[交流] SCSI指南

SCSI 簡介：
Small Computer Systems Interface的縮寫，目前對電腦界而言 SCSI可說是快速穩定的代名詞，這使得知名品牌的伺服主機上看不到 IDE硬碟的存在，但是要使 SCSI設備可得讓您的荷包縮水不少，通常只有在伺服主機上才見得到它的身影。

SCSI 的特性：

SCSI允許連接多種電腦硬體設備。同一條SCSI排線上可同時串接硬碟、CD-ROM、燒錄機、磁帶機、掃瞄器、ZIP等設備(都必須為SCSI介面)。

SCSI控制卡可同時串接多台SCSI設備。一個SCSI控制卡最多可接32台SCSI設備，最少也可接7台SCSI設備。如果你的SCSI控制卡支持多通道，則可連接更多設備，但它卻只用了主機板一個IRQ。

SCSI的性能可塑性強，支援多任務環境，適用於多任務操作系統。最多可同時處理255個任務。

SCSI卡比IDE 接口有更快的數據傳輸率。尤其是在同時傳輸多組數據時就更能顯示出威力，因此SCSI設備適合圖像處理。而且現在SCSI硬碟採用低電壓差分LVD介面，還可使數據傳輸率提高到320M/B。

SCSI卡所支援的更高資料傳輸率能更好地平衡PCI傳輸頻率。

由於SCSI完全向後兼容，因此，SCSI最大限度保護了用戶的投資，這就意味著用戶升級到新的系統後，原有的SCSI設備和現有SCSI設備（SCSI卡）仍然可以同時使用 。

使用SCSI可減少對CPU 的依賴，可提高系統整體性能。IDE 硬碟一般對CPU的佔用率為33%，最高可達35%以上，但使用SCSI硬碟，對CPU的佔用率僅為4%-6%。

SCSI 性能指標：

SCSI 晶片

現階段 IDE的最新技術 ATA/133(Fast Driver) 傳輸率為133MB/s(每秒 133MB理論值)，可同時接 4個 IDE裝置(硬碟、光碟機或燒錄器)，然而 Ultra320 SCSI 卻將傳輸率推向 320MB/s(每秒320 MB理論值)，並可同時接 30個 SCSI裝置。不過目前PCI-X匯流排尚未真正普及，對於Ultra320 SCSI在市場上的推展速度不無影響。

LVD

LVD（Low-Voltage Differential）技術的應用也越來越多。LVD 工作模式是和SE（Single-Ended）模式相對應的，它可以很好地抵抗傳輸干擾，延長信號的傳輸距離。同時，Ultra 2 SCSI和Ultra 3 SCSI模式也通過採用專用的雙絞型SCSI電纜來提高信號傳輸的質量。

RAID技術

RAID是一項非常成熟的技術，但由於其價格比較昂貴，配置不方便，缺少相對專業的技術人員，所以應用並不十分普及。

RAID技術是一種工業標準，各廠商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業界廣泛認同的只有5種：RAID 0、RAID 1、RAID 0＋1和RAID 5、RAID 7。

RAID 0

最少2顆存取速度最快 無容錯與資料保護功能 ，RAID 0 的定義為非容錯硬碟群組，必須由兩顆以上的磁碟所組成，也就是將 RAID 控制器上的多顆硬碟整合成為一顆磁碟陣列。當資料寫入時，由於有兩個以上的硬碟同時動作，所以資料寫入的速度相當快。換言之，讀取資料的速度也比單顆硬碟要快上許多。此層級的磁碟陣列效能與硬碟的數量成正比，因為硬碟的數量越多，代表著磁碟讀寫頭的越多，因此速度也會更快。但由 RAID 0 所組成的多顆硬碟，會依一定的切割區段，連貫成一顆大容量的陣列硬碟。它沒有同位檢查的位元，所以無法回復因其中任一硬碟故障而毀損的資料，也無法在更換硬碟後，還原舊有的資料，因此此層級的適用範圍並不廣泛。

RAID 1 (Mirror)

最少2顆硬碟完全容錯 讀取/寫入能力較慢、成本較高，由於 RAID 0 並不具有容錯的功能，雖然讀寫速度快，但對資料的安全性來說，相當沒有保障。而 RAID 1 的特性恰好相反，同樣必須由兩顆以上的磁碟組成，而且硬碟的數量必須為雙數。 RAID 控制器會將硬碟分為兩組，並且會將資料同時寫入第一組硬碟與第二組硬碟，兩組硬碟上的資料完全相同，其中一組硬碟的資料屬於備份用途。正因如此，當第一組硬碟中有損毀的情形發生時，只要將故障的硬碟更新後， RAID 控制器會參考第二組硬碟中的資料，來還原第一組硬碟上的資料，安全性相當高。不過 RAID 1 的缺點在於，必須使用一半的硬碟空間做資料備份，容量與成本上的比例上較為不划算。

