SERIALES SATA 1. INTRODUCCIÓN. Serial ATA (SATA) ha evolucionado más allá de un reemplazo de serie de ATA paralelo en ordenadores de sobremesa. SATA es ahora una una solución alternativa y de bajo coste para aplicaciones de almacenamiento empresarial de misión crítica. La tecnología SATA puede proporcionar escalabilidad adecuada y capacidad de conexión en caliente necesaria para los dispositivos de almacenamiento en red de servidores y en la entrada a mediados de niveles de alcance. El Serial ATA Revision 3.0 y 3.1 especificaciones aumentan la tasa máxima de transferencia de datos de 3 gigabits por segundo (Gb / s) a 6 Gb / s y añadir nuevas características. La velocidad más alta ofrece más espacio para las unidades de estado sólido (SSDs) y para el uso de varias unidades de disco a través de expansores. Las nuevas características tales como Native Command Queuing (NCQ) y la gestión NCQ mejora el rendimiento. NCQ permite una unidad de reorganizar el orden de las solicitudes del host para maximizar el rendimiento y la gestión NCQ permite al anfitrión manejar y procesar los comandos NCQ pendientes. 2. DISPOSITIVOS SATA Y LA INTERPOREABILIDAD CON
DISPOSITIVOS SAS. Dispositivos SATA incluyen iniciadores (controladores o huéspedes) y metas (discos duros, unidades de disco ópticas y de estado sólido unidades). El iniciador se une a uno o más objetivos o expansores. Puede aumentar el número de blancos SATA unido a un recinto mediante la adición de un ampliador SAS compatible con SATA (interruptor de alta velocidad y bajo costo). El SATA Tunneling Protocol (STP) permite a los controladores SAS comunicarse con dispositivos SATA, lo que permite implementar tanto iniciadores como expansores. Fig 1. SAS y SATA. Ejemplo de conectividad SATA / SAS.
INICIADORES Un iniciador es un SATA integrado o el controlador SAS o un controlador SAS PCIe. Los controladores embebidos sólo soportan a los dispositivos internos. Los adaptador de bus de host (HBA) y las opciones de Smart Array que apoyan los dispositivos internos, dispositivos externos, o ambos. Apoyan a las unidades ópticas SATA en un solo controlador SATA integrado. EXPANSORES Los expansores de conexión SAS iniciadores con objetivos SAS y SATA reciben órdenes y datos en un puerto y dirigirlos a otro puerto basándose en la dirección del objetivo. Los expansores permiten que varias unidades se conecten a un solo iniciador. OBJETIVOS Y SUS USOS RECOMENDADOS Objetivos SATA pueden ser unidades de disco duro (HDD) o unidades de estado sólido (SSD), cada uno con un único puerto o un disco óptico de unidades. La empresa HP ofrece SATA HDD y SSD de pequeño factor de forma de 2,5 pulgadas (SFF) y el factor de forma de 3,5 pulgadas (LFF), en tanto conexión en caliente y las versiones sin conexión en caliente. Unidades de disco óptico están disponibles en media altura y la forma estilizada (9.5mm) factores. Clasificamos las unidades de disco del servidor en tres niveles basados en el rendimiento, la fiabilidad y la capacidad de entrada, la línea media, y Enterprise. Ofrecen unidades SATA en los niveles de entrada y de gama media. Clasifican los SSD para empresas como valor, la corriente principal, y el rendimiento. HP SSDs SATA de hoy están disponibles como Dispositivos de almacenamiento Enterprise Mainstream. UNIDADES DE DISCO SATA DE ENTRADA Las unidades SATA de nivel de entrada ofrece el costo unitario más bajo para soluciones de servidor de misión crítica, bajo carga de trabajo no ambientes. Esto incluye las unidades de arranque y las implementaciones de gran volumen y de bajo costo, tales como archivos e impresión y video. Unidades de nivel de entrada también proporcionan almacenamiento económico para las páginas web estáticas, sistemas de nombres de dominio (DNS), o firewalls. UNIDADES DE DISCO SATA DE GAMA MEDIA Unidades económicas HP SATA de gama media ofrecen una fiabilidad y rendimiento para implementaciones de gran capacidad que no son misión crítica, por ejemplo, de almacenamiento externo, copias de seguridad y archivos.
