HDD наших дней

Более десяти лет винчестеры не сдают своих позиций. Они пережили конкуренцию оптических носителей и успешно держат оборону против атаки flash-памяти. Сегодня в условиях высокой интеграции аппаратных ресурсов, сетевых коммуникаций и программных модулей любая система хранения данных уже не может удерживать лидирующих позиций исходя только из своих физико-технических характеристик. Хотя, естественно, для накопителей информации по-прежнему критичными остаются такие параметры, как объем и скорость чтения/записи.

Современный процессор способен обрабатывать огромный поток информации. Но поскольку первичным источником данных в компьютере есть винчестер, то это устройство также должно быть высокоскоростным, чтобы удовлетворить аппетит CPU к гигабайтам информации. Но не только локальные процессы стремятся использовать ресурсы жесткого диска. Распространенность сетей требует от накопителей данных стать полноправным объектом LAN, чтобы обеспечить функционирование общих хранилищ данных, а также резервирование информации с сетевых компьютеров.

Среди специфических технологий, разработанных для устройств хранения данных на жестких дисках, сейчас актуальными можно назвать несколько. Одни из них предназначены для повышения производительности HDD в процессах чтения/записи, другие повышают коммуникационные возможности устройств в сетевой среде.

Fibre Channel

Хотя в названии этой технологии упоминаются оптоволоконные каналы, FCP (Fibre Channel Protocol) сегодня может использовать в качестве медиасреды также коаксиальный кабель и обычную витую пару. Эта технология используется для создания высокоскоростного транспортного канала данных для сетевых хранилищ данных (SAN, Storage Area Network). Несмотря на то что сеть Fibre Channel может быть использована как среда передачи протокола ATM или IP, она чаще всего служит для передачи SCSI-трафика от сервера к SAN. При этом команды SCSI упаковываются во фрейм FCP. Примечательно то, что FCP может управляться с помощью SNMP.


Концентратор Fibre Channel позволяет объединить в одну систему несколько узлов хранения данных

Взаимодействие нескольких хранилищ Fibre Channel может быть организовано по схеме точка-точка с использованием коммутатора или по принципу арбитражной петли с концентратором либо без него. Объединить вместе можно до 127 устройств. Сегодня эта технология позволяет организовать соединение со скоростью до 4 Гбит/с. На ее основе могут строиться сервисы, ориентированные на установление соединений, так и сервисы без установки соединений. При построении SAN с использованием Fibre Channel могут быть выбраны следующие схемы.

Арбитражная петля очень популярна при объединении до 127 узлов без применения коммутаторов. Все ресурсы в этом случае являются общедоступными, но только два узла могут общаться друг с другом в одно время. Таким образом данные перемещаются по цепочке соседних узлов. При этом один узел переходит в режим передачи, а смежный – в режим приема.

Коммутационная фабрика имеет более продвинутые возможности. Она позволяет любым узлам вести обмен данными между собой и также реализует отказоустойчивую архитектуру по отношению к сбоям на серверах или массивах хранения данных.

Архитектура точка-точка используется для простого соединения двух узлов.

Максимальная скорость передачи данных по Fibre Channel составляет 800 Мб/с.

iSCSI

Это пока единственный конкурент Fibre Channel. Данная технология также используется для создания сетевых хранилищ данных, но ее основное преимущество заключается в существенно меньшей стоимости. Internet SCSI использует TCP/IP для передачи протокола SCSI. Он изначально задуман для работы в распространенных Ethernet-сетях, поэтому реализация решений на основе iSCSI с практической точки зрения очень проста. Централизованные хранилища данных, построенные на основе этой технологии, конечно, проигрывают в производительности своим Fibre Channel аналогам, но и требуют меньших финансовых затрат.

Естественно, для обеспечения должной скорости передачи данных следует использовать гигабитные или 10-гигабитные сети. Протокол iSCSI предоставляет возможность организовать блочные операции ввода-вывода с дисковым массивом, используя инкапсуляцию протокола IP. Для конечного хоста создается представление, как будто соответствующее устройство SCSI подсоединено к нему локально. Основная сложность при этом состоит в предоставлении корректного многопользовательского доступа сетевым компьютерам. Для этого нужно использовать соответствующие драйверы, которые написаны под все распространенные ОС. Специфика реализации протокола iSCSI на программном уровне в том, что в отличие от стандартной клиент-серверной архитектуры, когда множество хостов может одновременно устанавливать соединение с сервером, хосты обмениваются данными с iSCSI-устройством по очереди.

