یکشنبه ۰۸ اسفند ۰۰ | ۱۶:۲۰ ۱۷ بازديد

پروتکل ها و اینترفیس ها در هارد دیسک ها

شاید شما به هنگام خرید یک لپ تاپ، در مشخصات آن عبارت SATA HDD را شنیده باشید و این سوال در ذهن شما این سوال ایجاد شده باشد که منظور از SATA چیست و این که SATA چه ارتباطی با ادوات ذخیره سازی دارد. منظور از SATA ، نوع پروتکل و اینترفیس ( واسط) هارد دیسک است. حال می خواهیم این مفاهیم را بررسی کنیم:

پروتکل : منظور از پروتکل ، مجموعه ای از دستورات و قوانین برای برقراری ارتباط در فضاهای ذخیره سازی است.

اینترفیس : منظور از اینترفیس ها، رابط هایی هستند که در ذخیره سازی داده ها و برقراری ارتباطات استفاده می شوند. رابط های هارد دیسک ها با استفاده از یک اینترفیس (رابط) به کامپیوتر متصل می شود.

4 پروتکل و اینترفیس که امروزه در دنیای ذخیره سازی داده ها مرسوم اند شامل SATA ، SAS ، FC و NL-SAS می باشند. هر پروتکل اینترفیس مخصوص خود را دارد. برای مثال یک هارد SAS ، از طریق پروتکل SAS ارتباط برقرار می کند و از اینترفیس SAS برای برقراری ارتباطات استفاده می کند. برای هارد SATA نیز همین طور است، هارد SATA با پروتکل SATA ارتباط برقرار می کند و از اینترفیس فیزیکی SATA استفاده می کند. در نتیجه پروتکل مورد استفاده برای ذخیره سازی، اینترفیس آن را مشخص می کند. حال می خواهیم به بررسی هر کدام از این اینترفیس ها بپردازیم :

اینترفیس SATA :

اینترفیس SATA که نشان دهنده ی عبارت Serial ATA است، اینترفیسی است که از مجموعه دستورات ATA استفاده می کند. SATA جایگزین PATA (Parallel ATA) در سال 2003 شد. در رابط PATA همان طور که از اسمش پیداست، اطلاعات به صورت موازی در چند رشته انتقال داده می شد و مشکلی که وجود داشت این بود که هر چه نرخ انتقال اطلاعات بیشتر می شد، موجب ایجاد ناهماهنگی و دیر رسیدن اطلاعات می شد.در مقابل رابط SATA ، چون اطلاعات را به صورت سری انتقال می دهد می تواند داده ها را با نرخ بیشتری انتقال دهد و سرعت آن نسبت به رابط PATA بیشتر است.

SATA از مجموعه دستورات ATA استفاده می کند اما موارد دیگر (SAS,FC,NL-SAS) از مجموعه دستورات SCSI استفاده می کنند. در سیستم های سطح پایین از اینترفیس SATA استفاده استفاده می شود و SATA در این زمینه کاملا جا افتاده است. در سیستم های سطح پایین از SATA بیشتر به دلیل ارزان بودن، ظرفیت بالا و کارایی پایین استفاده می کنند. در زمینه های تجاری و سطح بالا نیز از SATA استفاده می شود اما رفته رفته جای خود را به NL-SASمی دهند چون SATA از مجموعه دستورات ATA استفاده می کند و مجموعه دستورات SCSI ، از ATA کامل تر هستند و در سیستم های سطح بالا و تجاری نیاز به کارایی بالایی داریم.

در شکل زیر نمونه ای از رابط SATA را در یک درایو SSD می بینیم، در این اینترفیس در مجموع 22 پین داریم که 15 پین آن برای تامین انرژی است و 7 پین دیگر آن برای انتقال اطلاعات.

SATA از ورژن 1 تا ورژن 3 ، تغییرات گسترده ای را به خود دیده است. در SATA 1 ، سرعت 1.5 Gb/s بود و پهنای باند آن 150 MB/s . در هر ورژن بعدی اعداد مربوط به سرعت و پهنای باند، 2 برابر می شود. یعنی در SATA ورژن 2، سرعت برابر 3 Gb/s و پهنای باند برابر 300 MB/s شد. ناگفته نماند که در SATA 2 ، تکنولوژی صف بندی جدید NSQ به آن اضافه شد و باعث افزایش سرعت اجرای دستورات شد.

