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存储教程:浅谈eSATA硬盘接口规范

天极网  八戒丨2006-04-24 11:56 标签:硬盘/SSD 硬盘 

【51CTO.com综合报道】SATA硬盘近来已逐渐成为各种储存设备关注的焦点,取代PATA硬盘成为下一代硬盘界面的主流。连光驱界面也将在2005年之后有快速转换成SATA界面。不过,外接式的储存设备界面较常见的为USB2.0和IEEE 1394,在传输率上USB2.0最快可达480Mbps,IEEE 1394可达400Mbps。

但是这些接口的传输速度已经不能够满足越来越多的设备需要,而且不管是哪一种方法,你都必须先购买配备必要连接设备的外接盒,或直接移动硬盘产品,所以下一代外部传输接口必然会出现。那么一下代外接传输接口是什么样子的呢?传输速度是多少?这就是今天我们所要讨论的eSATA外置接口技术。

那么到底什么是eSATA技术呢?我们来看一下。

一、什么是eSATA接口?eSATA规范解析

虽然支持热插拨、规格更强的SATA规范已经推出了许久,但在主流市场中它一直无缘涉及移动存储市场。我们能看到的事实是:绝大部分PC系统以及零售的主板上都没有配置标准的外部SATA接口;市场上几乎买不到提供SATA外部接口的移动存储装置;如果以裸体SATA硬盘直接应用在外部,它缺少方便的电力连接装置并且本身也缺乏有效的保护,脆弱的PCB完全暴露在外面,而且由于SATA线缆只能插拔几十次,这也似乎与移动的需求并不匹配。

然而eSATA似乎是最容易解决的问题,它不牵涉到底层的复杂技术,只需要完善下接口部分而已,最终的应用形式显然是需要把硬盘配置在某种盒状装置内的,虽然SATA硬盘本身支持热插拔。业界对eSATA接口的描述就是,基于标准的SATA线缆和接口,连接处加装了金属弹片来保证物理连接的稳固性,而eSATA线缆能够插拔2000次,这也为eSATA抢班夺权创造了很好的条件。

其实,eSATA并什么新技术―eSATA实际上就是外置式SATA II规范,是业界标准接口Serial ATA(SATA)的延伸。注意eSATA是仅仅是一种扩展SATA接口,是用来连接外部而不是内部SATA设备。简单的说就是通过eSATA技术,让外部I/O接口使用SATA2功能,例如拥有eSATA接口,你可以轻松地将SATA2硬盘插到eSATA接口,而不用打开机箱更换SATA2硬盘。

SATA接口的设计仅供做为使用于系统机箱内。eSATA的出现将使得用户可以在电脑外部连接SATA硬盘而不像过去只能局限于电脑内部。当然,你也可以用USB或者火线实现这一功能,但是eSATA的却拥有极大的传输速度优势:在目前的市场上,USB2.0的数据传输速度可以达到480Mb/s,IEEE1394的数据传输速度可以达到400Mb/s。然而eSATA最高却可提供3000Mb/s的数据传输速度,远远高于USB2.0和IEEE1394,并且依然保持方便的热插拔功能,用户是不需要关机便能随时接上或移除SATA装置,十分方便。

虽eSATA2接口在理论上可以达到3Gbps的传输率,不过实际应用上,受硬盘内部传输率及主板的制约,实际数据传输可能介于1.5Gbps到3Gbps之间,但仍高于IEEE 1394、USB2.0的传输速率。

因此,快速的传输速度和方便的移动能力,在不久的将来,eSATA将取代USB2.0和IEEE 1394成为外部扩展接口的发展趋势。然而,eSATA并不是只要将一个SATA埠移到PC电脑箱后面就可以了。使用于机箱内的SATA缆线和连接器并不适合直接用于外接的方式。为确保将SATA安全地移到机箱外,并通过SATA-IO国际组织的审核,业者需要解决下列问题:

  • 预防接头在连接时发生静电放电
  • 符合FCC与CE的电磁干扰规范
  • 开发强韧的缆线和连接器组件,以支持外接式储存的频繁插拔需求(典型的台式SATA只需要安装一次即可)
  • 外部接头需加装遮蔽

为了解决这些问题,新一代的eSATA规范是由参与SATA-IO的会员厂商所拟定,而遵照规范开发方案的会员,可以使用eSATA标章做为识别。初期的外接SATA方案或许未能符合eSATA规范,而唯有取得eSATA标志认证的产品才代表其遵循最新的Serial ATA规范。

eSATA是SATA的外接式接口,但是配备更耐用的缆线和连接器。eSATA可以达到如同SATA般的传输速度,例如SATA 1.5Gb/s或SATA 3Gb/s。eSATA 3Gb/s速度同样向下兼容于1.5Gb/s,与目前台式硬盘的情况相同。由于硬盘内部的数据持续传输率已高达75MB/sec,因此USB和1394的接口速率成为外接硬盘的瓶颈。同时eSATA外设还可以在主机内部的系统崩溃后作为启动盘引导,直接将系统恢复,进一步增大其备份功能的附加值。

相比之下,现在的PC电脑不太容易从IEEE 1394或USB接口的硬盘上启动。eSATA接口的另一个好处是有利于RAID性能的发挥,在端口多路器(Port Multiplier,简称PM)的帮助下,即使其接口带宽只有1.5Gbps,也足够让2个硬盘充分施展(譬如RAID 0),而如果是3.0Gbps,则可以驱动4个硬盘而不致成为瓶颈。

要使用eSATA功能,你的PC必须拥有两个条件,一个就是你的主板必须有SATA2接口,另一个就是拥有外置的eSATA转接口,比如目前华擎775XFire-eSATA主板已经整合了eSATA转接口,或你可以购买HighPoint推出外置eSATA转接口:如果你具备这两个条件,那么你只需要使用一根SATA数据将SATA接口和eSATA接口连接起来就可以你的主板实现eSATA功能。

注意:在使用eSATA功能的时候,外接硬盘需要做一定变动,那就是跳线。目前硬盘厂商的官方网站都提供了具体的跳线指南,大家可以去看一下。二、eSATA能为我们带来什么?

