失传技术研究所小讲堂 篇八十：直连储存器（DAS）基本常识

创作立场声明：又写了一个科普教程，咱现在扪心自问也算是不忘初心了吧

受群友所托，作此篇DAS安装配置教程

不忘初心，认真科普

关键词：NAS DAS IDE AHCI SATA SCSI RAID

背景：在看了咱的60块钱组图吧NAS教程之后，咱的群友表示了赞许

首先咱需要研究DAS这个概念

诶 好像很简单的样子

直连式存储或（简写：DAS，英语：Direct-Attached Storage）是指直接和计算机相连接的数据储存方式，其与通过计算机网络连接的其它存储技术相对。像固态硬盘、机械硬盘、光盘驱动器与计算机直接相连的设备都是属于直连式存储设备。实际上，直连式存储的名称是后来为了区别于存储区域网络（SAN）和网络附加存储（NAS）而添加的。 （维基百科）

那你找我要这个教程岂不是让我教你怎么装硬盘

开放系统的直连式存储(Direct-Attached Storage，简称DAS)已经有近四十年的使用历史，随着用户数据的不断增长，尤其是数百GB以上时，其在备份、恢复、扩展、灾备等方面的问题变得日益困扰系统管理员。（百度百科）

听起来百度百科就像扯淡，咱接着往下看

直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，随着服务器CPU的处理能力越来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将会成为IO瓶颈；服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接有限。

直连式存储又可分为内直连式存储和外直连式存储。内直连式存储是指存储设备与服务器通过串行或并行SCSI总线接1：3电缆直接集成在一起，但SCSI总线自身有传输距离和挂载设备的限制。外直连式存储通过SCSI或光纤通道将服务器和外部的存储设备直接连接，与内直连式存储相比，外直连式存储可通过光纤通道克服传输距离和挂载设备的限制。对于少量PC机或服务器，使用直连式存储连接简单、易于配置和管理、费用较低，但这种连接方式下，因每台计算机单独拥有自己的存储磁盘，所以不利于存储容量的充分利用和服务器间的数据共享，而且存储系统没有集中统一的管理方案，也不利于数据维护，因此直连式存储不适合作为企业级的存储解决方案

总之大概意思明白了，开整

emmm，说到底不还是让咱讲硬盘吗

前作：关于硬盘的基本常识

现在这年头硬盘厂家开始玩心机，搞以前SVCD DVCD那一套，强行往硬盘里面超写文件，导致硬盘极不稳定沦为一次性产品，这种和光驱超刻类似的技术叫叠瓦盘，英文名SMR，如果可以的话遇见这种盘躲得越远越好

DVCD是一种可以放100分钟的影碟，被认为是“高密CD格式”。它的原理是：把光盘的轨道密度增加一倍，不改变激光参数，所以达到完美的兼容性。DVCD的出现给DVD带来了致命的冲击，因为同样的成本VCD容量达到两倍了，DVD当时很贵所以优势不大。

不过代价是使用DVCD的光驱或者说影碟机相对寿命都会缩短……很容易GG

光驱GG了无所谓，数据在盘上，硬盘GG了的话，那就真是数据火葬场了，所以说这个：

双十一机械硬盘SMR避坑指南

关于DAS：

目前来看常用的DAS储存连接有三种接口，IDE(PATA)SATA SCSI

其中个人用户多用前两种，现在IDE淘汰的差不多了也就都集中在SATA了

SCSI是企业级用户的产品，我还真就见过这个，当初咱刚玩图拉丁的时候买了个IBM T23就是机器自带IDE硬盘但是加了底座可以支持SCSI接口，这个功能后来的IBM T42 T43的底座貌似都没有做

这三种接口现在大多数的计算机都可以简单的通过添加外设的方式实现全支持，一般的家用机平台台式机的话都支持IDE和SATA，当然了，SATA本身来讲支持的路数多少和主板芯片组性能也有关，比如咱的主板就只支持2路SATA……简直和普通的笔记本电脑一样了

真就两路啊，装个固态装个机械没了 光驱只能指望IDE了

主板上标的那个ErP全名为能源相关产品(Energy-related Products) ,属于欧盟环境保护法令的规范之一。使用ErP支持主板,将可以有效提升使用的系统效能并节省更多的电力 和IDE无关