اینترفیس SAS :

اینترفیس SAS ، از مجموعه دستورات SCSI استفاده می کند که به نسبت ATA ، دارای مجموعه دستورات توانمند تر، تکنولوژی صف بندی پیشرفته تر و اجزای با کیفیت تر است و به همین دلایل در کاربری سطح بالا و با عملکرد بالا استفاده از هارد های SAS را مناسب تر می کند. SAS مخفف Serial Attached SCSI است . SAS یک رابط انتقال سریال است و به صورت نقطه به نقطه (Point to Point) عمل می کند.به دلیل استفاده SAS از SCSI و چون به صورت سریال داده ها را منتقل می کند، برای استفاده در سرور ها و ایستگاه های کاری از آن استفاده می شود.البته این نکته را هم در نظر داشه باشید که هاردهای SAS نسبت به SATA گران قیمت تر هستند و استفاده از آن ها با توجه به گران بودنشان محدودیت دارد. البته یک مزیت خوبی که پروتکل SAS ارائه می کند این است که هارد های SATA 2 و ورژن های بالاتر از آن، آن می توانند به شبکه SAS متصل شوند و با آن ارتباط برقرار کنند و در کنار SAS فعالیت کنند. امروزه در برخی فعالیت ها که نیاز به فعالیت بالا و در عین حال مقرون به صرف بودن است، از هارد های SATA در کنار هاردهای SAS استفاده می شود که هاردهای SATA ویژگی مناسب بودن قیمت را دارند و هاردهای SAS ویژگی عملکرد وسرعت بالاتر را دارند.

یک مزیت مهمی که اینترفیس SAS دارد این است که دارای 2 درگاه هستند که آن ها را برای ذخیره سازی (storage)و انعطاف پذیری بسیار مناسب می کند. هر کدام از این درگاه ها می توانند به کنترل مجزایی در storage متصل شوند و هر زمان که برای یکی از این درگاه ها یا ارتباط آن ها با Storage مشکلی یا خرابی پیش آمد، می توان از طریق درگاه دوم به انتقال اطلاعات ادامه داد. البته این نکته را در نظر داشته باشید که در هر لحظه تنها یکی از این درگاه ها فعال است و انتقال اطلاعات را انجام می دهد.

اینترفیس NL-SAS :

مخفف Nearline SAS است و در آن از ترکیب هارد های SATA و SAS استفاده میشود. در اینترفیس NL-SAS از پروتکل SAS برای برقراری ارتباط استفاده می شود اما از platter (یک دیسک سخت است که اطلاعات و داده ها روی سطح آن نگهداری می شود) هارد های SATA استفاده میشود. در واقع اجزای فیزیکی را هارد های SATA تشکیل می دهند و پروتکل ها و کنترلر ها واینترفیس ها از نوع SAS است.

اینترفیس FC:

اینترفیس FC (Fiber Channel) ،این اینترفیس نیز مانند SAS ، از مجموعه دستورات SCSI استفاده می کند و مانند اینترفیس SAS برای کارایی و عملکرد بالا در محیط های تجاری، سرور و ایستگاه های کاری بسیار مناسب اند و مکانیزم صف بندی پیشرفته و سرعت انتقال بالایی را به ارمغان می آورند. در مقام مقایسه تقریبا عملکرد FC و SAS یکسان است البته که در عملکرد های بالا و ذخیره سازی های بالا، نسبت به SAS کمی بهره وری آن بالاتر است اما به دلیل این که هارد های FC به ازای هر گیگابایت فضای ذخیره سازی ، قیمت بالایی دارند و هارد های SAS نسبت به FC ، قیمت ارزان تری دارند، به همین دلیل استفاده از درایور های SAS ، میتواند مقرون به صرفه تر باشد و در عمل نیز استفاده از SAS نسبت به FC بسیار بیشتر است. اینترفیس FC را برای اتصال ذخیره سازی های کامپیوتر ها به سرور ها در شبکه های منطقه ای ذخیره سازی در مراکز داده تجاری به کار می برند.