SATA SSD Los SSDs SATA utilizan la tecnología flash NAND multinivel celular (MLC) y son adecuados para entornos con cargas de trabajo limitadas y ciclo de trabajo inferior al 100%. La memoria flash NAND se utiliza en las unidades SSD tiene una vida limitada. Las técnicas avanzadas tales como nivelación de desgaste, el comando TRIM (depende del controlador, y el apoyo OS), y la capacidad de sobre-aprovisionamiento ayudar a superar este límite. SSD SATA son los más adecuados para las operaciones de lectura intensiva, alta entrada / salida por segundo (IOPS) ambientes (donde escribe son 30% o menos de la carga total IO) y para aplicaciones que no requieren gran capacidad de RAID configuraciones. 3. LA TECNOLOGÍA SATA Arquitectura SATA utiliza conexiones punto a punto que permite a cada unidad comunicarse con un anfitrión sin tener que esperar. SATA utiliza diferencial de bajo voltaje (LVD) de señalización para hacer frente a la interferencia eléctrica y los problemas de integridad de la señal de paralela ATA. El esquema de señalización LVD utiliza dos pares de líneas de datos para transmitir las señales de baja tensión entre el host puerto y el dispositivo SATA. El potencial de voltaje entre cada par de hilos representa un bit de datos. La tecnología SATA permite a los ingenieros reducen conectores, cables y dispositivos de factores de forma al tiempo que reduce el consumo de energía. LA TRANSMISIÓN DE DATOS EN SERIE Comunicación en serie requiere un serializador / deserializador (SerDes) para convertir los datos en paralelo en un flujo de bits en serie y viceversa. Un SerDes contiene los siguientes componentes:
Una interfaz digital paralelo. Caches primero en entrar, primero en salir (FIFO). 8 bit/10 bit codificador y decodificador (8b/10b). Un serializador. Un desserializador
Fig 2.El núcleo SerDes integra 8b/10b codificación y lógica de decodificación.
El codificador 8b/10b convierte cada byte de datos de 8 bits a un carácter de transmisión de 10 bits. Eso permite codificar la clocking información en el flujo de datos. Se añade un 20% por encima incorporado al flujo de datos, pero elimina los problemas de sesgo de reloj. Dispositivos SATA transmiten señales en una sola corriente a través de la interfaz SATA en paquetes llamó la información del marco. Estructuras (FIS). SATA utiliza un esquema de un medio-duplex que transmite datos en una dirección a la vez. Un par de cables transmite el FIS, y el otro par de hilos transmite información desde el dispositivo receptor. La Figura 3 muestra como serie las acciones de la transmisión de la señal original en un par y el retorno de información de estado en el otro par. Fig 3. Señalización LVD Half-duplex transmite datos en una sola dirección a la vez.
Cada FIS incluye una comprobación de redundancia cíclica (CRC) que puede detectar errores de un bit o de doble paletón. La unidad SATA informes de errores de CRC para el huésped. El anfitrión se retransmite todos los tipos de paquetes excepto los paquetes de datos. SATA no se paquete de datos de soporte de reintento porque los paquetes de datos pueden ser muy grandes (hasta 8 KB) y la interfaz de SATA tendrían para amortiguar ellos para la re-transmisión. INTEGRIDAD DE SEÑAL Arquitecturas serie codifican (embed) las señales de reloj en el flujo de datos, lo que elimina el paralelo problema inclinación bus de alineación de datos y señales de reloj. Arquitecturas seriadas reducir el ruido eléctrico, ya que tienen un menor número de líneas de información, cambiar simultáneamente y el bajo voltaje reduce los efectos de la capacitancia, inductancia y el ruido. Como resultado de ello, diseñadores pueden aumentar las tasas de señalización de serie mucho más allá de las tasas que son posibles con un bus paralelo. CONECTORES Y CABLEADO SATA utiliza un conector de 7-pin en forma de L (cuatro líneas de señal y tres líneas de tierra) y un cable de diámetro pequeño hasta 1 m de longitud (Figura 4). El cable serial delgado minimiza la resistencia al flujo de aire en el interior
de un recinto y facilita cable enrutamiento. SATA también tiene un conector de alimentación de 15 pines, de una sola fila. El conector de alimentación opcional proporciona conexión en caliente capacidad, por lo que usted puede intercambiar una unidad sin tener que apagar el servidor. Servidores con placas madre proporcionan datos y el poder a través del conector de plano posterior. Fig 4. Conexiones SATA utilizan un cable de datos de 7 pines y cable de alimentación de 15 pines.