1、提供更高性能的外接存储方案

当使用者需要高传输速率的单硬盘外接储存时,eSATA接口可提供配备?佳传输速率的外接备份方案。ESATA0拥有SATA 3Gb/s PCI HBAs、RAID和连接端口扩充器等功能,为使用者带来更优异的外接储存性能。结合多台外接式硬盘将可整合成一组超大容量的外接硬盘,并配备300MB/sec的高速传输速率;或者可以架构RAID 0、1、5或甚至3的磁盘阵列,不需使用者的操作,便可提供永不间断的数据保护。

2、提供比光盘刻录更佳的数据备份方案

以光盘片备份数据既经济且简单,但是使用者必须随时记得执行备份的工作。然而,藉由eSATA接口,只需二或三块外接式硬盘,另外再添购一张适合的主机适配卡(从简易的RAID 0或1,到高端的RAID 3或5),通过映像RAID磁盘阵列或同位数据保护(parity protection),便可以支持使用者所需之数据保护功能,为使用者提供不间断的数据备援。

既有的台式SATA硬盘更可与外接eSATA硬盘结合,以提供扩充的储存容量、数据保护和性能。利用连接埠扩充器结合数台外接式eSATA硬盘,将可以达到超过200MB/sec的传输速度性能。

3、更具弹性的应用方案

eSATA接口可用来设计成一台单一的储存备份系统,或者也可以组装一组高端的备份与还原系统。可以将硬盘安装于个别不同的机箱中;或者也可以安装两台或多台支持热插拔硬盘至可容纳多颗硬盘的机箱,并通过一条单一的eSATA缆线连接至主机控制器。目前至少有二家主板制造商,供应配备一组eSATA接口和USB接口与或1394b连接端口的PC主板,此外还有PCI和PCI-X HBA方案可供选择。

这些方案提供简易的安装特性及强大的性能,适合不需复杂的数据保护方案之终端使用者。此外,eSATA是一个有效率的IT备份与还原方案,中小企业的IT管理人员能够在短短数分钟内,利用一个eSATA机箱配备SATA热插拔硬盘,立刻增加500GB的储存容量至服务器中。

当储存容量接近饱和时,IT管理人员不需要关闭系统,便可以移除既有的硬盘并升级到新的500GB硬盘。主机控制器可以内建专属的处理器,而不占用服务器CPU的资源。或者,服务器的主板也可以整合两个或多个eSATA埠;如此一来,只需连接另一台eSATA硬盘或机箱就可以升级。大多数的备份与还原方案并未能解决系统停机的问题,而整合eSATA的主机方案就能做到永不停机的要求。

4、更具性价比的外接储存方案

eSATA的传输速度较USB和1394b接口来得更快,在某些情形下更可以达到二倍的传输性能,不过,如果eSATA与更高端的接口相比,例如SCSI和SAS接口,又是如何呢?其差异与硬盘本身的硬件特性较为相关。例如,大多数SCSI硬盘都具备10K或15K的转速,具备更高的机械性能,而且在设计上能够承受高度撞击、震动并耐高温,以维持高性能及可靠性。

高容量的ATA硬盘、低成本的SATA与eSATA储存方案,为SCSI和SAS等高端产品,提供了低成本的替代方案。现今SATA硬盘的最大储存容量为500GB,因此,采用单一硬盘的机箱搭配eSATA接口,便可为使用者提供高达500GB的外接储存容量,或者在支持多硬盘的机箱内安装三块500GB硬盘,更可以达到1.5 TB外接储存容量。结语:eSATA的现状与未来

从目前的情况来看,这种技术还是相当有实际意义的,包括希捷在内的多家存储厂商都已经把自己的重点开始向外置式硬盘产品上转移,要知道全新的外置式eSATA传输技术可以将数据传输速度提升至现有USB2.0接口的5倍之多。

而在去年的CES2006上,全球著名的存储巨头希捷Seagate也展示其最新的eSATA按键备份系列。希捷的500GB eSATA按键备份硬盘―以内置的速度(最高达300MB/秒的接口速率)提供外置的数据备份和保护,与现有的USB 2.0、1394a等外置存储解决方案相比,其速度提高了5倍之多。此款500GB eSATA硬盘将于2006年第二季度发货。此外,目前已经有部分主板具备eSATA接口,比如我们上面提到的华擎775XFire-eSATA主板。

同时,虽然eSATA在近线和离线储存领域占有同样重要的地位,不过在此将着重于eSATA应用在PC、服务器、工作站,甚至笔记本的数据保护效益方面。eSATA以经济的价格,为外接储存方案实现了更高层次的优异性能、高容量、高度保护和简易使用性。

值得一提的是,目前采用eSATA接口的外置硬盘还没有大量涌现,目前也仅有然后在跟进。究其原因,我们认为,除了具备eSATA接口的主机还不够多之外,硬盘厂商们现有的外置硬盘和PATA接口的大容量内置硬盘产品也是值得考虑的因素。

换言之,eSATA外置硬盘的普及不仅需要有更多的主机支持eSATA接口,也有赖于SATA硬盘市场占有率的进一步提高。客观地说,虽然某些外置硬盘(盒)厂商的eSATA产品推出已有一段时间,但eSATA要超越USB和IEEE 1394而真正成为3.5英寸外置硬盘的首选接口至少还得过一两年。


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