اینترفیس SAS،SATA و NL-SAS در هارد درایوها

سرور نسل ۱۰ اچ پی (HPE Proliant G10)
18 مهر 1399
تکنولوژی HPE Silicon Root of Trust
18 مهر 1399
اینترفیس SAS،SATA و NL-SAS در هارد درایوها
اینترفیس

خلاصه مقاله اینترفیس SAS،SATA و NL-SAS در هارد درایوها :

اینترفیس در واقع همان رابط هایی هستند که در ذخیره سازی اطلاعات و برقراری ارتباط مورد استفاده قرار می گیرند. نمونه این نوع رابط ها را احتمالاً بارها و بارها دیده اید و از جمله آنها می توان به SAS، SATA و NL-SAS اشاره کرد.

 

نگاهی اجمالی بر اینترفیس SAS،SATA وNL-SAS در هارد درایوها

اینترفیس هارد درایوها در واقع همان رابط هایی هستند که در ذخیره سازی اطلاعات و برقراری ارتباط مورد استفاده قرار می گیرند. نمونه این نوع رابط ها را احتمالاً بارها و بارها دیده اید و از جمله آنها می توان به SAS، SATA و NL-SAS اشاره کرد.

SATA-Interface

SATA interface

در واقع این نوع اصطلاحات به نوعی توضیح دهنده، نوع واسط (رابط) یا به اصطلاح همان اینترفیس و همچنین پروتکلی است که هارد دیسک شما برای انتقال اطلاعات در سیستم، به آن نیاز دارد. در حال حاضر این روزها به طور معمول در سرورها و یا ذخیره سازها که به آنها San Storage هم گفته می شود از اینترفیس SAS،  Near Line (NL) SAS و  SATA استفاده می شود. در این بین از SSD هم به دلیل گران بودن قیمت آنها کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و بیشتر به صورت ترکیبی استفاده می شود.

 

اینترفیس و پروتکل هایی که برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می شود

به صورت کلی و کاملاً ساده، یک پروتکل به مجموعه ای از دستورها و قوانین برای برقراری یک ارتباط اطلاق می شود و هر کدام از درایوهای SSD و HDD و حتی استوریج ها از طریق یک پروتکل خاص، یک ارتباط را برقرار می کنند. اما ناگفته نماند که ذخیره ساز اطلاعات ها به صورت معمول از طریق چند پروتکل خاص برای برقراری ارتباط استفاده می کنند و این یعنی هر پروتکل می تواند وابسته به اینترفیس درایو باشد.

 

PATAIDE TO Serial ATA SATA

PATA/IDE TO Serial ATA SATA

به طور مثال هارد دیسک SATA از پروتکل SATA استفاده می کند و این نشان دهنده این است که این نوع هارد ها از اینترفیس SATA برای برقراری ارتباط بهره می برند. این نمونه مثالی که بیان شد برای پروتکل های SAS و FC هم صادق است و در کل می توان به این نتیجه دست پیدا کرد که هر کدام از این استوریج ها از استوریج اچ پی گرفته تا استوریج ای ام سی، از پروتکل و اینترفیس خاص خودشان استفاده می کنند.

انواع پروتکل ها

به صورت عموم در ذخیره سازی اطلاعات از ۴ پروتکل و اینترفیس خاص استفاده می شود که در زیر به این موارد اشاره ای کوتاه خواهیم داشت:

  • SAS
  • NL-SAS
  • FC
  • SATA

در بین این پروتکل هایی که نام بردیم نوع چهارم آن یعنی پروتکل SATA از مجموعه دستورهای ATA بهره می برد و این در حالی است که مابقی پروتکل های نام برده شده از دستوارت SCSI بهره می برند. مورد دیگری که می توان در مورد این نوع پروتکل ها بیان کرد این است که این پروتکل ها بر روی کنترلر درایوها قرار گرفته اند و به نوعی، نوع رابط یا اینترفیس را برای آنها مشخص می کنند.

