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Sata Raid


Im Folgenden werden die Begriffe SATA und RAID erklärt, zusätzlich werden die Auswirkungen der SATA Technologie auf moderne RAID Systeme untersucht.

Einleitung

Der Begriff SATA, auch Serial ATA oder S-ATA, steht für Serial Advanced Technology Attachment und bezeichnet eine kabelgestützte Datenverbindung (Datenbus), der hauptsächlich in der Verbindung zwischen Prozessor und Festplatte zum Einsatz kommt.

Wurden in älteren Zeiten Daten in Form von 16-Bit Worten rechnerintern übertragen – diese Technik wurde als IDE, als ATA oder auch als PATA (Parallel ATA) bezeichnet – so erfolgt im Standard SATA die Kommunikation stattdessen seriell, d.h. bitweise.

Neben den weitaus höheren Geschwindigkeitswerten dieser digitalen Datenübertragung, geht der Übergang zur SATA Technologie mit einer Vielzahl von Vorteilen einher: Durch die bitweise Datenübertragung anstelle der Übermittlung von Bit Worten, können Datenausfälle etwa durch magnetische Felder oder Störungen im Datenkabel weitgehend vermieden werden. Kommt es zu Störungen, so fällt der konkrete Verlust von Daten wesentlich geringer aus, als bei den Vorgänger Technologien.

Insgesamt werden höhere Datenübertragungsraten erzielt und die Verkabelung ist weniger empfindlich und von daher einfacher durchzuführen. Im Gegensatz zur PATA Verbindung zwischen Hauptplatine und Festplatte stellen unter SATA die mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Festplatten die Begrenzung der erreichbaren Geschwindigkeiten dar und nicht mehr die Verkabelung selber.

Entwicklungsgeschichte von SATA I und SATA II

Innerhalb der bisherigen Technologie-Historie von SATA kam es bereits zu weitreichenden Fortentwicklungen. Begonnen hat die Geschichte mit dem SATA 1.5 Gbit/s (SATA I) im Jahre 2002, die Geschwindigkeiten von bis zu 150Mbit/s erreichte. Der nächste Entwicklungsschritt zum SATA 3.0 Gbit/s (SATA II) erfolgte im Jahr 2005, mit Geschwindigkeiten von maximal 300Mbit/s.

Eine Besonderheit besteht darin, dass die beiden SATA Standards miteinander kompatibel sind und sogar gemischte Anlagen eingesetzt werden können.

Eine der aktuellsten Entwicklungen im Bereich SATA besteht in der eSATA Technologie, bei der es um den externen Betrieb von SATA Festplatten geht. Da in der ursprünglichen Charakteristik mit Kabeln und Steckern gearbeitet wurde, deren Beschaffenheit lediglich für den Einsatz innerhalb von Rechnergehäuse geeignet war, wurde für eSATA ein neuer Standard von Steckern und Kabeln entwickelt, der in Bezug auf Abschirmung und Steckersicherheit den Einsatz außerhalb fest verbauter Systeme möglich macht.

Verbindungen zwischen SATA und RAID

Die Entwicklung schneller und sicherer Festplatten und deren Verbindungen zur Platine sind sehr eng mit der RAID Technologie verknüpft. RAID bezeichnet das koordinierte Zusammenspiel mehrerer Festplatten, die als einziges logisches Laufwerk angesprochen werden können. RAID dient der Erhöhung von Datentransferraten (Lese- und Schreibbetrieb), vor allem innerhalb von Systemen, die zahlreichen Zugriffen ausgesetzt sind, bei gleichzeitiger Absicherung gegen Datenverluste, durch redundante, d.h. mehrfach gespeicherte Daten in einem Array von Festplatten.

Im Bereich RAID wird zwischen Hardware RAID (mit externem Raid Controller) und Software Raid (Steuerung der Festplattenaktivität durch Software, die von der CPU eines Systems gesteuert wird) unterschieden – in beiden Fällen trägt die SATA Technologie zu einer weitreichenden Erhöhung der Performance bei, da die Aspekte Übertragungsrate und Datensicherheit ohnehin die bestimmenden Potentiale innerhalb eines RAID Setup darstellen.

Bestimmte Features innerhalb der RAID Technologie sind nur durch neue Standards der SATA Entwicklung möglich geworden. Beispiele hierfür sind das Native Command Queuing, eine Methode, bei der gleichzeitig eine Vielzahl von Befehlen zwischen Prozessor und Festplatten ausgetauscht werden kann, die zusätzlich dynamisch erneut abgerufen werden können, sowie das Wechseln von einzelnen Festplatten innerhalb eines Arrays im laufenden Betrieb – das so genannte HotSwap.

eSATA ermöglicht zusätzlich wesentlich flexiblere Aufbauten von technischen Setups aus Rechner und Festplatten, da hier Distanzen zwischen Rechner und Festplatte von bis zu zwei Metern möglich sind.

Die Integration einer Technik, die als Staggered Spinup bezeichnet wird bringt weitere Vorteile in den für RAID typischen, umfangreichen Disk Arrays. Beteiligte Festplatten können so zeitverzögert eingeschaltet werden, um zu starke, gleichzeitige Belastungen der Netzteile zu verhindern. Die Einschaltverzögerung erfolgt hierbei automatisch.

So sind Entwicklungen in den Bereichen RAID und SATA stets eng miteinander verknüpft, was auch erkennbar ist, an den Hauptleistungsträgern der SATA Entwicklungsgeschichte: Waren an der Entwicklung von SATA I vor allem maßgeblich die Firmen IBM, Dell und Intel beteiligt, so folgte die Weiterentwicklung zum SATA II unter Mitwirkung von Western Digital, Samsung, Hitachi und Seagate, wobei Seagate auch bereits an SATA I maßgeblich beteiligt war.