transfert simultané de données sur plusieurs lignes, son câble de données comporte un grand nombre de conducteurs (généralement 40, et dans les dernières versions du protocole, il était possible d'utiliser Câble 80 fils). Un câble de données typique pour cette norme est plat et large, mais il existe également des câbles ronds. Le câble d'alimentation des lecteurs ATA parallèles possède un connecteur à 4 broches et est connecté à l'alimentation électrique de l'ordinateur.
Voici des exemples de câble IDE et de câble de données PATA rond:
Vue externe du câble d'interface: à gauche - plat, à droite en tresse ronde - PATA ou IDE.
En raison du faible coût comparatif des lecteurs Parallel ATA, de la simplicité de la mise en œuvre de l'interface sur la carte mère, ainsi que de la facilité d'installation et de configuration des périphériques PATA pour l'utilisateur, Integrated Drive Electronics a longtemps évincé les périphériques d'autres types d'interfaces du marché des disques durs pour ordinateurs personnels à petit budget.
Cependant, la norme PATA présente également plusieurs inconvénients. Tout d'abord, il s'agit d'une limitation de la longueur qu'un câble de données Parallel ATA peut avoir - pas plus de 0,5 m. De plus, l'organisation parallèle de l'interface impose un certain nombre de restrictions sur le taux de transfert de données maximal. Ne prend pas en charge la norme PATA et la plupart des fonctionnalités avancées d'autres types d'interfaces, telles que les périphériques de connexion à chaud.
SATA - Serial ATA
Interface SATA sur la carte mère
L'interface SATA (Serial ATA), comme vous pouvez le deviner d'après son nom, est une amélioration par rapport à ATA. Cette amélioration consiste, tout d'abord, à convertir le traditionnel ATA parallèle (Parallel ATA) en une interface série. Cependant, les différences entre la norme Serial ATA et la norme traditionnelle ne se limitent pas à cela. En plus de changer le type de transfert de données de parallèle à série, les connecteurs de données et d'alimentation ont également changé.
Voici le câble de données SATA:
Câble de données pour l'interface SATA
Cela a permis d'utiliser un câble beaucoup plus long et d'augmenter les taux de transfert de données. Cependant, l'inconvénient était que les périphériques PATA, qui étaient présents sur le marché en quantités énormes avant l'avènement du SATA, devenaient impossibles à brancher directement sur les nouveaux connecteurs. Certes, la plupart des nouvelles cartes mères ont encore d'anciens connecteurs et prennent en charge la connexion de périphériques plus anciens. Cependant, l'opération inverse - connecter un nouveau type de lecteur à une ancienne carte mère pose généralement beaucoup plus de problèmes. Pour cette opération, l'utilisateur a généralement besoin d'un adaptateur Serial ATA vers PATA. L'adaptateur de câble d'alimentation est généralement de conception relativement simple.
Adaptateur secteur Serial ATA vers PATA:
Sur la gauche, une vue générale du câble; Sur la droite, l'apparence des connecteurs PATA et Serial ATA est agrandie
Plus complexe, cependant, est le cas avec un appareil tel qu'un adaptateur pour connecter un appareil série à un connecteur d'interface parallèle. Habituellement, un adaptateur de ce type est réalisé sous la forme d'un petit microcircuit.
Vue externe de l'adaptateur bidirectionnel universel entre les interfaces SATA - IDE
De nos jours, l'interface Serial ATA a pratiquement supplanté Parallel ATA, et les disques PATA ne se trouvent désormais que dans des ordinateurs assez anciens. Le support est une autre caractéristique de la nouvelle norme qui a assuré sa popularité.
Type d'adaptateur IDE vers SATA
Vous pouvez en dire un peu plus sur la technologie NCQ. Le principal avantage de NCQ est qu'il vous permet d'utiliser des idées qui ont longtemps été implémentées dans le protocole SCSI. En particulier, NCQ prend en charge un système de séquençage des opérations de lecture / écriture sur plusieurs lecteurs installés dans le système. Ainsi, NCQ peut améliorer considérablement les performances des périphériques de stockage, en particulier les baies de disques durs.