اینترفیس ساتا (SATA)

SATA Connector

SATA Connector

این رابط در سال ۲۰۰۳ میلادی و توسط گروه Serial ATA Working Group به نوعی به عنوان یک جایگزین برای PATA معرفی و روانه بازار شد. مورد جالب توجه اینکه اینترفیس ساتا و PATA، هر دو از دستورات ATA استفاده و بهره می برند.

به طور مثال اطلاعات در رابط پاتا (PATA) به صورت موازی و در چند رشته انتقال می یابد و هرچه نرخ انتقال اطلاعات بیشتر و بالاتر باشد به طبع به ایجاد ناهماهنگی و مشکل در رسیدن اطلاعات منجر خواهد شد و همین مورد یک محدودیت را در افزایش نرخ انتقال به وجود می آورد.

در آن سوی میدان اینترفیس ساتا اطلاعات را به صورت سری انتقال می دهد و همین مورد موجب افزایش نرخ انتقال اطلاعات در این رابط می شود. به همین دلیل است که بالاتر بودن نرخ انتقال اطلاعات در اینترفیس ساتا، باعث افزایش سرعت به نسبت رابط پاتا می شود.

کاربردهایی که برای اینترفیس ساتا می توان برشمرد

به طور معمول در سیستم هایی Low End همانند کامپیوترهای شخصی و لپ تاپ ها از این اینترفیس استفاده می شود و به نوعی یک رابط کاملاً جا افتاده و مشخص برای این نوع سیستم ها به شمار می رود. اما رفته رفته مزیت هایی که این نوع رابط دارد باعث شده تا به سیستم های بالاتر به نام High End هم منتقل شود.

نکته مهم این است که همین سیستم به مرور زمان جایگاه خودش را به پروتکلی مانند NL-SAS می دهد که در مجموع شامل ۲۲ پین است. ۱۵ پین از این مجموع برای تأمین انرژی و ۷ پین دیگر آن برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرد.

اینترفیس ساتا و جایگاهی که در سطوح Enterprise دارد

 

sas interface

SAS Interface

استوریج HP و استوریج EMC را در نظر بگیرد. در این نوع استوریج ها و در سطوح Enterprise هرگاه که از درایوها و رابط های ساتا اسم برده شود به معنی کارایی پایین، ظرفیت ذخیره سازی بالا، قیمت مناسب و ارزان یاد می شود. یکی از دلیل هایی که می توان برای این مورد بر شمرد این است که پروتکل های ساتا از مجموعه دستورات ATA استفاده می کنند.

این نوع دستورات به اندازه مجموعه دستورات SCSI قدرتمند و توانمند نیست و به همین دلیل برای کارهایی با کارایی بسیار بالا یا به اصطلاح همان High Performance مناسب نیستند. اما ناگفته نماند که تولید کننده هایی که اقدام به تولید هارد دیسک می کنند در ساخت درایوهای ساتا، از اجزاء ارزان تر و میزان بافر کمتر که به طبع از کیفیت پایین تری هم برخوردارند، استفاده می کنند.

اما با تمام تفاسیری که بیان شد سیستم های Enterprise فقط در بخش هایی که اجزاء آن دارای کارایی و پرفورمنس بالا است، اجرا نمی شود و در دیگر سیستم ها که از کارایی پایین تری هم برخوردار است، قابلیت اجرایی دارد.

به طور مثال در تجهیزات آرشیو اطلاعات، بکاپ گیری و همچنین tierهای سطح پایین، از هارد دیسک هایی که از اینترفیس ساتا برخوردارند، استفاده می شود و به تازگی در برخی از این تجهیزات به جای استفاده از هارد دیسک های ساتا، از هارد دیسک های NL-SAS استفاده می شود.