Dispositivos SATA y SAS utilizan un conector similar. El conector del dispositivo SATA tiene una muesca entre los datos y el poder pernos (Figura 5), y el conector del dispositivo SAS tiene un puente entre los datos y los pines de alimentación de una base de datos secundaria puerto. El conector de host SATA requiere esta categoría, lo que le impide aceptar dispositivos SAS.SAS anfitrión conectores pueden aceptar dos dispositivos SATA y SAS. Fig 5.El conector de dispositivo SATA es similar al conector de dispositivo SAS.
Puede conectar dispositivos 6 Gb / s SATA utilizando los mismos cables y conectores SATA 1.5 Gb / s y SATA 3 dispositivos Gb / s. Para mantener la integridad de la señal de un dispositivo Gb / s SATA 6 requiere cableado de alta calidad y conectores.
4. SATA TOPOLOGÍAS Usted puede utilizar unidades SATA y SAS en el mismo recinto de almacenamiento. Arquitecturas de SAS pueden apoyar interno y configuraciones externas. Con esta amplia gama de soluciones de almacenamiento, puede elegir los dispositivos de almacenamiento basados en fiabil idad, rendimiento y costo. INTERNO La Figura 6 es un ejemplo de un sistema que incorpora unidades internas SATA. Cada unidad tiene una conexión punto a punto con el controlador. Esto puede ser una sola unidad, un JBOD, o una configuración de RAID. Fig 6: Las unidades internas se conectan directam ente a un controlador.
EXTERNO La figura 7 muestra una topología para conectar un 4-carril-amplia puerto en un controlador a un recinto de almacenamiento externo. Este ejemplo gabinete de almacenamiento contiene un expansor 36-puerto interno que apoya en cascada de un recinto adicional en una configuración de 1+1.
Fig 7: Esta topología puerto externo puede apoyar en cascada a un recinto adicional.
Dual-path implementaciones SATA utilizan un método de un solo dominio de proporcionar tolerancia a fallos cable. Caminos duales pueden evitar que un único punto de fallo en configuraciones empresariales complejas tales como JBODs en cascada. Este configuración conecta un controlador al módulo de IO en cada extremo de un conjunto de JBODs en cascada. Cada JBOD contiene un solo expansor, como se muestra en la Figura 8. Esta configuración requiere la mitad de los módulos IO y expansores como otras configuraciones de almacenamiento redundantes, lo que es más económico. HP de doble vía recintos apoyan ambas configuraciones SAS y SATA. Implementaciones SATA Dual-path no proporcionar la redundancia completa de una solución de SAS de doble dominio. Fig 8: Este es un ejemplo de una configuración de doble vía para JBODs en cascada. La notación "4" indica una ruta de datos de 4 carriles
5. CONCLUSIÓN Con SATA, le ofrecemos opciones de configuración accesibles para una amplia gama de aplicaciones de almacenamiento. Para un mejor rendimiento y fiabilidad, limitar el uso de unidades de disco duro SATA a los servidores que ejecutan cargas de trabajo de baja (<40%) y para configuraciones de almacenamiento de varias unidades, como JBOD y RAID. Limite el uso de SSD SATA de servidores de alto rendimiento lectura / escritura bajas (70% read/30% escritura) las operaciones de datos aleatorios. No se recomienda el uso de unidades de disco SATA en aplicaciones que no son de alta disponibilidad, requieren alta IOPS, o son de misión crítica. La infraestructura SAS le da la flexibilidad para instalar unidades SAS, SATA o ambos en el mismo recinto.