Adaptateur SATA vers IDE
Pour utiliser NCQ, une prise en charge technologique est requise du côté du disque dur ainsi que de l'adaptateur hôte de la carte mère. Presque tous les adaptateurs prenant en charge AHCI prennent également en charge NCQ. De plus, certains adaptateurs propriétaires plus anciens prennent en charge NCQ. De plus, pour le fonctionnement de NCQ, sa prise en charge à partir du système d'exploitation est nécessaire.
eSATA - SATA externe
Par ailleurs, il convient de mentionner le format eSATA (SATA externe), qui semblait prometteur en son temps, mais n'a pas reçu une large diffusion. Comme vous pouvez le deviner d'après son nom, eSATA est un type de Serial ATA conçu pour connecter exclusivement des disques externes. La norme eSATA offre la plupart des capacités de la norme pour les périphériques externes, c'est-à-dire Serial ATA interne, en particulier, le même système de signalisation et de commande et le même haut débit.
Connecteur ESATA sur ordinateur portable
Cependant, eSATA présente quelques différences par rapport à la norme de bus interne qui y a donné lieu. En particulier, eSATA prend en charge des câbles de données plus longs (jusqu'à 2 m) et a également des exigences d'alimentation plus élevées pour les disques. De plus, les connecteurs eSATA sont légèrement différents des connecteurs Serial ATA standard.
Comparé à d'autres bus externes tels que USB et Firewire, l'eSATA présente cependant un inconvénient majeur. Bien que ces bus permettent à l'appareil d'être alimenté via le câble de bus lui-même, le lecteur eSATA nécessite des connecteurs d'alimentation dédiés. Par conséquent, malgré le taux de transfert de données relativement élevé, eSATA n'est actuellement pas très populaire en tant qu'interface pour connecter des disques externes.
Conclusion
Les informations stockées sur un disque dur ne peuvent devenir utiles à l'utilisateur et disponibles pour les programmes d'application tant qu'elles ne sont pas accessibles par le processeur central de l'ordinateur. Les interfaces de disque dur sont le moyen de communication entre ces disques et la carte mère. Il existe aujourd'hui de nombreux types d'interfaces de disque dur, chacune avec ses propres avantages, inconvénients et caractéristiques spécifiques. Nous espérons que les informations fournies dans cet article seront à bien des égards utiles au lecteur, car le choix d'un disque dur moderne est largement déterminé non seulement par ses caractéristiques internes, telles que la capacité, la mémoire cache, l'accès et la vitesse de rotation, mais aussi par l'interface pour dont il a été conçu.
La deuxième interface de mémoire externe - SCSI (Small Computer System Interface) a été développée et adoptée par ANSI en 1986 (plus tard appelée SCSI-1). Le taux de transfert de données utilisant cette interface parallèle 8 bits était (à une vitesse d'horloge de bus de 5 MHz) de 4 Mo / s en mode asynchrone et de 5 Mo / s en mode synchrone. Contrairement à l'interface IDE / ATA, l'interface SCSI peut connecter non seulement des périphériques internes mais également externes: imprimantes, scanners, etc. Le nombre maximal de périphériques connectés au bus SCSI était de 8 et la longueur de câble maximale de 6 m.
Les normes SCSI sont élaborées et mises à jour par le comité T10 INCITS, c'est-à-dire la même organisation qui développe les standards IDE (ATA). En 1996, la SCSI Trade Association (STA) a été créée pour promouvoir la norme SCSI. Cette association regroupe une trentaine de fabricants de technologie informatique.
Les normes SCSI suivantes - SCSI-2 (1994) et SCSI-3 (1995) ont introduit le jeu de commandes communes (CCS) - 18 commandes de base requises pour prendre en charge n'importe quel périphérique SCSI, ont ajouté la possibilité de stocker dans un périphérique de file d'attente les commandes reçues de l'ordinateur et leur traitement conformément aux priorités fixées. De plus, dans ces normes, avec le bus 8 bits, un bus 16 bits est également défini, la fréquence d'horloge est augmentée à 20 MHz et le taux de transfert de données est augmenté à 20 Mo / s.
Une évolution de la norme SCSI-3 est la norme Ultra3 SCSI (1999) actuellement utilisée, pour laquelle une fréquence de bus de 40 MHz et un taux de transfert de 160 Mo / s est définie, et Ultra320 SCSI (2002) est une fréquence de bus de 80 MHz et un taux de transfert de 320 Mo / s.
