SATA-Ⅱ与SAS的子系统级技术
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2020-07-08
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SATA-Ⅱ 与 SAS 的子系统级技术
Serial ATA 要用于服务器和网络存储设备，就必须支持背板、箱体服务、交错旋转预备等
子系统（subsystem）级技术，这些 Serial ATA Ⅱ 都不能通过继承（自 PATA）的手段获
得，只好向老大哥 SCSI 学习；Serial Attached SCSI 当然不用再为上述那些小儿科劳神，
它的目标是满足高端服务器和存储设备的需求，因此从 FC（Fibre Channel，光纤通道）
“偷师”了双端口、多级交换、WWN 等用于组建复杂拓扑架构的技术。与其说 SATA Ⅱ 追赶
SCSI、SAS 挑战 FC，不如来欣赏两者如何实现超越自我的雄心。
SATA Ⅱ 在 SATA 1.0 基础上进行的诸多扩展中，除本机命令队列和识别设备/设置功能外，
都是专门为子系统服务的。由于类似的技术并行 SCSI 早已采用，所以本文只对它们 做一
简单介绍，而把主要的关注点放在 SATA Ⅱ 与 SAS 对 SATA 1.0 简单点对点连接所做的扩
充上。
SATA 子系统：学习与完善
背板互连、箱体服务/管理、交错旋转预备、硬盘活动指示和热插/到位检测这五大功能在
B9 版都有简要的解释，以下将视具体情况做进一步的介绍。
背板互连 针对在 19 英寸标准机架（存储阵列）内部，最远端的硬盘与背板间的距离小于
18 英寸的情况。考虑到背板端接口往往不会直接与（SATA）主控芯片相连，主 控芯片
PHY 发送信号电压差底限从（SATA 1.0 规定的）400mV 提高到 500mV，接收信号电压
差底限从 325mV 降低至 240mV。严格说来，背板互连属于物理层功能，其他四项才被
Serial ATA Ⅱ: Extensions to Serial ATA 1.0 规范明确地划在 Subsystem（子系统）
一节中。
箱体服务/管理 提供对工业标准 SAF-TE（SCSI Accessed Fault-Tolerant
Enclosures，SCSI 接口容错箱体）和 SES（SCSI Enclosure Services，SCSI 箱体服
务）的支持以增强 SATA 存储子系统的功能，与背板互连一样无需硬盘做出改变。不用说，
这是个向 SCSI 学习的成果。
交错旋转预备 听起来挺拗口，实际上就是让子系统控制器按顺序（以一定时间间隔）先
后初始化硬盘、使其主轴加电旋转的方法。磁盘阵列等存储子系统中通常会有多块硬盘，
如果它们一起加电启动主轴马达，所需要的瞬间电流很可能会让系统电源吃不消。
热插/到位检测 这里首先需要澄清“热插拔”这个概念。最初宣传 SATA 的时候，支持热插
拔是其一大热点；等到第一批本机 SATA 硬盘上市，又有人说 SATA 1.0 并不支持热插拔，
要 SATA Ⅱ 才行。真相是 SATA 1.0 提供了实现热插拔所需要的能力，但却没有为生成一
个完整的方案加以必要的指导。SATA Ⅱ 要求设备具有能够限制热插涌入电流的预先加电
（precharge）功能，并支持在热插入之后使用 OOB（out of band）序列信号检测硬盘
是否到位，从而实现了完整的热插拔支持。
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