RAID 2

完整需14顆硬碟具備多工及容錯功能10個資料碟及4個ECC碟極複雜、成本極高

RAID 3

最少3顆硬碟具備多工及容錯功能 複雜、效能極差

RAID 4

最少4顆 碟具備重疊讀取及容錯功能複雜、不具有重疊寫入

RAID 5

最少3顆硬碟速度比 RAID 3、 4 好及具備多工及容錯功能複雜、寫入時有overhead，RAID 5也是採取獨立存取模式，但是其Parity Data 則是分散寫入到各個成員磁碟機，因此，除了具備Overlapped I/O 多工性能之外，同時也脫離如RAID 4單一專屬Parity Disk的寫入瓶頸。但是，RAID 5在做資料寫入時，仍然稍微受到"讀、改、寫過程"的拖累。由於RAID 5 可以執行Overlapped I/O 多工，因此當RAID 5的成員磁碟機數目越多，其效能也就越高，因為一個磁碟機在一個時間只能執行一個讀寫動作，所以磁碟機越多，可以Overlapped 的Thread 就越多，當然效能就越高。但是反過來說，磁碟機越多，陣列中可能有磁碟機故障的機率就越高，整個陣列的可靠度，或MTDL (Mean Time to Data Loss) 就會降低。由於RAID 5將Parity Data 分散存在各個磁碟機，因此很符合XOR技術的特性。例如，當同時有好幾個寫入要求發生時，這些要寫入的資料以及Parity Data 可能都分散在不同的成員磁碟機，因此RAID 控制器可以充分利用Overlapped I/O，同時讓好幾個磁碟機分別作存取工作，如此，陣列的整體效能就會提高很多。基本上來說，多人多工的環境，存取頻繁，資料量不是很大的應用，都適合選用RAID 5 架構，例如企業檔案伺服器、WEB 伺服器、線上交易系統、電子商務等應用，都是資料量小，存取頻繁的應用。

RAID 0 over RAID 1 或 RAID 1 over RAID 0

RAID 0+1/RAID 10，綜合了RAID 0 和 RAID 1的優點，適合用在速度需求高，又要完全容錯的情況下。

RAID 0 over RAID 1，假設我們有四台磁碟機，每兩台磁碟機先做成RAID 1，再把兩個RAID 1做成RAID 0，在這種架構之下，我們可以容忍 (RAID 1) A 和 (RAID 1) B各壞一台磁碟機，兩個RAID 1仍然可以正常運作﹝因為Mirror﹞，當然整個RAID 0 仍然能夠正常運作。也就是說，系統可以容忍兩台磁碟機故障。

RAID 1 over RAID 0，假設我們有六台磁碟機，每兩台磁碟機先做成RAID 0，再把兩個RAID 0做成RAID 1，在這種架構之下，如果 (RAID 0) A有一台磁碟機故障，(RAID 0) A就算毀了，當然RAID 1仍然可以正常工作；如果這時 (RAID 0) B也有一台磁碟機故障，(RAID 0) B也就算毀了，此時RAID 1的兩磁碟機都算故障，整個RAID 1資料就毀了。因此，RAID 0 OVER RAID 1應該比RAID 1 OVER RAID 0具備比較高的可靠度。所以我們建議，當採用RAID 0+1/RAID 10架構時，要先作RAID 1，再把數個RAID 1做成RAID 0。

RAID 6

最少6顆硬碟容錯能力增加到2顆硬碟 複雜、成本極高 。

RAID50(RAID0+5)

最少6顆 具備速度快、多工及完全容錯 極複雜、寫入時有overhead、成本極高。

RAID 7

RAID7 不僅僅是一種技術，還是一種備份電腦技術（Storage Computer）。因為它與RAID 0、1、5標準有明顯區別，RAID 7自身帶有智能化實時操作系統和用於存儲管理的軟體工具，可完全獨立於主機運行，不佔用主機CPU資源。RAID 7不僅具有更高的性能和卓越的儲存管理能力，而且集普通RAID標準的所有優點於一身，因而RAID 7系統整體性能極佳。

RAID 7備份電腦作業系統（Storage Computer Operating System）是一套即時事件驅動作業系統，主要用來進行系統初始化和安排RAID 7磁碟陣列的所有數據傳輸，並把它們轉換到相應的物理儲存設備上。通過自身系統中的陣列介面卡來設定和控制讀寫速度，備份電腦作業系統可使主機I/O傳遞性能達到最佳。如果一個磁碟出現故障，還可自動執行恢復作業，並可管理備份磁碟的重建過程。

RAID 7突破了以往RAID標準的技術架構，採用了非同步寫入測試，極大地減輕了數據寫入瓶頸，提高了I/O速度。所謂非同步寫入測試，即RAID 7的每個I/O接口都有一條專用的高速通道，作為數據或控制信息的流通路徑，因此可獨立地控制自身系統中每個磁碟的數據存取。如果RAID 7有N個磁碟，那麼除去一個校驗碟（用作多餘計算）外，可同時處理N－1個主機系統隨機發出的讀/寫指令，進而顯著地改善了I/O應用。RAID 7系統內置即時作業系統還可自動對主機發送過來的讀/寫指令進行最佳化處理，以智能化方式將可能被讀取的數據預先讀入快取記憶體中，從而大大減少了磁頭的轉動次數，提高了I/O速度。RAID 7可幫助使用者有效地管理日益龐大的數據儲存系統，並使系統的運行效率提高至少一倍以上,滿足了各類用戶的不同需求。市面支援 RAID 7 的SCSI RAID介面不多，而且價格非常高。

SCSI 選購指南：

一片普通的SCSI卡加一顆不大的SCSI硬碟足夠您買半台電腦了，然而伺服主機為求資料保存的穩定性及多數人存取的速度，現今的技術只有 SCSI可以選擇，如果您有興趣不妨查看知名品牌的伺服主機規格 (如COMPAQ、HP、IBM、華碩、技嘉)，無一倖免地都是採用 SCSI介面的硬碟，這代表著SCSI技術給予您重要資料的保障，已是全世界認定的鐵則了。