IDE（PATA）/SATA

高技术配置（英语：Advanced Technology Attachment，简称“ATA”）与由集成驱动电子设备（英语：Integrated Drive Electronics，简称IDE）技术实现的磁盘驱动器关系最密切。

IDE是一种计算机系统接口，主要用于硬盘和CD-ROM，本意为“把控制器与盘体集成在一起的硬盘”。

SATA（Serial ATA）于2002年推出后，原有的ATA改名为PATA（并行高技术配置，Parallel ATA）。 2013年12月29日，西部数据正式停止PATA硬盘供应，而希捷科技则已停售产多年，这意味着1986年设计的PATA接口在经历27年后正式退出历史舞台

把盘体与控制器集成在一起的做法，减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其他厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。

emmmmmmmm……

机械硬盘内部是什么结构？

咱之前也拆过硬盘，咱知道现代硬盘的历史，现代硬盘的盘体上集成了控制器，合着这玩意就叫ATA啊

串行ATA（英语：Serial ATA，全称：Serial Advanced Technology Attachment）是一种电脑总线，负责主板和大容量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输，主要用于个人电脑。串行ATA与串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的两者排线兼容，SATA硬盘可接上SAS接口

2000年11月由“Serial ATA Working Group”团体所制定，取代旧式PATA（Parallel ATA或旧称IDE）接口的旧式硬盘，因采用串行方式传输数据而得名。在数据传输上这一方面，SATA的速度比以往更加快捷，并支持热插拔，使电脑运作时可以插上或拔除硬件。另一方面，SATA总线使用嵌入式时脉信号，具备比以往更强的纠错能力，能对传输指令（不仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，提高数据传输的可靠性。不过，SATA和以往最明显的分别，是使用较细的排线，有利机箱内部的空气流通，某程度上增加整个平台的稳定性。

SATA分别有SATA 1.5Gbit/s、SATA 3Gb/s和SATA 6Gb/s三种规格。2013年推出更快速的SATA Express规格（最终和M2的竞争中失败了）

mSATA (mini-SATA)是迷你版本SATA接口，外型和电子介面与mini PCI-E完全相同，但电子信号不同，两者互不兼容。mSATA接口多用于固态硬盘，适用于需要尺寸较小的存储器的场合（例如超极本）

mSATA固态硬盘形似mini PCI-E扩展卡，尺寸很小，有助于节省机器内部空间

咱的X200上就有三路MPCIE，其中有一路是可以改

关于SCSI，SCSI是小型计算机系统接口（SCSI，Small Computer System Interface），是一种用于计算机及其周边设备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）系统级接口的独立处理器标准。

SCSI Ultra 640 的传输频率160MHz，数据频宽16位，传输率640MBps

IDE的工作方式需要CPU的全程参与，CPU读写数据的时候不能再进行其他操作，这种情况在Windows 95/NT的多任务操作系统中，自然就会导致系统反应的大大减慢。而SCSI接口，则完全通过独立的高速的SCSI卡来控制数据的读写操作，CPU就不必浪费时间进行等待，显然可以提高系统的整体性能。不过，IDE接口为改善这个问题也做了很大改进，已经可以使用DMA模式而非PIO模式来读写，数据的交换由DMA通道负责，对CPU的占用可大大减小。尽管如此，比较SCSI和IDE在CPU的占用率，还是可以发现SCSI仍具有相当的优势。

SCSI的扩充性比IDE大，一般每个IDE系统可有2个IDE通道，总共连4个IDE设备，而SCSI接口可连接7—15个设备，比IDE要多很多，而且连接的电缆也远长于IDE。

