儲存控制器通常被稱為磁碟控制器或儲存處理器，是電腦系統中的關鍵元件，負責管理中央處理器（CPU）與儲存裝置之間的資料流，如硬碟（HDD）、固態硬碟（SSD）或其他儲存媒體，如 NVMe 快閃模組。其主要職責是促進電腦或儲存系統內的資料儲存和檢索的效率和組織性。
儲存控制器的功能
儲存控制器的主要功能包括：
資料傳輸管理
儲存控制器處理電腦記憶體與儲存裝置之間的資料傳輸。它們可優化資料傳輸速率，確保資訊能夠及時有效地從儲存媒體讀取或寫入。這對維持整體系統效能至關重要。
資料保護與備援
儲存控制器通常包含資料保護和備援功能，例如 RAID（獨立磁碟的備援陣列）組態或清除編碼。了解這些功能對於實施健全雲端資料儲存方案：至關重要，其機制適用於資料備份、容錯和復原。
介面相容性
儲存控制器負責管理電腦系統與各種儲存裝置之間的通訊。不同的儲存裝置可以使用不同的介面（例如 SATA、SAS、U2、PCIe），而儲存控制器可確保這些元件之間的無縫整合與相容性。
快取管理
許多儲存控制器內建快取記憶體，可暫時儲存經常存取的資料，進而改善整體系統效能。瞭解如何設定和管理此快取對於優化儲存效能和回應能力至關重要。其他人無需使用者互動即可動態管理快取，大幅簡化作業。
邏輯磁碟區管理
儲存控制器在邏輯磁碟區管理中扮演關鍵角色，讓使用者能夠建立、調整大小和管理邏輯儲存磁碟區。此功能對於有效組織和利用可用儲存空間至關重要。磁碟區可以建立“厚”，其中所有配置的容量都會立即保留，或者“薄”，其中磁碟區有最大配置大小，但資料寫入總儲存池時只會消耗空間。
監控與報告
儲存控制器通常提供監控和報告功能，提供儲存裝置的健康、效能和狀態的深度資訊。這些資訊對於主動維護至關重要，在造成資料丟失或系統停機之前識別潛在問題。
儲存控制器的類型
儲存控制器有各種類型，每種類型都針對特定使用案例設計，並具有獨特的特性。
以下是三種最常見的儲存控制器類型：
RAID 控制器
RAID 控制器是專為管理多個磁碟機而設計的專門控制器，可提供增強的效能、容錯性與資料保護。它們支援各種 RAID 等級，如 RAID 0、RAID 1、RAID 5 和 RAID 10，每個等級都有不同的效能和備援組合。RAID 控制器通常有專用處理器和記憶體來處理同位計算，從而提高整體 RAID 效能。
RAID 控制器常用於資料完整性、效能和容錯性至關重要的伺服器環境。應用程式包括檔案伺服器、資料庫伺服器，以及其他需要平衡效能與資料保護的情境。適用於從中小企業設定到企業級儲存系統的配置。
Serial Attached SCSI (SAS) 控制器
SAS 控制器管理電腦系統與 SAS 式儲存設備之間的通訊，例如 SAS 硬碟與 SSD。SAS 是一種高效能的點對點序列協定，相較於 SATA，可支援更高的資料傳輸速率和更長的纜線長度。SAS 控制器通常可以與 SATA 裝置向下相容，在儲存配置中提供彈性。
SAS 控制器通常用於需要高速資料傳輸和可靠性的企業級環境。處理資料密集型任務的伺服器，如企業資料庫、虛擬化和高效能運算，都能受益於 SAS 控制器。
SAS 控制器也適用於需要以強大且可擴充的方式進行儲存裝置菊鏈的情境。
序列 ATA（SATA）控制器
SATA 控制器可管理電腦系統與 SATA 儲存設備之間的通訊，包括 SATA HDD 和 SSD。SATA 是符合成本效益且廣為採用的介面，可為許多一般用途的運算工作提供優異的效能。SATA 控制器通常整合到主機板中，適合桌上型電腦、筆記型電腦和小型伺服器應用程式。
