1.4.1 直連式存儲

在網絡發展的初期，數據大多局限于由PC機或服務器構成的局域網中，存儲結構較為簡單，存儲設備直接通過總線掛接在PC機或服務器上，服務器管理多個大容量磁盤，通過卷管理器為客戶端呈現一個統一的邏輯存儲設備，以方便數據的訪問。我們通常將這種磁盤與服務器的連接模式稱為直連式存儲。

直連式存儲(direct-attached storage, DAS)是一種存儲器直接連接到服務器的架構。應用程序使用塊級的存取協議從DAS訪問數據。基于存儲設備相對主機的位置，DAS可以分為內置和外置兩種。

1．內置DAS

在內置DAS架構里，存儲設備通過串行或并行總線連接主機。物理總線有距離上的限制，只能支持短距離的高速連接。此外，大部分內部總線只能支持有限數量的設備，并且這些設備本身也會占用機箱的大量內部空間，使得難以維護其他部件。

2．外置DAS

在外置DAS架構里，服務器直接連接到外部存儲設備。大部分情況下，主機和存儲設備之間使用SCSI或者FC協議通信。對比內置DAS，外置DAS克服了距離和設備數量限制等問題，并且提供存儲設備的集中管理。

DAS的優點和局限性：DAS相對于存儲網絡需要較低的前期投資。存儲網絡結構會在本書后文討論。DAS配置簡單并且部署容易和快捷。可以通過基于主機上的工具來進行安裝管理，例如主機上的操作系統，這使得存儲管理的任務對于中小型企業來說較容易。相對于其他存儲網絡模型，DAS是最簡單的解決方案，所需的管理任務更少，需要設置和操作的硬件和軟件也更少。

但是，DAS不易擴展。一個存儲設備只有有限的端口，這限制了主機能直接連接的存儲設備的數量。有限的DAS帶寬也限制了其可用的I/O處理能力。當達到容量上限的時候，服務的可用性就會大打折扣，而且這會引起漣漪效應，影響所有連接到該設備或陣列上的主機的性能。距離首先關系到DAS的部署，這可以由光纖通道連接來解決。此外，DAS無法優化資源使用，因為它共享前端端口的能力有限。在DAS的環境里，未被使用的資源不能方便地重新分配，結果導致過載或欠載的孤立存儲池。

存儲設備的磁盤利用率、吞吐率和緩存容量以及主機的虛擬內存一起決定了DAS的性能。RAID級的配置、存儲控制器協議以及總線的效率則是影響DAS性能的額外因素。由于不存在存儲器的互聯問題和網絡延遲等問題，DAS有潛力優于其他存儲網絡方案。

DAS中的主機和存儲設備使用預定義的協議來進行相互間的通信，例如IDE/ATA, SATA, SAS, SCSI和FC。這些協議集成在HDD控制器上。所以，人們對存儲設備的了解通常就是其支持的協議。存儲設備協議具體有以下幾種：

(1)IDE/ATA

集成電路設備/高級技術(integrated device electronics/advanced technology attachment, IDE/ATA)磁盤支持IDE協議。IDE/ATA這個詞體現了對于這一接口不同代和變體的雙重命名的慣例。IDE/ATA里面的IDE這一部分定義了連接到主板下的控制器的規范，用于與連接的設備進行通信，而ATA部分則規定了連接存儲設備到主板的接口。

IDE/ATA擁有多種標準和命名，例如ATA, ATA/ATAPI, EIDE, ATA-2, Fast ATA, ATA-3, Ultra ATA以及Ultra DMA等。最新的一個ATA版本是Ultra DMA/133，支持133MB/s的吞吐率。

在一個主從配置里面，一個ATA的接口支持每個連接器連接兩個存儲設備。但是，如果驅動器的性能是首要的，就不推薦兩個設備共享一個接口了。

IDE/ATA磁盤提供很好的性能并且價格低廉，因而成為很受歡迎并被廣泛應用的硬盤。

(2)SATA

SATA(Serial ATA)是IDE/ATA規范的一個串行版本。SATA是一個磁盤接口技術，由一個工業領頭廠商組織制定，目標是取代并行ATA技術。

SATA提供點對點，距離可達1m的連接，數據傳輸率可達150MB/s。增強的SATA版本還將數據傳輸率提高到了600MB/s。

SATA總線使用一條專用線路將每個存儲設備直接連接到主機上，利用的是低電壓差動信號(low-voltage differential signal, LVDS)技術。LVDS是一個電信號系統，可以使用廉價的雙絞銅纜提供高速的連接。對于數據傳輸來說，SATA總線使用250mV的LVDS。

SATA總線使用小型的7針連接器和細纜來進行連接。一個SATA端口使用4個信號針腳，對比于并行ATA使用26個信號針腳連接80根線纜到40針的連接器上而言，這種方式大大提高了針腳的利用率。

SATA設備是可熱插拔的，這意味著它們可以在主機開啟和運行過程中連接或者卸載。SATA端口只允許單設備連接。如果將多個SATA驅動器連接到一個主機上，該主機需要有多個端口。單設備連接是被SATA規范強制規定的，這樣避免了類似IDE/ATA規范上線纜或者端口共享所造成的性能問題。

(3)并行SCSI

SCSI有多種可用的接口。并行SCSI(簡稱SCSI)是一種最早期和最流行的主機存儲接口模式。SCSI是一套用于連接外圍設備和計算機并進行相互間的數據傳輸的標準。通常SCSI用于連接硬盤和磁帶到主機。SCSI也可以用于連接多種類型的設備，例如掃描儀和打印機。主機和存儲設備之間的通信使用SCSI指令集。