虽然SCSI设备价格高些，与IDE相比,SCSI的性能更稳定、耐用，可靠性也更好。

其实有关SCSI咱之前唯一的接触也就是IBM笔记本的底座上见过这种接口，没真正用过这东西

当年咱的成名作100块钱的笔记本1就是IBM T23，底座就是这款 带个SCSI

老IBM的机器单买底座不如考虑入带底座的整机，即使机器是尸体底座应该也是好的，也比单买底座便宜

至于实际使用方面，咱查了一下

我看了一眼还真就不像他们说的一样，SCSI和SATA可以转

还真就有这玩意，果然TB是世界上最好的搜索引擎

总之如果你主板不支持的话买个扩展卡就行了，没多少钱

PS:SAS=串行SCSI（SAS：Serial Attached SCSI）

不过你真的需要这么贵的硬盘吗？

有这钱买个SATA的750G黑盘还不是一样爽，还省下20还爸妈

SATA也一样支持RAID，虽然不如SCSI可以支持长达10m长的连线，不过你确定需要把硬盘接出去10m远单独甩跟线吗？那还不如玩NAS

此外，企业盘虽然好但是不适合家用，毕竟万转硬盘可是非常吵的啊

AHCI

AHCI（英文全称：Advanced Host Controller Interface），中文名为高级主机控制器接口，是由英特尔制定的技术标准，允许软件与SATA存储设备沟通的硬件机制，可让SATA存储设备激活高级SATA功能，例如原生指令队列及热插拔。AHCI为硬件制造商详细定义了存储器架构规范，规范如何在系统存储器与SATA存储设备间传输数据，当前（2014年3月）最新AHCI规范为1.3.1版。AHCI通过ALPM协议进行电源管理

现时绝大多数SATA硬盘都支持AHCI

对于机械硬盘，AHCI含有高级功能，比如NCQ

支持NCQ技术的硬盘接收到指令后，按照它们访问的地址的距离进行了重排列，这样对硬盘机械动作的执行过程实施智能化的内部管理，即取出队列中的命令然后重新排序，以便有效地获取和发送主机请求的数据，在硬盘执行某一命令的同时，队列中可以加入新的命令并排在等待执行的作业中，这样就减少了磁头来回移动的时间，从而使数据读取更高效

所以无论是SSD还是HDD，只要支持AHCI能打开就尽可能打开这个功能

然而，原生XP系统不支持AHCI，最少需要WIN7 老旧笔记本安装XP可能需要关闭AHCI才能顺利进行

当然，现在的GHOST版XP大多没这问题 都集成了驱动，没这问题

ssd不能恢复数据是因为有trim指令和FTL层，可是smr也有trim指令和STL层

Trim的作用　　原本在机械硬盘上，写入数据时，Windows会通知硬盘先将以前的擦除，再将新的数据写入到磁盘中。而在删除数据时，Windows只会在此处做个标记，说明这里应该是没有东西了，等到真正要写入数据时再来真正删除，并且做标记这个动作会保留在磁盘缓存中，等到磁盘空闲时再执行。 　　这样一来，磁盘需要更多的时间来执行以上操作，速度当然会慢下来。 　　而当Windows识别到SSD并确认SSD支持Trim后，在删除数据时，会不向硬盘通知删除指令，只使用Volume Bitmap来记住这里的数据已经删除。Volume Bitmap只是一个磁盘快照，其建立速度比直接读写硬盘去标记删除区域要快得多。这一步就已经省下一大笔时间了。然后再是写入数据的时候，由于NAND闪存保存数据是纯粹的数字形式，因此可以直接根据Volume Bitmap的情况，向快照中已删除的区块写入新的数据，而不用花时间去擦除原本的数据。 以上就是Trim的原理以及真正作用。 注意：如果SSD组RAID0后，将失去Trim功能

FTL

在SSD出现之后，所使用的NAND闪存的读写单位为页，而页的大小一般为4KB或8KB，但我们的操作系统读写数据是按HDD的扇区尺寸进行的（512Byte（字节）），更麻烦的是闪存擦除以块作单位，而且未擦除就无法写入，这导致操作系统现在使用的文件系统根本无法管理SSD，需要更换更先进、复杂的文件去解决这个问题，但这样就会加重操作系统的负担。

而为了不加重操作系统的负担，SSD采用软件的方式把闪存的操作虚拟成磁盘的独立扇区操作，这就是FTL。因FTL存在于文件系统和物理介质（闪存）之间，操作系统只需跟原来一样操作LBA即可，而LBA到PBA的所有转换工作，就全交由FTL负责。

