儲存是雲端計算平臺管理的一種重要資源，儲存資源池是基礎架構資源池中的重要組成部分。軟體開發人員一般對儲存知識的瞭解非常有限，這對於深入理解雲端計算或做雲端計算平臺的研發是很大的障礙。本系列文章是我剛接觸雲端計算時整理的儲存相關基礎知識，並做了完善和豐富，內容不一定全面，有的地方可能說的也不對，希望能對需要的人有幫助，也希望專家批評指正。

一、我們聽說的 SATA 盤、SAS 盤，是什麼意思呢？

這裡的 SATA 和 SAS，說的是硬碟介面技術，也就是定義一些協議及規範，讓使用者來讀寫資料，而不需要知道硬碟本身如何儲存資料，寫入哪個碟片，用哪個磁頭等等。

目前，硬碟提供的介面包括如下幾種：
用於 ATA 指令系統的 IDE 介面（已淘汰）
用於 ATA 指令系統的 SATA 介面
用於 SCSI 指令系統的並行 SCSI 介面（已淘汰）
用於 SCSI 指令系統的序列 SCSI（SAS）介面
用於 SCSI 指令系統的並且承載於Fibre Channel協議的序列 FC 介面（FCP）

1. IDE介面

IDE（Integrated Drive Electronics）即“電子整合驅動器”，它的本意是指把“硬碟控制器”與“盤體”整合在一起的硬碟驅動器。把盤體與控制器整合在一起的做法減少了硬碟介面的電纜數目與長度，資料傳輸的可靠性得到了增強，硬碟製造起來變得更容易，因為硬碟生產廠商不需要再擔心自己的硬碟是否與其它廠商生產的控制器相容。對使用者而言，硬碟安裝起來也更為方便。其擁有價格低廉、相容性強的特點。IDE 介面技術目前已被淘汰。

ATA （Advanced Technology Attachment）技術是一個關於 IDE 的技術規範族。最初，IDE 只是一項企圖把控制器與盤體整合在一起的硬碟介面技術。隨著 IDE/EIDE 得到的日益廣泛的應用，全球標準化協議將該介面自誕生以來使用的技術規範歸納成為全球硬碟標準，這樣就產生了 ATA。ATA 最早是在1986年由 Compaq、West Digital 等幾家公司共同開發的，在20世紀90年代初開始應用於桌上型電腦系統。IDE 介面，也稱為 PATA 介面，即 Parallel ATA（並行傳輸 ATA）。

2. SATA介面

SATA（Serial ATA）即序列傳輸 ATA，相對應 PATA 模式的介面來說，SATA 是用序列線路傳輸資料，但是指令集不變，仍然是 ATA 指令集。SATA 標準是由 Intel、IBM、Dell、APT、希捷和邁拓公司共同提出的硬碟介面規範。SATA 技術是 Intel 公司在 IDF 2000大會上推出的，其最大的優勢是傳輸速率高。SATA 採用序列連線方式，序列 ATA 匯流排使用嵌入式時鐘訊號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是資料）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了資料傳輸的可靠性。序列介面還具有結構簡單、支援熱插拔的優點。

3. SCSI介面

SCSI（Small Computer System Interface）即小型計算機系統介面，使一種用於計算機和外部裝置之間（硬碟、光碟機、印表機、掃描器等）的介面標準。SCSI 介面是一種廣泛應用於小型機上的高速資料傳輸技術，SCSI 介面具有應用範圍廣、多工、頻寬大、CPU佔有率低以及熱插拔等優點。

SCSI 與 ATA 是目前現行的兩大主機與外設通訊的協議規範，而且它們各自都有自己的物理定義介面。對於 ATA 協議，對應的就是 IDE 介面；對於 SCSI 協議，對應的就是 SCSI 介面。

4.FC介面

FC (Fibre Channel) 是一種跟 SCSI 或 IDE 有很大不同的介面，它很像乙太網的轉換開頭。以前它是專為網路設計的，後來隨著儲存器對高頻寬的需求，慢慢移植到現在的儲存系統上來了。FC通常用於連線一個SCSI RAID（或其它一些比較常用的RAID型別），以滿足高階工作或伺服器對高資料傳輸率的要求。

5.SAS介面

SAS（Serial Attached SCSI）即序列連線小型計算機系統介面。SAS 是新一代的 SCSI 技術，和現在流行的 Serial ATA(SATA) 硬碟相同，都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS 是並行 SCSI 介面之後開發出的全新介面。此介面的設計是為了改善儲存系統的效能、可用性和擴充性，提供與序列 ATA (Serial ATA，縮寫為SATA)硬碟的相容性。