L'échange de données conformément à ces normes est mis en œuvre en utilisant la méthode LDVS (la même que dans le bus PCI Express). Le nombre maximal de périphériques connectables pour Ultra3 SCSI et Ultra320 SCSI est de 16 et la longueur de câble maximale est de 12 m.
La norme Ultra640 SCSI (2003) avec une fréquence de bus de 160 MHz et une vitesse de 640 Mo / s a \u200b\u200bégalement été développée, mais cette norme ne s'est pas généralisée, en raison du fait qu'en raison de la faible longueur du câble, plus de deux appareils ne peuvent pas y être connectés. ...
La communication entre le périphérique SCSI et le bus d'E / S s'effectue à l'aide d'un adaptateur SCSI spécial (contrôleur) inséré dans le slot PCI ou intégré à la carte mère. En plus de l'adaptateur SCSI (Figure 1.3.8a), appelé adaptateur hôte, chaque périphérique possède son propre adaptateur intégré qui lui permet de communiquer avec le bus SCSI. Si le périphérique est le dernier de la chaîne des périphériques de bus SCSI, un périphérique spécial est connecté après lui - un terminateur afin d'exclure la réflexion des signaux transmis sur le bus (Fig. 1.3.8b).
Ultra3 SCSI et Ultra320 SCSI utilisent deux types de connecteurs: 68 broches (Figure 1.3.8c) et 80 broches (Figure 1.3.8d). Le deuxième type de connecteur, en plus des lignes de données et de commande, contient également des lignes électriques pour les périphériques et offre la possibilité de connecter "à chaud" le périphérique à un ordinateur.
Figure: 1.3.8. Périphériques SCSI: a) Adaptateur SCSI: 1 - connecteurs pour connecter des périphériques externes; 2 - connecteur pour connecter un appareil interne; 3 - contrôleur SCSI;
b) Bus SCSI: 1 - connecteur d'adaptateur; 2 - connecteurs pour connecter des appareils; 3 - terminateur; c) connecteur SCSI 68 broches; d) Connecteur SCSI 80 broches
SCSI transfère les données en parallèle, tout comme IDE (ATA). Pour les mêmes raisons que IDE (ATA), le développement de Serial Attached SCSI (SAS) a été lancé. L'interface SAS est compatible SATA et utilise en même temps des commandes SCSI, des périphériques externes enfichables à chaud et la possibilité de connecter, en plus des disques durs et optiques, d'autres périphériques tels qu'une imprimante ou un scanner. SAS remplace désormais progressivement SCSI dans les ordinateurs et les périphériques.
La première spécification SAS, SAS 1.0, a été publiée par le comité T10 en 2003. Il a défini les débits de transfert de données de 1,5 et 3 Gbit / s pour la connexion d'appareils à l'intérieur de l'unité centrale de l'ordinateur avec une longueur de câble maximale de 1 m et la connexion externe d'appareils avec une longueur de câble maximale de 8 m.
En 2005, la spécification SAS 1.1 a été publiée, qui corrigeait les erreurs dans la spécification SAS 1.0.
SAS 2.0 (2009) a ajouté 6 Gbit / s et augmenté la longueur maximale du câble à 10 m.
L'échange de données en SAS, ainsi qu'en SCSI, est mis en œuvre à l'aide de la méthode LDVS.
Deux paires de signaux différentiels (réception et émission) forment un canal physique dans le SAS. Un ou plusieurs liens physiques, à leur tour, forment un port. Le nombre de liens physiques dans un port est indiqué par un nombre suivi d'un «x». Ainsi, la désignation 4x signifie que le port contient 4 canaux (8 paires de signaux). Chaque port possède une adresse 64 bits unique attribuée par le fabricant du matériel SAS. Un périphérique SAS peut avoir un ou plusieurs ports. Un port avec un seul canal est appelé un port étroit, et un port avec deux canaux ou plus est appelé un port large.
Ainsi, deux ports avec une vitesse de 3 Gb / s peuvent être utilisés soit comme deux canaux de communication séparés avec des appareils différents, soit comme un seul canal de communication avec une vitesse de 6 Gb / s. De plus, la spécification SAS 2.0 ajoute la possibilité de diviser un port 6 Gbps en deux liaisons 3 Gbps.