نسخه های متفاوت و متنوع اینترفیس ساتا

NL-SAS

NL-SAS

این نوع اینترفیس در نسخه های متفاوت و متنوعی تولید و روانه بازار شده که در زیر به چند نمونه از آنها اشاره ای کوتاه خواهیم داشت:

  • SATA 1: یکی از اولین نمونه ها و ورژن های اینترفیس ساتا همین نمونه است که از یک پهنای باند MB/s150 پشتیبانی می کند و از سرعتی معادل Gb/s5 برخوردار است.
  • SATA 2: تکنیک صف بندی NCQ در این نوع اینترفیس به ساتا اضافه می شود و همین تکنیک باعث می شود تا سرعت اجرای دستورات افزایش پیدا کند. این نوع اینترفیس از سرعتی معال Gb/s3 و پهنای باند MB/s 300 بهره می برد.
  • SATA3: این نوع اینترفیس به نسبت نمونه قبلی یک مقدار تغییرات جزئی در تکنیک صف بندی و همچنین سرعت انتقال اطلاعات بیشتری دارد. به طور مثال سرعت آن چیزی در حدود Gb/s 6 است و از یک پهنای باند MB/s 600 هم پشتیبانی می کند.

دو مدل و نسخه به روز تر و جدیدتر هم برای اینترفیس ساتا ۳ معرفی شده است که به ۳٫۱ (mSATA) و ۳٫۲ (M.2 و SATA Express) معروف هستند که نمونه ۳٫۲ آن بالاترین و بیشترین سرعت، چیزی در حدود Gb/s 16 را در رابط های ساتا ارائه می دهد.

اینترفیس SAS

SAS در واقع یک پروتکلی است که به صورت P2P و سریالی با دیگر اجزاء ارتباط برقرار می کند و از مجموعه دستورات و مکانیزم پیشرفته SCSI بهره می برد. در واقع استاندارد SCSI جایگاه خودش را در سیستم های High End و در محیط های Enterprise تثبیت کرده و از مهم ترین دلایلی که می توان برای این امر برشمرد، استفاده از مکانیزم صف بندی بهتر، دستورات قدرتمندتر و کیفیت اجزاء بالاتر به نسبت درایوهای SATA است.

اینترفیس SAS و FC هر دو بر پایه SCSI هستند و به همین دلیل بهترین و مناسب ترین انتخاب برای استفاده در کارهای مهم و حیاتی که کارایی بسیار بالایی نیاز دارند، هستند. اما باید به این موضوع هم دقت کرد که کارایی و پرفورمنس بالا به طبع با هزینه های بالا هم به دست می آید و این نشان دهنده این است که درایوهای SAS با توجه به حجم برابر به نسبت درایوهای SATA، گران تر هم هستند.

مزیت های استفاده از اینترفیس SAS

درایوهای HDD و SSD

درایوهای HDD  و SSD

در بالا به این نکته اذعان کردیم که اینترفیس SAS از مکانیزم صف بندی بهتر، مجموعه دستورات توانمندتر و به به نسبت SATA از یک کارایی و پرفورمنس بهتر و بالاتری برخوردار است. مورد دیگری که می توان در مورد پروتکل SAS به آن اشاره کرد این است که درایوهایی با اینترفیس های ساتا ۲ و ورژن ها و نسخه های جدیدتر می توانند به شبکه SAS و back plain اتصال داشته باشند و در واقع در کنار درایوهای SAS به کار گرفته شوند. همین مزیت پروتکل SAS به هنگام طراحی استوریج، آن را تبدیل به یک گزینه کاملاً انعطاف پذیر می کند.

مزیت بعدی که می توان در مورد اینترفیس SAS بیان کرد این است که آنها دوئل پورت هستند. این یعنی دو پورت برای انتقال داده و اطلاعات در اختیار دارند و به همین دلیل برای استوریج اچ پی و استوریج ای ام سی و هر نوع استوریج دیگری، این مورد برای بالا بردن انعطاف پذیری بسیار ایده آل به نظر می رسد.

برای ذخیره ساز اطلاعات و درایوهای SAS دو پورت موجود در درایو SAS این توانایی را دارد که به صورت یک کنترلر مجزایی در استوریج ها متصل شوند. این مورد نشان دهنده این است که اگر در یکی از پورت ها، ارتباط پورت با کنترلر و یا کنترلری که متصل به آن است از کار بیفتد، درایو مورد نظر از طریق پورت دوم می تواند در دسترس باشد.

