eSATA将内建式SATA标准延伸至外接式装置,实现了多项具成本效益的外接式储存应用模式,不但提升储存容量也强化数据保护,提供比USB或Firewire接口方案更优异的效能。
桌上型PC数据的备份非常容易,只要将重要的档案储存到记忆卡、CD或DVD即可。然而,外接式硬盘机则为大量数据提供更高效率的备份。eSATA接口大幅缩短现今USB和Firewire外接式硬盘机所需的备份时间。企业端用户通常也采用其他的方式来执行备份数据,例如近线储存、NAS、SAN和脱机磁带等,而在数据备份时的这段时间,典型的数据保护方式就是建构一个RAID数组组态,为数据提供实时的备援储存。eSATA支持外部备份和数据保护方案。
以往,当需要增加储存容量时,用户必须打开他们的系统机箱,然后加装或更换更大容量的硬盘机。但是这对某些用户而言,往往是不可能的任务。然而USB和Firewire接口的硬盘机则为人们解决了这项问题,但它们的传输速度与eSATA接口相比则显得过于缓慢。
除了数据备份和保护之外,eSATA拥有更优异的效能,特别是对于需要高带宽及低成本储存的外接DV影音应用而言。
虽然eSATA在近线和脱机储存领域占有同样重要的地位,不过在此将着重于eSATA应用在PC、服务器、工作站,甚至笔记本电脑的数据保护效益方面。eSATA以经济的价格,为外接储存方案实现了更高层次的优异效能、高容量、高度保护和简易使用性。
eSATA是业界标准接口Serial ATA(SATA)的延伸。SATA接口的设计仅供做为使用于系统机箱内,藉由扩充的接口速率(核心速度为150MB/sec,新一代的接口速度则达到300MB/sec)以及比USB与1394接口更低的overhead资源负荷,提供了更高层次的组态和容量扩充,突破外部储存的瓶颈。
(表一) eSATA、USB和1394速度比较
外接接口 |
Mbps |
MBps |
USB |
12 |
1.5 |
USB 2.0 |
480 |
60 |
1394 (Firewire) |
400 |
50 |
1394b |
800 |
100 |
eSATA 1.5Gb/s |
1200 |
150 |
eSATA 3Gb/s |
2400 |
300 |
eSATA架构规范
然而,eSATA并不是只要将一个SATA埠移到PC机箱后面就可以了。使用于机箱内的SATA缆线和连接器并不适合直接用于外接的方式。为确保将SATA安全地移到机箱外,并通过Serial ATA International Organization(SATA-IO)国际组织的审核,业者需要解决下列问题:
- ●预防接头在连接时发生静电放电(Electrical Static Discharge; ESD);
- ●符合FCC与CE的电磁干扰规范;
- ●开发强韧的缆线和连接器组件,以支持外接式储存的频繁插拔需求(典型的内建式SATA只需要安装一次即可);
- ●外部接头需加装遮蔽。
《图二 eSATA、USB和1394接口overhead资源负荷比较》 |
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为了解决这些问题,新一代的eSATA规范是由参与SATA-IO的会员厂商所拟定,而遵照规范开发方案的会员,可以使用eSATA标章做为识别。
初期的外接SATA方案或许未能符合eSATA规范,而唯有取得eSATA标章认证的产品才代表其遵循最新的Serial ATA规范。
(表二) 缆线与连接器从SATA演进到eSATA的比较
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ESATA |
SATA内建式硬盘机 |
eSATA的优点 |
连接组态 |
直片插刀式 |
L型 |
避免无遮蔽的接头连接 |
连接深度 |
6.6 mm |
5 mm |
避免静电放电所造成的损坏 |
缆线 |
增加额外的遮蔽层 |
部份遮蔽 |
提供电磁干扰保护并符合FCC和CE辐射规范 |
连接器 |
制动弹簧 |
二种缆线类型:基本型连接器和*ClickConnect |
eSATA的制动弹簧和ClickConnect内部连接提供更安全的连接特性 |
插拔耐用性 |
5,000次插拔 |
50次插拔 |
更耐用的连接特性 |
