埠複用器

什麼是埠複用器?

埠複用器是可令單個Serial ATA 埠與多個驅動器實現通信的設備。埠複用器不僅可從驅動器上加以識別,主機也能意識到自己正與多個驅動器進行通信。埠複用器通常位於存儲設備的背板上,並可支援所有標準 SATA 驅動器。

Serial ATA (SATA) 連接通常由一個驅動器、一個控制器埠及一條連接它們的電纜組成, 因此陣列中的最大驅動器數量將取決於控制器的埠數。而 SATA 埠複用器 (SATA PM) 可通過埠複用技術來改變這種點對點的對應關係。埠複用器不僅可實現簡單方便、經濟高效的存儲擴容,還能將多個驅動器的性能加以累積。

SATA 連接

 

SATA PM 連接

埠複用器的優勢

埠複用器可通過內置及外置方式令存儲系統實現經濟高效的驅動器可擴展性,並可通過外部連接為用戶提供性能遠超 Firewire™ 和 USB 的高效附加桌面存儲應用。對未配備埠複用器的傳統 SATA 系統而言,可附加驅動器的數量受到控制器埠數量的限制,而更多的驅動器意味著更多的控制器,並會急速增加系統成本。 使用者不僅要為購買額外的控制器,還不得不佔用原本為其他週邊設備升級準備的額外 PCI 插槽。通過使用埠複用器,單個主機適配器只需佔用一個 PCI 插槽即可連接更多的驅動器。

SATA PM 經簡化的連線拓撲則是埠複用器連接的另一項顯著優勢,它可使主機通過更少電纜連接更多驅動器。SATA 的點對點關係(即一個埠通過一條連接線來連接一塊驅動器)使得多驅動器系統的連線變得異常複雜。而電纜的減少不僅可改善背板整潔度、提高驅動器的易插拔性、增加機箱內的空氣流通性,還可使系統更加安全。 

基於命令或 FIS 的主機支援

SATA PM 需要得到基於命令或基於 IFS(幀資訊結構)交換的控制器支援才能實現埠複用功能。這兩種方式可分別提供適用於不同特定環境的獨特功能。

從概念角度而言,基於命令的交換類似於機械式的 A/B 交換,即主機每次只能向一個驅動器發出命令,在前一個事務的命令佇列尚未完成之前,無法向其他驅動器發出命令。由於基於命令的交換每次只能訪問一個驅動器,無法充分利用主機鏈路可能提供的更高速率, 因此僅適用於容量優於性能的簡單驅動器擴展。

基於命令的交換

 

基於 FIS 的交換可面向多個驅動器同步提供高性能的存儲連接。因此,主機可隨時向驅動器發出並完成命令。 埠複用器將把資料定向至任何已做好 I/O 準備的驅動器,並通過仲裁演算法來確保穩定均衡的資料流程。與基於命令的交換不同,基於 FIS 的交換可彙集多個讀操作以充分利用主機鏈路可提供的更高帶寬,並充分發揮埠複用器的原生命令佇列 (NCQ) 的性能優勢,其總吞吐量最高可達主機通信鏈路的全部帶寬。

FIS based switching

結論

埠複用器一種可令單個活動主機與多個驅動器連接通信的簡單機制,它可通過標準 SATA 驅動器以內置及外置方式幫助 PC 或伺服器輕鬆實現經濟高效的存儲可擴展性,令存儲擴容不再需要額外的控制器,並能用更少的電纜來連接更多的驅動器,從而極大地簡化機箱內的佈線。埠複用器可提供遠優於 USB 或 Firewire™ 的外部存儲性能。

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埠複用器