SAS utilise des connecteurs normalisés par le comité du petit facteur de forme (SFF) lors de la connexion de périphériques. Ce comité élabore et prépare les spécifications des connecteurs utilisés dans divers appareils. Chaque connecteur est identifié par le préfixe «SFF-» suivi d'un numéro de connecteur à quatre chiffres commençant par 8.
Les principaux connecteurs utilisés dans SATA sont:
· Connecteur SFF-8482 pour connecter un appareil interne (Fig. 1.3.9а);
· Connecteur SFF-8484 - 4x connecteur pour connecter des appareils internes (Fig. 1.3.9b);
Connecteur SFF-8087 - 4x connecteur (miniSAS) pour connecter des périphériques internes (Fig. 1.3.9c);
· Connecteur SFF-8470 - 4x connecteur pour connecter des appareils externes (Fig. 1.3.9d);
· Connecteur SFF-8088 - 4x connecteur (miniSAS) pour connecter des appareils externes (Fig. 1.3.9e).
L'interface SAS prend en charge un jeu de commandes compatible avec le jeu de commandes SATA, ce qui vous permet de connecter des périphériques SATA à l'extension SAS (généralement à l'aide du connecteur SFF-8482).
Le câble le plus courant pour connecter des périphériques SAS externes avec des connecteurs SFF-8088 aux extrémités du câble est illustré à la Fig. 1.3.9f. Pour connecter des périphériques externes via l'interface eSATA, vous pouvez utiliser un câble avec un connecteur SFF-8088 à une extrémité et 4 connecteurs eSATA à l'autre (Fig. 1.3.9g).
Figure: 1.3.9. Connecteurs SAS: a) connecteur SAS mâle 29 broches pour périphérique interne (SFF-8482) b) connecteur 4x SAS mâle 32 broches pour périphériques internes (SFF-8484); c) connecteur femelle mini-SAS mâle 4x 26 broches pour périphériques internes (SFF-8087); d) 4x SAS mâle 26 broches vers périphérique externe (SFF-8470); e) 4x mini-SAS mâle 26 broches vers périphérique externe (SFF-8088); f) câble SFF-8088 - SFF-8088; g) SFF-8088-4 câble eSATA
Un système d'interface SAS comprend les composants suivants:
Initiator - génère des demandes de service pour les équipements cibles et reçoit la confirmation de l'exécution des demandes (implémentée sous forme de microcircuit sur la carte mère ou sur une carte connectée au bus de la carte mère);
Périphérique cible - contient des blocs logiques et des ports cibles qui reçoivent les demandes de service et les exécutent; une fois le traitement de la demande terminé, une confirmation de l'exécution de la demande est envoyée à l'initiateur de la demande (il peut s'agir soit d'un disque dur séparé, soit d'un ensemble complet de disques).
· Sous-système de livraison de données (Service Delivery Subsystem) - effectue le transfert de données entre les initiateurs et les équipements cibles (se compose de câbles et d'extensions SAS).
· SAS Expander - connecte plusieurs périphériques SAS à un port initiateur.
Dans les ordinateurs de bureau, un module d'extension SAS est une carte qui se branche sur un bus PCI Express et contient un contrôleur SAS qui agit comme un initiateur, ainsi qu'un ou plusieurs connecteurs SAS internes et / ou externes auxquels des périphériques SAS ou SATA ( eSATA) (Fig. ????? a et Fig. ????? b).
Les disques SAS (eSATA) peuvent être logés dans un boîtier (Fig. ????? c). Un tel périphérique est appelé une matrice de disques. En plus des unités de disque, la matrice de disques contient une carte d'extension SAS intégrée (Fig. ????? d), un connecteur d'alimentation, ainsi qu'une prise pour se connecter à un ordinateur de contrôle (prise d'entrée) et 1 ou 2 prises pour se connecter à un autre ordinateur (prises d'entrée) ... Ces emplacements permettent à plusieurs ordinateurs de partager des données sur les unités de matrice de disques.
Un exemple de connexion de disques eSATA à un ordinateur à l'aide du câble illustré à la Fig. 9g et les ordinateurs à la matrice de disques à l'aide du câble illustré à la Fig. 9f, est illustré à la Fig. figure. ????? ré.
