1.2.2 存儲的磁盤技術
中高端存儲目前已經能管理上千塊磁盤，磁盤是存儲最終存放數據的地方，是數據的載體。傳統磁盤都是以磁碟作為存儲介質，根據接口類型可以分為SCSI、光纖通道（fibre channel，FC）、串行連接SCSI（SAS）、串行ATA（SATA）。圖1-6詳細列舉了不同接口磁盤的對比情況。
另外，閃存驅動器是新一代的磁盤設備，其內部由基于閃存技術的電子存儲單元來代替磁碟作為存儲介質（如圖1-7所示）。閃存驅動器的革命性在于它的數據存取方式的根本變化。傳統的磁盤驅動器需要通過旋轉磁碟并擺動機械臂來讀寫數據，這是一個機械過程，而閃存驅動器采用電子尋址的方式對存儲單元的數據進行讀寫，完全沒有傳統磁盤的機械尋址過程，很大程度提高了數據存儲和寫入的速度。閃存驅動器特別適合做在線事物處理（OLTP）等隨機I/O繁多的應用。目前1塊閃存驅動器提供的隨機I/O處理性能相當于30個15000r/min的纖通道磁盤所能提供的處理能力。同時閃存驅動器不需要電力來驅動機械馬達和機械臂，大大降低了能耗。
下面我們詳細介紹各種磁盤接口技術的特點。
1. SCSI
小型計算機系統接口（small computer system interface，SCSI）是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標準接口，而SCSI并不是專門為硬盤設計的接口，是一種廣泛應用于小型機上的高速數據傳輸技術。SCSI接口具有應用范圍廣、多任務、CPU占用率低以及熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如IDE硬盤般普及，因此在傳統上SCSI硬盤主要應用于服務器和工作站中。
2. 光纖通道（FC）
光纖通道和SCSI接口一樣，最初也不是為硬盤設計開發的接口技術，而是專門為網絡系統設計的一種接口。隨著存儲系統對速度需求的不斷提高，才逐漸應用到磁盤系統中。光纖通道磁盤是為提高多硬盤存儲系統的速度和靈活性而開發的，它的出現大大提高了多硬盤系統的通信速度。光纖通道磁盤的主要特性有熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。
光纖通道是為在像服務器這樣的多硬盤系統環境而設計，能滿足高端工作站，服務器，海量存儲子網絡，外設間通過集線器、交換機和點對點連接進行雙向、串行數據通信等系統對高數據傳輸率的要求。
光纖通道可以采用銅軸電纜和光導纖維作為連接設備，大多采用光纖媒介，而傳統的銅軸電纜如雙絞線等則可以用于小規模的網絡連接。但采用銅軸電纜的光纖通道有著銅媒介一樣的老毛病，如傳輸距離短（30m，取決于具體的線纜）以及易受電磁干擾（EMI）等。
雖然銅媒介也適用于某些環境，但是對于利用光纖通道的較大規模存儲網絡來說，光纜是最佳的選擇。光纜按其直徑和模式分類，直徑以μm為計量單位。電纜模式有兩種： 單模是一次傳送一個單一的信號； 而多模則能夠通過將信號在光纜玻璃內核壁上不斷反射而傳送多個信號?，F在認可的光纜光纖通道標準和等級有： 直徑62.5μm多模光纜175m，直徑50μm多模光纜500m，以及直徑9μm單模光纜10km。
目前主流的FC磁盤已經能提供4Gb/s的傳輸速度，未來的速度還將達到8Gb/s。不過為了能得到更高的數據傳輸率，市面上的光纖產品有時是使用多個光纖通道來達到更高的帶寬。
光纖通道有如下諸多優點：
連接設備多，一個通路上最多可連接126個設備，并很容易通過交換設備擴展；
低CPU占用率；
支持熱插拔，在主機系統運行時就可安裝或拆除光纖通道硬盤；
可實現光纖和銅纜的連接；
高帶寬，在適宜的環境下，光纖通道是現有產品中速度最快的；
通用性強；
連接距離大，連接距離遠遠超出其他同類產品；
光纖通道的缺點在于產品價格昂貴，組建較為復雜。
3. SAS
SAS（serial attached SCSI）即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術。SAS與現在流行的SATA（serial ATA）硬盤相同，都是采用串行技術以獲得更高的傳輸速度，并通過縮短連接線改善內部傳輸率。SAS是并行SCSI接口之后開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，并且提供與SATA硬盤的兼容性。
SAS的接口技術可以向下兼容SATA。具體來說，二者的兼容性主要體現在物理層和協議層的兼容。在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤可以直接使用在SAS的環境中。從接口標準而言，SATA是SAS的一個子標準，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤，但是SAS卻不能直接在SATA的環境中使用，因為SATA控制器并不能對SAS硬盤進行控制。在協議層，SAS由3種類型協議組成，根據連接的不同設備使用相應的協議進行數據傳輸。其中串行SCSI協議（SSP）用于傳輸SCSI命令； SCSI管理協議（SMP）用于對連接設備的維護和管理； SATA通道協議（STP）用于SAS和SATA之間數據的傳輸。因此在這3種協議的配合下，SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結合。