Нужно еще отметить, что данную технологию можно использовать не только для взаимодействия с массивом жестких дисков, а практически со всеми блочными устройствами. Например, CD- или DVD-приводами, сканерами.

Serial ATA и Serial ATA 2

Необходимость увеличения скорости чтения/записи винчестеров привела инженеров к мысли отказаться от совершенствования IDE и разработать новый, более совершенный стандарт для жестких дисков. Serial ATA - это перспективное развитие PATA (Parallel ATA – это новое название ATA/IDE), которое избавило шину передачи данных от тех негативных электрических факторов, которые сдерживали наращивание скорости у ее предшественницы. Уже сегодня шина SATA гарантирует скорость 150 Мбит/с и работает на частоте 1,2 ГГц.

Кроме увеличения частоты, есть еще несколько принципиальных различий между старым и новым стандартом. Как видно из названия, новая шина использует последовательную передачу битов с кодированием 10b/8b (что дает коэффициент эффективности передачи данных 80%). При этом SATA не использует независимую временную синхронизацию. Вместо того сигналы синхронизации внедрены в сам поток данных. Это позволяет избежать проблем, связанных с вынужденными временными задержками при приеме/передаче. В шине максимально уменьшено количество жил в кабеле. Их четыре (у Ultra ATA было 80), и они разделены на пару передачи и пару приема данных. Кроме того, во избежание внешних помех каждая жила в SATA-кабеле имеет защитную оплетку. Максимальная длина кабеля при этом составляет 1 м. Коннектор (шириной 0,5") для SATA-кабеля имеет семь контактов: четыре для сигнальных проводов и три – для массы. В новом стандарте используется пониженное напряжение питания – 0,125 В, что уменьшает электрические помехи и снижает потребляемую мощность.

Несмотря на уже полученные преимущества данный стандарт продолжает развиваться. Вскоре после публикации стандарта SATA появилось его расширение SATA 3 Гбит/с. Сейчас это название употребляется редко, более привычным для нас стало SATA II. Предусмотрено, что новые устройства будут обратно совместимы со старым стандартом. Некоторые производители для этого снабжают свои винчестеры перемычкой, от состояния которой зависит, будет устройство работать на скорости 3 или 1,5 Гбит/с. Но развитие стандарта на этом не остановилось. Сейчас ведутся разработки SATA 6 Гбит/с.


Важным фактором, позволяющим использовать жесткие диски SATA в системах SAN, является поддержка возможности горячей замены

External SATA

Искушение увеличить скорость внешних дисков за счет использования стандарта SATA привело к созданию спецификации eSATA, описывающей кабели, коннекторы и дополнительные модули. По этой спецификации максимальная скорость работы внешнего HDD полностью соответствует стандарту SATA. Причем длина соединительного кабеля увеличена до двух метров. При взаимодействии с портами типа USB или FireWare, eSATA-диски не используют протокол промежуточного преобразования данных, и в этом случае не наблюдается падение производительности. На сегодняшний день большинство материнских плат не имеют коннектора eSATA, и практикой является использование специализированного контроллера для десктопов или PCMCIA-карт для ноутбуков.

Serial Attached SCSI

Не удивительно, что тенденции совершенствования жестких дисков не миновали и SCSI – прадедушку всех высокоскоростных интерфейсов этих устройств. Объявленный несколько лет назад как следующее поколение SCSI, SAS описывает архитектуру point-to-point, в которой хост-адаптер используется для организации четырех каналов передачи данных в многопользовательском режиме. Каждый канал, работая в полнодуплексном режиме, передает данные со скоростью 3 Гбит/с; в дальнейшем планируется увеличить это значение до 6 Гбит/с. Интересно, что данный стандарт предусматривает совместное использование и SAS-, и SATA-дисков в едином массиве. При этом взаимодействие с SATA-дисками будет производиться с помощью Serial ATA Tunneling Protocol. Для объединения винчестеров в массивы предназначены специальные коммутаторы, способные соединять вместе до 128 устройств. С целью большей совместимости стандартов формфактор дисков SAS во многом идентичен SATA. Он предусматривает использование такого же четырехконтактного коннектора, как у SATA, но имеет и еще один коннектор для дополнительного контроллера.

Очевидно, что говорить о закате технологии жестких магнитных дисков еще рано. Наоборот, эти устройства демонстрируют не только значительные финансовые и технические преимущества перед другими системами хранения информации, но и интенсивно совершенствуются. Именно они будут составлять основу систем хранения информации в ближайшее время.

— Николай Ткаченко

2006.07.10
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".