Figure: ??????. Installations SAS: a) carte pour connecter deux périphériques internes:
1 - contrôleur (initiateur) SAS; 2 - douilles SF-8087; b) une carte pour connecter deux appareils externes: 2 - prises SF-8088; 1 - contrôleur (initiateur) SAS; c) une matrice de disques pour 15 disques SAS (eSATA); d) extension de matrice de disques SAS;
e) un exemple d'utilisation de SAS pour connecter des disques externes: 1 - disques eSATA; 2 - matrice de disques connectée à deux ordinateurs
L'implémentation matérielle de SAS, comme avant SCSI, est plus coûteuse sur l'ordinateur que l'implémentation d'ATA et SATA (eSATA). Cela est dû, tout d'abord, au fait que le contrôleur ATA et SATA est généralement intégré à la carte mère et que les cartes mères de bureau avec interface SCSI et SAS intégrée ne sont pratiquement pas disponibles, il est donc nécessaire d'acheter une carte contrôleur SCSI ou SAS. Deuxièmement, les périphériques SAS sont plus puissants que les périphériques ATA et SATA (eSATA). Par exemple, les disques SAS peuvent être à double port, c'est-à-dire ils peuvent soit être connectés à deux ordinateurs, soit communiquer avec un ordinateur deux fois plus vite qu'avec un seul port. Cependant, cela entraîne des coûts plus élevés pour les disques SAS.
Par conséquent, le principal domaine d'application de SAS, comme SCSI, est constitué d'ordinateurs puissants (serveurs) avec des exigences accrues en matière de vitesse d'échange, de fiabilité et de sécurité des données.
Grâce à l'utilisation d'extensions, le sous-système de livraison de données SAS offre plus de capacités que le système SATA (eSATA). De plus, des périphériques SATA (eSATA) moins chers peuvent être utilisés dans ce sous-système.
Un système unique d'ordinateurs interconnectés, de périphériques, d'extensions SAS et de câbles SAS, SATA et eSATA est appelé un domaine. Le nombre maximum d'extendeurs et de périphériques dans un domaine est de 16256. Un système SAS peut se composer de plusieurs domaines, avec des initiateurs et des périphériques distincts appartenant à deux domaines adjacents.
Il existe deux types d'extendeurs qui peuvent être utilisés dans un domaine: l'extension de commutateur et l'extension d'extrémité.
L'extenseur en éventail (Fig. ????? a) achemine les flux de données des initiateurs vers les équipements cibles dans le domaine du domaine SAS. Il ne doit y avoir qu'un seul commutateur d'extension dans un domaine.
Le module d'extension de bord (Fig. ????? b) est connecté soit à un commutateur d'extension, soit à un autre module d'extension de bord et est utilisé pour acheminer les flux de données des périphériques et des modules d'extension qui y sont connectés. Le nombre maximal de périphériques pris en charge par un répéteur de point de terminaison est de 128.
Les appareils peuvent être connectés à la fois à un extenseur de commutateur et à un extenseur d'extrémité. Si un commutateur d'extension n'est pas utilisé dans le domaine, le nombre d'extensions d'extrémité ne doit pas dépasser 2.
Lors de la mise sous tension, tous les périphériques du système SAS échangent leurs adresses entre eux et le système passe à un état actif, dans lequel les commandes, les paquets de données et les messages de contrôle sont échangés. L'ajout d'un nouveau périphérique au système (connexion à chaud) ou la déconnexion d'un périphérique génère un message de contrôle, à la réception duquel tous les expandeurs reconstruisent leur schéma de routage et notifient les initiateurs du changement de configuration du système.
Un exemple de la configuration des domaines SAS est illustré à la Fig. figure. ?????dans.
Figure: ?????. Utilisation de SAS dans les serveurs: a) commutateur d'extension à 12 ports avec emplacements SFF-8470 (vues avant et arrière); b) extension d'extrémité à 12 ports avec fentes SFF-8470 (vues avant et arrière); c) exemple de domaines SAS:
1 - serveurs initiateurs avec cartes d'extension SAS; 2 - extenseurs d'extrémité SAS;
3 - disques à port unique avec interface SAS; 4 - Commutateur d'extension SAS;
5 - lecteurs de disquettes avec interface eSATA; 6 - lecteurs de disque à deux ports avec interface SAS;
7 - Baie de disques avec extension SAS intégrée
Dans les systèmes informatiques modernes, les interfaces SATA et SAS sont utilisées pour connecter les principaux disques durs. En règle générale, la première option convient aux postes de travail à domicile, la seconde aux serveurs, de sorte que les technologies ne se font pas concurrence, répondant à des exigences différentes. La différence significative de coût et d'espace de stockage amène les utilisateurs à se demander en quoi SAS diffère du SATA et à rechercher des compromis. Voyons si cela a du sens.