作為一種新的儲存介面技術，SAS 不僅在功能上可與 FC 媲美，還具有相容 SATA 的能力，因而被業界公認為取代並行 SCSI 的不二之選。SAS 的優勢主要體現在：靈活性，可以相容 SATA，為使用者節省投資；擴充套件性，一個SAS 域最多可以直連16384個裝置；效能卓越，點對點的架構使效能隨埠數量增加而提高；更合理的電纜設計，在高密度環境中提供更有效的散熱。

二、我們聽說的HDD盤、SSD盤，是什麼意思呢？

HDD（Hard Disk Drive），機械硬碟，它的優點是單位成本低，適合做大容量儲存，但速度遠不如固態硬碟。

SSD（Solid State Drive），固態硬碟，用固態電子儲存晶片陣列而製成的硬碟，由控制單元和儲存單元（FLASH晶片、DRAM晶片）組成。固態硬碟在介面的規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同，在產品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一致。

固態硬碟的全積體電路化、無任何機械運動部件的革命性設計，從根本上解決了對於資料讀寫穩定性的需求。全積體電路化設計可以讓固態硬碟做成任何形狀。與傳統硬碟相比具有以下優點：
第一，SSD不需要機械結構，完全的半導體化，不存在資料查詢時間、延遲時間和磁碟尋道時間，資料存取速度快；
第二，SSD全部採用快閃記憶體晶片，經久耐用，防震抗摔，即使發生與硬物碰撞，資料丟失的可能性也能夠降到最小；
第三，得益於無機械部件及FLASH快閃記憶體晶片，SSD沒有任何噪音，功耗低；
第四，質量輕，比常規1.8英寸硬碟重量輕20-30克，使得便攜裝置搭載多塊SSD成為可能。

三、我們聽說的PCIe、NVMe，是什麼意思呢？

1. PCIe

PCIe（PCI Express）是一種高速序列計算機擴充套件匯流排標準，它原來的名稱為“3GIO”，是由英特爾在2001年提出的，旨在替代舊的PCI，PCI-X和AGP匯流排標準。PCIe屬於高速序列點對點雙通道高頻寬傳輸，所連線的裝置分配獨享通道頻寬，不共享匯流排頻寬，主要支援主動電源管理，錯誤報告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務質量(QOS)等功能。PCIe交由PCI-SIG（PCI特殊興趣組織）認證釋出後才改名為“PCI-Express”，簡稱“PCI-e”。它的主要優勢就是資料傳輸速率高。PCI Express也有多種規格，從PCI Express x1到PCI Express x32，能滿足將來一定時間內出現的低速裝置和高速裝置的需求。PCI-Express最新的介面是PCIe 3.0介面。

2. NVMe

當SSD被首次引入資料中心時，還需要配合當時的匯流排技術（例如SATA和SAS工作，而這些匯流排技術都是針對磁介質開發的。即使最快的HDD也比不上SSD的速度，其對應匯流排的吞吐能力也成為阻礙充分發揮SSD技術優勢的一大瓶頸。作為一種在網路，圖形以及其他插入式裝置上廣泛應用的高頻寬匯流排，PCIe 成為了可行的選擇，但PCIe匯流排配合原本為HDD開發的儲存協議（例如AHCI）仍然無法有效發揮易失性儲存介質的效能優勢。此後，NVMe工作組應運而生，旨在基於PCIe匯流排開發一套標準化的協議和命令，以便在資料中心充分發揮SSD的優勢。NVMe規範是全新開始設計的，支援當前和未來的易失性儲存介質，實現高頻寬和低延遲儲存訪問。

NVMe優化了命令傳送和完成通路，單個I/O佇列中支援最多達64K條命令。此外，增加了許多企業功能支援，例如端到端資料保護（與T10 DIF和DIX標準相容），增強錯誤報告和虛擬化功能。總而言之，NVMe作為一種可擴充套件的儲存應用協議，旨在充分發揮PCIe SSD效能，從而更好的滿足企業級、資料中心和消費級等各種場景的應用需求。

2011年時，NVMe規範正式出爐，基於快閃記憶體的特點而研發，其目的是儘可能縮小儲存系統和記憶體、CPU頻寬之間的差距。NVMe其實與AHCI一樣都是邏輯裝置介面標準。NVMe中文名稱非易失性儲存器標準，是使用PCI-E通道的SSD一種規範。NVMe的優點在於更低的延時，更高的傳輸速率，更低的功耗控制。

四、總結