در این طور مواقع انتقال بار یا انتقال اطلاعات از روی پورت از دسترس خارج شده بر روی پورت جایگزین به سرعت انجام می شود به گونه ای که کاربر و حتی برنامه های در حال اجرا، متوجه این موضوع نمی شوند. این سرعت جابجایی بین دو پورت موجود، به صورت اکتیو و پسیو کار می کنند و در واقع این نشان دهنده این است که در هر لحظه، این درایوها فقط می توانند از یکی از پورت های فعال استفاده و اطلاعات را منتقل کنند.

 

sector size یا اندازه بخش ها در درایوهای SAS

هر دیسک سخت دارای اجزاء مختلفی است که یکی از این اجزاء پلتر (platter ) است. پلتر در واقع یک دیسک سخت است که اطلاعات و داده ها روی سطح آن که بخش های کوچکی به نام سکتور (sector) هستند، نگهداری می شود. هر کدام از این بخش ها مقدار مشخص و معینی از اطلاعات و داده را در خودش نگهداری می کند که به اصطلاح به آن sector size هم گفته می شود. در درایو و اینترفیس ساتا، اندازه بخش یا همان sector size را نمی توان تغییر داد و مقدار آن به صورت پیش فرض به اندازه ۵۱۲ کیلوبایت است.

 

اینترفیس FC

 

ذخیره ساز اطلاعات

ذخیره ساز اطلاعات

این نوع درایوها از مکانیزم و همچنین مجموعه دستورات صف بندی SCSI استفاده می کنند که دارای نوع اینترفیس دوئل FC-AL یا دوئل FC P2P است. به مانند درایوها SAS این نوع درایوها هم مناسب برای پرفورمنس ها و کارایی بالا هستند و تقریباً عملکردی مشابه اینترفیس SAS دارد و حتی در ذخیره سازهای بسیار بزرگ و High end، پرفورمنس آن به نسبت SAS بهتر است.

اینترفیس NL-SAS

این نوع درایو مخفف شده کلمات Nearline SAS و در واقع ترکیب شده درایوهای SATA و SAS است. درایو NL-SAS از پروتکل SAS برای برقراری ارتباط استفاده می کند و این در حالی است که Platter و حتی RPM درایوهای ساتا (SATA) را در خودشان دارند. در واقع این یعنی، اجزاء داخلی درایو، تشکیل شده از سخت افزار درایوهای ساتا و در کنترلر، اینترفیس و پروتکل آن که در واقع همان نرم افزار آن است از درایو SAS تشکیل شده است.

 

 

تکنیک صف بندی

 

STORAGE

STORAGE

بدون شک تمامی دیسک درایوها از یک تکنیک خاص به نام تکنیک صف بندی که تأثیر قابل توجه و مثبتی بر روی پرفورمنس و کارایی دیسک درایوها دارد، استفاده می کنند. این نوع تکنیک در واقع امکان مرتب کردن عملیات های I/O را به گونه ای که دستورات خواندن و نوشتن را بر روی هارد دیسک بهینه کند، استفاده می کند.

نتیجه گیری

آشنایی با مفاهیم SAS,SATA,NL-SAS در هارد درایوها همین مواردی بود که در این مقاله به صورت اجمالی در مورد آن بحث کردیم. اما در کل اینترفیس SAS و SATA برای ذخیره سازی و یک پروتکلی مانند NL-SAS با توجه به قابلیت هایی که دارد به تولید کننده ها کمک می کند تا بتوانند تولید را ساده تر کنند ولی این هرگز باعث نمی شود که جایگزینی برای اینترفیس SAS باشد.

هم اکنون سامانه فناوری فرتاک، کلیۀ استوریج های اچ پی ( ذخیره ساز تحت شبکه HP ) و همچنین استوریج های ای ام سی ( ذخیره ساز تحت شبکه EMC )  را با تضمین اصالت کالا و همراه با گارانتی معتبر ارایه می‌نماید. به منظور بررسی وضعیت موجودی کالا و قیمت آنها با همکاران ما در واحد فروش تماس حاصل فرمایید.

استفاده از مطالب با ذکر منبع بلامانع است. (گرد آوری شده توسط تیم IT سامانه فناوری فرتاک)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *