存储学习笔记---DAS篇

  最近看在学习HCI的高级ppt上面介绍了一些存储的分类知识，自己也额外找了一些资料整理出来，大家一起学习一下。我觉得有助于我们学习云计算架构方面的知识，和存储方面的排错。

这是HCI的链接：某公司_HCI_v5.0_2017年度渠道高级认证培训02_存储分类和虚拟存储.ppt http://bbs.sangfor.com.cn/plugin ... wdatabase&tid=23494

存储学习笔记—DAS篇

By Travelnight

一．  什么是存储

存储，在数据中心里面也通常表示存储阵列。

存储阵列（storage array）：带有控制软件的可供访问的一组磁盘或者磁带子系统。通常是指提供数据存储数据的设备。存储阵列有的只有一个主机大小，而有的则要比主机大很多，以至于某些存储阵列可以配置上千块硬盘。

根据存储设施硬件来分的话有三种，DAS（Direct Attached Storage，直连存储）；NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）

DAS、NAS和SAN

二．  DAS

DAS：DAS(DirectAttached Storage). 可以理解为直连存储。是一种存储设备与服务器直接相连的架构。DAS为服务器提供块级的存储服务。

DAS中的服务器和存储设备之间的通信采用如IDE/ATA、SATA、SAS、SCSI、FC协议等，这些协议需要硬盘控制器的支持。存储设备通常也由它支持的协议来命名。

                              

DAS又分为外部的和内部的。

分类	描述\举例	管理方式	优缺点
内部DAS	存储设备通过服务器机箱内部的并行或串行总线连接到服务器上。比如服务器内部的硬盘。	主要是通过主机和主机操作系统来管理，也有使用一些第三方软件来管理的。通过主机来进行设备管理，通常会提供以下特性：    *硬盘\卷分区及分区管理    *主机操作系统支持的文件系统布局	物理总线结构有距离限制。只能支持短距离的高速数据传输。内部总线（PCI-E）的限制，能够连接的设备数目有限，占用空间。维护困难
外部DAS	在外部DAS结构中，服务器与外部的存储设备直接相连（使用FC/SCSI协议通信）SCSI协议后面有介绍。	外部DAS管理的一个关键特点是主机操作系统不再直接负责一些基础资源的管理，比如LUN的创建。	与内部DAS相比，外部DAS克服了内部DAS对连接设备的距离和数量的限制。另外，外部DAS还可以提供存储设备集中化管理，更加方便。

   

*SCSI协议

Small Computer System Interface)，是一种连接主机和外围设备的接口，支持包括磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。它由SCSI 控制器进行数据操作，SCSI 控制器相当于一个小型CPU，有自己的命令集和缓存。SCSI是一种特殊的总线结构，可以对计算机中的多个设备进行动态分工操作，对于系统同时要求的多个任务可以灵活机动的适当分配，动态完成。

SCSI，作为一种最初设计作为硬盘接口的协议，自然要与同为硬盘接口协议的IDE/ATA协议进行对比。相对而言，SCSI协议提供了更高的性能、可扩展性和兼容性，使得它非常适合高端计算机的应用场景。

SCSI协议一共有三个版本

SCSI-1	SCSI-1定义了第一个SCSI总线的基础协议，包括电缆长度、信号特性、命令和传送模式等。SCSI-1仅支持单端传输和无源终端设备。SCSI-1使用8bit的窄总线，提供5MB/s的最大传输速度。
SCSI-2	为了控制最初SCSI的各种非标准化实施导致的各种问题，ANSI 制定了一系列的SCSI标准命令。这些标准命令，称为CCS(Common Command Set，通用命令集），构成了SCSI-2标准的基础。SCSI-2 在标准化，在正规化SCSI-1标准的基础上，还着重提高了标准的性能，可靠性，以及新增了一些特性。
SCSI-3	与前两个版本不同，SCSI-3协议不再是一个大而长的文件，而是由一系列标准组成。

SCSI协议模型

SCSI的通信是由用户数据、命令和状态信息组成的协议处理的。通信由启动器发起，由目标器接收和处理。如图：主机到存储磁盘间的通信是由启动器发起，由目标器接收和处理。

SATA/ATA

SATA：目前最常见的接口技术。SATA接口的产生先是逐渐代替了在台式机和便携机上的ATA接口。后来，在高端系统中也逐渐使用起来。

特点：

1.ATA硬盘容量会比SCSI硬盘的容量大

2.价格便宜

SAS

Serial attachedSCSI：采用点对点架构，性能高达300MB/S，或600MB/S，企业级服务器硬盘最常见。

SAS采用点对点连接的设计使得通信的两个设备间建立了专用链路进行通信，而在并行SCSI中采用的多点总线设计则是多个设备共享同一条总线。使用点对点连接，通信速度也快得多，因为通信的两个设备之间不需要在通信前检测是否被允许使用连接链路。每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽。

  串行接口结构简单，支持热插拔，传输速度快，执行效率高。一般情况下，较大的并行电缆会带来电子干扰，SAS的电缆结构可以解决这个问题。SAS的电缆结构节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。

兼容性方面

  SAS的接口技术可以向下兼容SATA。

二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。

  *在物理层，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中，从接口标准上而言，SATA是SAS的一个子标准，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盘，但是SAS却不能直接使用在SATA的环境中，因为SATA控制器并不能对SAS硬盘进行控制；

  *在协议层，SAS由3种类型协议组成，根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。

1. 串行SCSI协议(SSP)用于传输SCSI命令；

2. SCSI管理协议(SMP)用于对连接设备的维护和管理；

3. SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。

因此在这3种协议的配合下，SAS可以和SATA以及部分SCSI设备无缝结合。

SAS相对SCSI而言，最重要的提升在于：

   1. 因为采用串行通信方式，可以提供更高的吞吐量，并为将来更高的性能成为可能。

   2. 四个窄端口可以绑定成一个宽端口（Wide Link），提供更高的吞吐量。

   3. SAS采用全双工（双向）通信模式，而不是单向通信。每个SAS电缆有4根电缆，2根输入2根输出。SAS可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。

   

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非常好的实践教程，谢谢分享

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