关于DAS

严格来讲走USB的移动硬盘也是DAS

虽然SATA已经经过转接了，但是还是直连储存

咱这盘走USB2.0速度感人

然而正常USB2.0的速度不是这样的

至少60M/S，这里肯定是哪里出错了，比如计速器错了

……

RAID

当我们同时需要容量和性价比的的时候，RAID这种东西就一定会接触的

原理我们在可能是最简单的组raid教程 里面说过，其实就是把多个硬盘组成阵列，提供多种方案保证性能和可靠性

如今为了回避SMR，咱需要准备大量的1T以下的硬盘，目前1T盘市场价还很高，因此750G就理所应当的成了咱的首选。ssd不能恢复数据是因为有trim指令和FTL层，可是smr也有trim指令和STL层，能避开尽可能避开。咱以前在ACFUN干视频搬运的时候就喜欢把下载到的视频教程存档再上传ACFUN一份，当时用的就是320G 500G的拆机盘，不是很贵。后来光是这种盘咱就撸了十多个吧，不过当时咱的方案很简单粗暴：买个硬盘盒把硬盘装上把笔记本下载的视频剪切粘贴过去，一个硬盘满了就拆下来换一个，不过当时咱就知道有RAID这种东西了，并且也入手了咱第一个RAID设备（虽然并没有用来存视频教程）

独立硬盘冗余阵列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），旧称廉价磁盘冗余阵列（Redundant Array of Inexpensive Disks），简称磁盘阵列。利用虚拟化存储技术把多个硬盘组合起来，成为一个或多个硬盘阵列组，目的为提升性能或数据冗余，或是两者同时提升。 在运作中，取决于 RAID 层级不同，数据会以多种模式分散于各个硬盘，RAID 层级的命名会以 RAID 开头并带数字，例如：RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 7、RAID 01、RAID 10、RAID 50、RAID 60。每种等级都有其理论上的优缺点，不同的等级在两个目标间获取平衡，分别是增加数据可靠性以及增加存储器（群）读写性能。 简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑硬盘，因此，操作系统只会把它当作一个实体硬盘。RAID常被用在服务器电脑上，并且常使用完全相同的硬盘作为组合。由于硬盘价格的不断下降与RAID功能更加有效地与主板集成，它也成为普通用户的一个选择，特别是需要大容量存储空间的工作，如：视频与音频制作。（确实，咱自己开画图机录游戏视频就存RAID里，因为画图机没有游戏机那么大的固态）

现在咱大容量的固态都优先放笔记本里了，因为笔记本的硬盘扩展性最差，基本上老本子除了硬盘位就只有把光驱位装上盘托转接这么一个选项了

JBOD（ Just a Bunch Of Disks）在分类上，JBOD并不是RAID的等级。个人理解JBOD就是简单把多个硬盘共用一个控制器仍然当做多个硬盘用，比如支持RAID的双盘位移动硬盘盒开JBOD系统就会显示有两个逻辑驱动器，SATA转接USB仍然是一路控制器。

当然JBOD也有方案2，只是将多个硬盘空间合并成一个大的逻辑硬盘，没有错误备援机制。

数据的存放机制是由第一颗硬盘开始依序往后存放，即操作系统看到的是一个大硬盘（由许多小硬盘组成的）。但如果硬盘损毁，则该颗硬盘上的所有数据将无法救回。若第一颗硬盘损坏，通常无法作救援（因为大部分文件系统将磁盘分割表（partition table）存在磁盘前端，即第一颗），失去磁盘分割表即失去一切数据，若遭遇磁盘阵列数据或硬盘出错的状况，危险程度较RAID 0更剧。它的好处是不会像RAID 0，每次访问都要读写全部硬盘。但在部分的JBOD数据恢复实践中，可以恢复未损毁之硬盘上的数据。同时，因为每次读写操作只作用于单一硬盘，JBOD的传输速率与I/O表现均与单颗硬盘无异。

通俗来说看图就知道了，把好几个硬盘逻辑上当做一块硬盘使用，一旦其中一块硬盘损坏则该处所有数据都GG，DISK0要是GG的话整个JBOD上面数据全完蛋，因为分区表写在DISK0上