eSATA是SATA的外接式接口,但是配备更耐用的缆线和连接器。eSATA可以达到如同SATA般的传输速度,例如SATA 1.5Gb/s(150MB/sec)或SATA 3Gb/s300MB/sec)。eSATA 3Gb/s速度同样向下兼容于1.5Gb/s,与目前内建式硬盘机的情况相同。由于硬盘机内部的数据持续传输率已高达75MB/sec,因此USB和1394的接口速率成为外接硬盘机的瓶颈。此外,eSATA提供外接储存系统更多卓越的特性与机制,如原生命令队列(Native Command Queuing)、热插入、端口扩充器(Port Multipliers)以及其他许多先进的SATA功能。
eSATA提升外接储存效能
当用户需要高传输速率的单硬盘外接储存时,eSATA接口可提供配备?佳传输速率的外接备份方案。ESATA0拥有SATA 3Gb/s PCI HBAs、RAID和端口扩充器等功能,为用户带来更优异的外接储存效能。结合多台外接式硬盘机将可整合成一组超大容量的外接硬盘机,并配备300MB/sec的高速传输速率;或者可以架构RAID 0、1、5或甚至3的磁盘阵列,不需用户的操作,便可提供永不间断的数据保护。
比光盘刻录备份更好的选择
以光盘片备份数据既经济且简单,但是用户必须随时记得执行备份的工作。然而,藉由eSATA接口,只需二或三台外接式硬盘机,另外再添购一张适合的主机适配器(从简易的RAID 0或1,到高阶的RAID 3或5),透过映像RAID磁盘阵列或同位数据保护(parity protection),便可以支持用户所需之数据保护功能,为用户提供不间断的数据备援。
既有的内建式SATA硬盘机更可与外接eSATA硬盘机结合,以提供扩充的储存容量、数据保护和效能。利用端口扩充器结合数台外接式eSATA硬盘机,将可以达到超过200MB/sec的传输速度效能。
《图六 eSATA与1394接口组成的磁盘阵列效能比较》 |
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(图六)是由二台硬盘机组成之RAID 0磁盘阵列实际传输效能比较,其中一组是采用Silicon Image eSATA控制器的eSATA硬盘机,另一组则是1394b外接储存。请注意1394b只能达到约61MB/sec的传输速率,原因是受限于约20MB/sec的接口overhead资源负荷。eSATA RAID 0磁盘阵列的效能,可达到1394b效能的两倍。现今硬盘机的最高磁录密度为132Gbsi,相当于约75MB/sec传输速度,已超过了1394b接口(原先业界最快速的外接接口)的传输速率上限。
eSATA从个人到企业应用的弹性
eSATA接口可用来设计成一台单一的储存备份系统,或者,也可以组装一组高阶的备份与复原系统。可以将硬盘机安装于个别不同的机箱中;或者也可以安装两台或多台支持热插入硬盘机至可容纳多颗硬盘机的机箱,并透过一条单一的eSATA缆线连接至主机控制器。目前至少有二家主板制造商,供应配备一组eSATA接口和USB接口与或1394b端口的PC主板,此外还有PCI和PCI-X HBA方案可供选择。这些方案提供user friendly的安装特性及强大的效能,适合不需复杂的数据保护方案之终端用户。此外,eSATA是一有效率的IT备援备份与复原方案,中小企业的IT管理人员能够在短短数分钟内,利用一个eSATA机箱配备SATA热插入硬盘机,立刻增加500GB的储存容量至服务器中。
当储存容量接近饱和时,IT管理人员不需要关闭系统,便可以移除既有的硬盘机并升级到新的500GB硬盘机。主机控制器可以内建专属的处理器,而不占用服务器CPU的资源。或者,服务器的主板也可以整合两个或多个eSATA埠;如此一来,只需连接另一台eSATA硬盘机或机箱就可以升级。大多数的备份与复原方案并未能解决系统停机的问题,而整合eSATA的主机方案就能做到「永不停机」的要求。
eSATA提供具成本效益的外接储存
eSATA的传输速度较USB和1394b接口来得更快,在某些情形下更可以达到二倍的传输效能,不过,如果eSATA与更高阶的接口相比,例如SCSI和SAS接口,又是如何呢?其差异与硬盘机本身的硬件特性较为相关。例如,大多数SCSI硬盘机都具备10K或15K的转速,具备更高的机械效能,而且在设计上能够承受高度撞击、震动并耐高温,以维持高效能及可靠性。
高容量的ATA硬盘机、低成本的SATA与eSATA储存方案,为SCSI和SAS等高阶产品,提供了低成本的替代方案。现今SATA硬盘机的最大储存容量为500GB,因此,采用单一硬盘的机箱搭配eSATA接口,便可为用户提供高达500GB的外接储存容量,或者,在支持多硬盘的机箱内安装三台500GB硬盘机,更可以达到1.5 TB外接储存容量。
(作者为Seagate希捷科技SATA营销经理)