SAS (Serial Attached SCSI) est une interface de périphérique de stockage série conçue autour du SCSI parallèle pour exécuter le même jeu de commandes. Utilisé principalement dans les systèmes de serveur.
SATA (Serial ATA) est une interface d'échange de données série basée sur PATA parallèle (IDE). Il est utilisé dans la maison, le bureau, les PC multimédias et les ordinateurs portables.
Si nous parlons de disques durs, alors, malgré les caractéristiques techniques et les connecteurs différents, il n'y a pas de différences cardinales entre les appareils. La compatibilité unilatérale vers l'arrière permet de connecter des disques à la carte serveur à la fois un par un et via la seconde interface.
Il est à noter que les deux options de connexion sont réelles pour les SSD, mais la différence significative entre SAS et SATA dans ce cas sera dans le coût du disque: le premier peut être dix fois plus cher avec un volume comparable. Par conséquent, aujourd'hui, une telle solution, si elle n'est pas rare, est suffisamment équilibrée et est destinée aux centres de données rapides au niveau de l'entreprise.
Comparaison
Comme nous le savons déjà, SAS est utilisé dans les serveurs, SATA dans les systèmes domestiques. En pratique, cela signifie que de nombreux utilisateurs traitent simultanément les premiers et résolvent de nombreux problèmes, tandis que les seconds sont traités par une seule personne. En conséquence, la charge du serveur est beaucoup plus élevée, de sorte que les disques doivent être suffisamment tolérants aux pannes et rapides. Les protocoles SCSI (SSP, SMP, STP) implémentés dans SAS permettent de traiter plus d'E / S simultanément.
Directement pour le disque dur, la vitesse d'accès est déterminée principalement par la vitesse de rotation de la broche. Pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables, 5400 - 7200 tr / min est nécessaire et suffisant. En conséquence, il est presque impossible de trouver un lecteur SATA avec 10000 tr / min (à moins de regarder la série WD VelociRaptor, conçue, encore une fois, pour les stations de travail), et tout ce qui précède est absolument inaccessible. Le disque dur SAS tourne à au moins 7200 tr / min, 10000 tr / min peuvent être considérés comme une norme et 15000 tr / min est un maximum suffisant.
Les lecteurs SCSI série sont considérés comme plus fiables et ont un MTBF plus élevé. En pratique, plus de stabilité est obtenue grâce à la fonction de somme de contrôle. Les disques SATA, par contre, souffrent d '«erreurs silencieuses» lorsque les données sont partiellement écrites ou endommagées, ce qui conduit à l'apparition de secteurs défectueux.
Le principal avantage de SAS - deux ports duplex, permettant à un appareil d'être connecté via deux canaux - fonctionne également pour la tolérance aux pannes du système. Dans ce cas, l'échange d'informations se fera simultanément dans les deux sens, et la fiabilité est assurée par la technologie Multipath I / O (deux contrôleurs s'assurent mutuellement et partagent la charge). La file d'attente des commandes marquées a une profondeur de 256. La plupart des disques SATA ont un port semi-duplex et la profondeur de la file d'attente NCQ ne dépasse pas 32.
L'interface SAS suppose l'utilisation de câbles d'une longueur maximale de 10 m. Jusqu'à 255 périphériques peuvent être connectés à un port via des extensions. SATA est limité à 1 m (2 m pour eSATA) et ne prend en charge qu'une seule connexion point à point.
Perspectives de développement ultérieur - quelle différence entre SAS et SATA se fait également ressentir assez fortement. L'interface SAS atteint un débit de 12 Gbps et les fabricants annoncent la prise en charge de 24 Gbps. La dernière révision de SATA s'est arrêtée à 6 Gb / s et n'évoluera pas à cet égard.
Les disques SATA ont un prix très attractif en termes de coût de 1 Go. Dans les systèmes où la vitesse d'accès aux données n'est pas critique et la quantité d'informations stockées est importante, il est conseillé de les utiliser.