关于RAID0 RAID1 RAID5等常见不常见的方案这里我们简单放一下介绍，然后以实操为主

这个网上介绍视频不少，如果看不懂可以找视频

非正规RAID：

实际操作：用35元的RAID卡扩展硬盘

emmmmm

总之咱需要用到RAID的时候还是以垃圾佬的思维来解决问题了，要组什么东西当然是需要花钱买了

通常来说RAID也有移动方案和固定方案，移动方案简单买个移动硬盘盒一百多块钱就能组RAID0 RAID1JBOD了

不过作为垃圾佬果然还是想玩玩RAID5，也有固定方案需求。所以咱用的是这款：

接口老点，PCI的 四口款支持RAID5 35包邮吧

可能有人会说自己主板支持RAID不需要这个，但是根据实测经验来看无论如何还是有个阵列卡比较好，主板的RAID……不靠谱，咱还是宁可上个蔡点的阵列卡

数据无价

安装过程：

咱给500元的吃鸡游戏机换U的时候顺手把RAID卡装上了,反正都拆一次机 侧板拿掉了不能白拿是不是，有空给这机器装RAID

这个阵列卡并不需要固定挡板

这卡不如以前咱买的好，咱以前的都是4路SATA的，支持RAID0 1 10 5之类的，还支持JBOD

不过这个阵列卡上面密密麻麻的全是电容，可以保证突然断电下数据的安全，至少咱用这个RAID卡死机重启数据都还在

这是咱的办公机，X4 640T开的X6 1405T，祖传的GTX750和500元吃鸡主机一样的30块钱开核主板

这个机箱是祖传的，我没上学的时候就有这东西

硬盘位非常非常多，然而咱组RAID并没有把RAID的盘都装在架子上，因为会共振

RAID0 1 5 10 基本都会在读写数据的时候同时调用多个硬盘，多个硬盘的磁头运动的动能也是不可忽略的，所以设计的时候必须考虑共振，咱的被动防共振方案就是把组RAID的两块硬盘中的一块卧机箱地上，如图

总之咱需要用RAID卡连接两块以上硬盘并确保硬盘正常供电

然后开机按F4就可以进入设置菜单，根据英文提示组RAID即可

RAID0也好1也好最好两块硬盘的容量是对称的，RAID0是相当于硬盘并联使用数据分数份到RAID硬盘阵列中，这种方案优点是速度快、性能好，有效容量利用率最高。

RAID1是把数据一式多份分别存，实际上两块硬盘并没有发挥出应有的速度和容量

值得注意的是，RAID1即使是读取数据也一样只有一块硬盘的速度，它并不能同时在两块硬盘上并行读取，所以RAID1只能说做到双保险，但是没有性价比

值得注意的是，之前和咱出SMR扫雷教程的那个视频里面也提到了这种思想。个人认为备份这种思想是好的，要多采取。但是不一定要靠RAID1，定时向移动硬盘对拷文件，往NAS传输备份也是不错的选择

RAID5挺好，三块硬盘就能组，也允许炸一块硬盘。然而数据利用率不高，对于咱这种垃圾佬来说，数据有备份比RAID理论可靠更管用，垃圾佬更多时候追求极致性价比，现在320G硬盘20块钱左右包邮而且说实在的咱还没用坏过，根本不用考虑可靠性。咱摔坏过硬盘，正常好好用咱挑的牌子还行品相也不错的还真没见好好用能用炸的，又不是SMR好好的盘即使老点也不见得会坏（小声比比）

创建好了RAID阵列不算完，你还需要系统能支持

WINDOWS系统默认是不支持咱的RAID阵列卡的，需要安装驱动。所以这个机器咱的两个自带SATA通道除了一个固态还留了一个光驱，剩下的机械盘都装在阵列卡上

阵列卡会送驱动软件光盘，这时候你可能需要一个光驱来读盘，管是借一个还是自己15包邮买一个总之你得有

总之正常情况下驱动安装好了会带个管理软件，无视就好了，可以用WINDOWS文件管理器正常操作。

正常情况下RAID0的速度是两块硬盘之和

实际操作起来速度可以达到200M左右，这已经超越普通机械硬盘尤其是咱这种320G硬盘的速度了

说实在的咱自己现在组的这个RAID仍然是实验性的，并没有真正投入使用。真正重要的资料还是多重备份、放在没阵列的机械硬盘里。

不过咱还是有自信满足群里大佬关于DAS的需求的，总之就先写这么多吧，一会儿拿给大佬看看怎么样

挺长时间不写科普了，感觉找回原来的状态了。想当年屑站专栏一周年UP排名里面老子可是击败了100%的UP呢，更新字数全屑站第一

然而账号还是因为拦着屑站大UP帮洋人卖三无天价周边被封了，所以说这个良禽择木而栖啊，翻脸不认人的地方咱可不想待，现在张大妈对咱不薄咱好好干就是了

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