SAS系統的背板既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器，所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在于一個存儲系統之中。但需要注意的是，SATA系統并不兼容SAS，所以SAS驅動器不能連接到SATA背板上。由于SAS系統的兼容性，使用戶能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求，因此在擴充存儲系統時擁有更多的彈性，讓存儲設備發揮最大的投資效益。
每一個SAS端口最多可以連接16256個外部設備，并且SAS采取直接的點到點的串行傳輸方式，傳輸的速率高達3Gb/s，估計以后會有6Gb/s乃至12Gb/s的高速接口出現。SAS的接口也做了較大的改進，它同時提供了3.5in和2.5in的接口，因此能夠適合不同服務器環境的需求。SAS依靠SAS擴展器來連接更多的設備，目前的擴展器以12端口居多，不過根據板卡廠商產品研發計劃顯示，未來會有28、36端口的擴展器引入，來連接SAS設備、主機設備或者其他的SAS擴展器。
和傳統并行SCSI接口比較起來，SAS在接口速度上得到顯著提升（現在主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/s，而SAS才剛起步速度就達到300MB/s，未來會達到600MB/s甚至更多），而且由于采用了串行線纜，不僅可以實現更長的連接距離，還能夠提高抗干擾能力，并且這種細細的線纜還可以顯著改善機箱內部的散熱情況。
SAS目前的不足主要有以下方面。
硬盤和控制芯片種類少。目前只有希捷和富士通等為數不多的硬盤廠商推出了SAS接口硬盤，品種太少，其他廠商的SAS硬盤多數處在產品內部測試階段。另外周邊的SAS控制器芯片或者一些SAS轉接卡的種類更是不多，多數集中在LSI以及Adaptec公司手中。
硬盤價格太貴。比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤，SAS硬盤要貴1倍還多。一直居高不下的價格直接影響了用戶的采購數量和渠道的消化數量，而無法形成大批量生產的SAS 硬盤，其成本的壓力又會反過來促使價格無法下降。如果用戶想要做個簡單的RAID級別，那么不僅需要購買多塊SAS硬盤，還要購買昂貴的RAID卡，其總體價格基本上和光纖硬盤相當。
實際傳輸速度變化不大。SAS硬盤的接口速度并不代表數據傳輸速度，受到硬盤機械結構限制，現在SAS硬盤的機械結構和SCSI硬盤幾乎一樣。目前數據傳輸的瓶頸集中在由硬盤內部機械機構和硬盤存儲技術、磁盤轉速所決定的硬盤內部數據傳輸速度，也就是80MB/s左右，SAS硬盤的性能提升不明顯。
用戶追求成熟、穩定的產品。從現在已經推出的產品來看，SAS硬盤更多地被應用在高端4路服務器上，而4路以上服務器用戶并非一味追求高速度的硬盤接口技術，最吸引他們的應該是成熟、穩定的硬件產品，雖然SAS接口服務器和SCSI接口產品在速度、穩定性上差不多，但目前的技術和產品都還不夠成熟。
不過隨著英特爾等主板芯片組制造商、希捷等硬盤制造商以及眾多的服務器制造商的大力推動，SAS的相關產品技術會逐步成熟，價格也會逐步滑落，將來會成為服務器硬盤和存儲陣列的主流接口。
4. SATA
SATA是Intel公司在IDF2000大會上推出的，該技術可以讓用戶擁有高效能的硬盤，卻不必犧牲數據的完整性。SATA最大的優勢是傳輸速率高。SATA的工作原理非常簡單： 采用連續串行的方式來實現數據傳輸從而獲得較高傳輸速率。2003年發布SATA1.0規格提供的傳輸率就已經達到了150MB/s，不但已經高出普通IDE硬盤所提供的100MB/s（ATA100），甚至超過了133MB/s（ATA133）的最高傳輸速率。
SATA在數據可靠性方面也有了大幅度提高。SATA可同時對指令及數據封包進行循環冗余校驗（CRC），不僅可檢測出所有單bit和雙bit的錯誤，而且還能根據統計學的原理，檢測出99.998%可能出現的錯誤。相比之下，PATA只能對來回傳輸的數據進行校驗，而無法對指令進行校驗，加之高頻率下干擾甚大，因此數據傳輸穩定性很差。
除了傳輸速度、傳輸數據更可靠外，節省空間是SATA最具吸引力之處，同時SATA更有利于機箱內部的散熱，并使線纜間的串擾得到了有效控制。不過SATA1.0規范存在不少缺點，特別是缺乏對于服務器和網絡存儲應用所需的一些先進特性的支持。比如在多任務、多請求的典型服務器環境里面，SATA1.0硬盤的確會有性能大幅度下降、可維護性不強、可連接性不好等缺點。這時，SATA2.0的出現在這方面得到了很好的補充。
在SATA2.0擴展規范中，3Gb/s被提到的頻率最高。由于SATA使用8bit/10bit編碼，所以3Gb/s等同于300MB/s的接口速率。不過，從性能角度看，3Gb/s并不能帶來多大的提升，即便是RAID應用的場合，性能提升也沒有想像的那么大。因為硬盤內部傳輸速率還達不到與接口速率等同的程度，而且接口速率的影響也不是很大，在大多數應用中硬盤是將更多的時間花在尋道上，而不是傳輸上。接口速率的提高直接影響到的是從緩存進行讀寫的操作，所以理論上大緩存的產品會從3Gb/s上得到更大的好處。從現有情況來看，相信3Gb/s的普及速度會加快，不過市場目前仍會存在一個1.5Gb/s和3Gb/s的共存期。
SATA硬盤的速度雖然沒有前面提到FC和SAS接口的速度快，但是能以很低價格提供大量的存儲空間。目前在主流存儲陣列中已經廣泛采用SATA2.0技術的硬盤，硬盤的容量最高可達1TB。
