端口复用器

什么是端口复用器?

端口复用器是可令单个串行 ATA 端口与多个驱动器实现通信的设备。 端口复用器不仅可从驱动器上加以识别,主机也能意识到自己正与多个驱动器进行通信。端口复用器通常位于存储设备的背板上,并可支持所有标准 SATA 驱动器。

串行 ATA (SATA) 连接通常由一个驱动器、一个控制器端口及一条连接它们的电缆组成,因此阵列中的最大驱动器数量将取决于控制器的端口数。而 SATA 端口复用器 (SATA PM) 可通过端口复用技术来改变这种点对点的对应关系。端口复用器不仅可实现简单方便、经济高效的存储扩容,还能将多个驱动器的性能加以累积。

SATA 连接

 

SATA PM 连接

端口复用器的优势

端口复用器可通过内置及外置方式令存储系统实现经济高效的驱动器可扩展性,并可通过外部连接为用户提供性能远超 Firewire™ 和 USB 的高效附加桌面存储应用。对未配备端口复用器的传统 SATA 系统而言,可附加驱动器的数量受到控制器端口数量的限制,而更多的驱动器意味着更多的控制器,并会急速增加系统成本。用户不仅要为额外的控制器买单,还不得不占用原本为其他外围设备升级准备的额外 PCI 插槽。通过使用端口复用器,单个主机适配器只需占用一个 PCI 插槽即可连接更多的驱动器。

SATA PM 经简化的连线拓扑则是端口复用器连接的另一项显著优势,它可使主机通过更少电缆连接更多驱动器。SATA 的点对点关系(即一个端口通过一条连接线来连接一块驱动器)使得多驱动器系统的连线变得异常复杂。 而电缆的减少不仅可改善背板整洁度、提高驱动器的易插拔性、增加机箱内的空气流通性,还可使系统更加安全。 

基于命令或 FIS 的主机支持

SATA PM 需要得到基于命令或基于 IFS(帧信息结构)交换的控制器支持才能实现端口复用功能。 这两种方式可分别提供适用于不同特定环境的独特功能。

从概念角度而言,基于命令的交换类似于机械式的 A/B 交换,即主机每次只能向一个驱动器发出命令, 在前一个事务的命令队列尚未完成之前,无法向其他驱动器发出命令。由于基于命令的交换每次只能访问一个驱动器,无法充分利用主机链路可能提供的更高速率, 因此仅适用于容量优于性能的简单驱动器扩展。

基于命令的交换

 

基于 FIS 的交换可面向多个驱动器同步提供高性能的存储连接。 因此,主机可随时向驱动器发出并完成命令。端口复用器将把数据定向至任何已做好 I/O 准备的驱动器,并通过仲裁算法来确保稳定均衡的数据流。与基于命令的交换不同,基于 FIS 的交换可汇集多个读操作以充分利用主机链路可提供的更高带宽,并充分发挥端口复用器的原生命令队列 (NCQ) 的性能优势,其总吞吐量最高可达主机通信链路的全部带宽。 

FIS based switching

结论

端口复用器一种可令单个活动主机与多个驱动器连接通信的简单机制,它可通过标准 SATA 驱动器以内置及外置方式帮助 PC 或服务器轻松实现经济高效的存储可扩展性,令存储扩容不再需要额外的控制器, 并能用更少的电缆来连接更多的驱动器,从而极大地简化机箱内的布线。端口复用器可提供远优于 USB 或 Firewire™ 的外部存储性能。

Title: 
端口复用器