Table
| SAS | SATA |
| Pour les systèmes serveur | Principalement pour les systèmes de bureau et mobiles |
| Utilise le jeu de commandes SCSI | Utilise le jeu de commandes ATA |
| Vitesse de broche minimale du disque dur 7200 tr / min, maximum - 15000 tr / min | Minimum 5400 RPM, maximum 7200 RPM |
| Prend en charge la technologie de vérification de la somme de contrôle lors de l'écriture des données | Grand pourcentage d'erreurs et de secteurs défectueux |
| Deux ports duplex | Un port semi-duplex |
| Prise en charge d'E / S multipath | Connexion point à point |
| File d'attente de commandes jusqu'à 256 | File d'attente de commandes jusqu'à 32 |
| Des câbles jusqu'à 10 m peuvent être utilisés | Longueur de câble pas plus de 1 m |
| Bande passante du bus jusqu'à 12 Gbps (à l'avenir - 24 Gbps) | Débit 6 Gbit / s (SATA III) |
| Le coût des lecteurs est plus élevé, parfois considérablement | Moins cher en termes de prix par Go |
Dans cet article, nous examinons l'avenir de SCSI et examinons certains des avantages et des inconvénients de SCSI, SAS et SATA.
En fait, la question est un peu plus complexe que le simple remplacement de SCSI par SATA et SAS. Le SCSI parallèle traditionnel est une interface qui a fait ses preuves et qui existe depuis longtemps. Actuellement, SCSI offre un taux de transfert très rapide de 320 mégaoctets par seconde (Mbps) en utilisant l'interface SCSI Ultra320 moderne. En outre, SCSI offre un large éventail de fonctionnalités, y compris la mise en file d'attente de commandes-étiquettes (une méthode d'optimisation des commandes d'E / S pour augmenter les performances). Les disques durs SCSI sont fiables; sur une courte distance, vous pouvez connecter en série jusqu'à 15 périphériques connectés à une liaison SCSI. Ces fonctionnalités font de SCSI un excellent choix pour les postes de travail et les postes de travail productifs, jusqu'aux serveurs d'entreprise, aujourd'hui.
Les disques durs SAS utilisent le jeu de commandes SCSI et sont similaires en fiabilité et en performances aux disques SCSI, mais utilisent une version série de l'interface SCSI, à 300 Mo / s. Bien que légèrement plus lente que 320 Mo / s SCSI, l'interface SAS est capable de prendre en charge jusqu'à 128 périphériques sur des distances plus longues que l'Ultra320, et peut étendre jusqu'à 16 000 périphériques par canal. Les disques durs SAS offrent la même fiabilité et la même vitesse de rotation (10 000-15 000) que les disques SCSI.
Les disques SATA sont légèrement différents. Là où les disques SCSI et SAS donnent la priorité aux performances et à la fiabilité, les disques SATA les sacrifient au profit d'augmentations de capacité significatives et d'économies de coûts. Par exemple, un lecteur SATA a maintenant atteint une capacité de 1 téraoctet (To). SATA est utilisé là où une capacité maximale est nécessaire, comme la sauvegarde ou l'archivage des données. SATA offre désormais des connexions point à point à des vitesses allant jusqu'à 300 Mb / s, et surpasse facilement l'interface ATA parallèle traditionnelle à 150 Mb / s.
Alors, que se passe-t-il avec SCSI? Cela fonctionne très bien. Le problème avec le SCSI traditionnel est qu'il approche à peine de la fin de sa vie utile. Une interface SCSI parallèle avec une vitesse de 320 Mo / s ne pourra pas fonctionner beaucoup plus rapidement avec les longueurs de câble SCSI actuelles. En comparaison, les disques SATA atteindront 600 Mo / s dans un proche avenir, SAS prévoit d'atteindre 1200 Mo / s. Les disques SATA peuvent également fonctionner avec l'interface SAS, de sorte que ces disques peuvent être utilisés simultanément dans certains systèmes de stockage. Le potentiel d’amélioration de l’évolutivité et des performances de transfert de données dépasse de loin celui du SCSI. Mais SCSI ne sortira pas de sitôt. Nous verrons SCSI dans les serveurs petits et moyens pendant encore quelques années. Au fur et à mesure de la mise à niveau du matériel, SCSI sera systématiquement remplacé par des disques SAS / SATA pour des connexions plus rapides et plus faciles.