SATA 控制器廣泛用於消費級裝置，包括個人電腦、遊戲主機和外部儲存解決方案。它們適用於成本效率至關重要的應用，高速資料傳輸並非主要需求。SATA 控制器通常存在於儲存需求中等的家庭和小型企業環境中。
儲存陣列控制器
這類控制器負責管理非常大量的儲存設備，為資料服務、備援，以及從中呈現的所有磁碟區提供高可用性。與之前提到的伺服器中存在的控制器不同，儲存控制器是專門用於儲存設備的伺服器。使用儲存陣列控制器的系統可能具有單一控制器或以上。
儲存控制器的優勢
在資料儲存系統中使用儲存控制器有多項優點。
以下是他們提供的關鍵優勢：
提高效能
儲存控制器可最佳化電腦系統與儲存設備之間的資料傳輸，進而提升整體效能。快取和讀取機制等功能有助於降低延遲，確保更快存取常用資料。儲存控制器上的創新軟體也可以透過優化與儲存裝置的通訊方式、有效寫入資料，或減少資料並透過中繼資料追蹤資料，從而提高儲存存取速度，從而減少儲存設備的讀寫次數。
資料備援與容錯
儲存控制器，尤其是 RAID 控制器，可實現提供備援和容錯性的 RAID 組態。RAID 等級，如 RAID 1（鏡像）和 RAID 5（同位線條），在磁碟故障時提供資料遺失保護。刪除編碼是 RAID 的替代方法，其中資料在儲存裝置層級上沒有被分割，而是在資料層級。如此一來，只要更換整個裝置，只需要硬碟本身的資料，或能輕鬆擴充更多的儲存設備集合，就能享有不需重新配置整個裝置的優勢。
可擴充性
儲存控制器支援增加更多儲存設備，進而促進儲存系統的擴充性。它們能夠建立和管理邏輯磁碟區，從而實現高效的組織和儲存容量的擴展。
相容性與介面管理
儲存控制器可確保電腦系統與各種儲存裝置之間的相容性，並具有不同的介面，如 SATA、SAS 或 PCIe 他們負責管理通訊協定，在單一系統中無縫整合各種儲存技術。此外，儲存陣列控制器不僅可以混合不同的儲存裝置媒體，還可以以其他方式呈現從它們建立的磁碟區，以進行遠端主機存取，如光纖通道協定、iSCSI 或 NVMe over Fabrics。
邏輯磁碟區管理
儲存控制器可進行邏輯磁碟區管理，提供分割和利用可用儲存空間的彈性。此功能允許建立、調整和管理邏輯磁碟區，優化儲存組織。
資料安全性
儲存控制器透過錯誤檢查機制、RAID 組態和清除編碼等功能，有助於確保資料安全。RAID 1 和 RAID 10 等 RAID 等級會建立資料重複（鏡像），確保磁碟故障時的資料完整性和可用性。RAID 5 和 RAID 6 會去除儲存集區中所有裝置的資料，但會建立額外的同位長條，確保遺失一個儲存裝置 （若為 RAID 5） 或遺失兩個儲存裝置 （若為 RAID 6），資料仍然可用。刪除編碼的保護程度相同，但與以儲存裝置為中心的 RAID 相比，是以資料為中心。
監控與報告
許多儲存控制器提供監控和報告工具，提供儲存裝置的健康、效能和狀態的深度資訊。管理員可以主動處理潛在問題，將資料遺失和系統停機時間的風險降至最低。
快取管理
具備快取記憶體的儲存控制器可暫時儲存經常存取的資料，進而提升整體系統效能。快取管理有助於降低資料擷取和儲存作業的延遲，尤其是在 I/O 需求高的情況下。
高效率的指令處理
儲存控制器可有效解讀並執行電腦系統的指令，確保準確及時地執行讀寫作業。如此一來，CPU 與儲存裝置之間的資料傳輸就更加順暢可靠。控制器可針對快閃等支援儲存裝置類型進行最佳化，以進一步提升指令效率。
選擇儲存控制器時需考量的因素
以下是選擇儲存控制器時需要考量的因素：
相容性
確保與您計劃使用的儲存裝置相容，例如 HDD、SSD 或兩者的組合。請務必確認與伺服器或儲存系統硬體和作業系統的相容性。
介面類型
選擇符合效能與擴充性的介面。常見的介面包括 SATA、SAS 和 NVMe 請考慮介面的版本（例如 SATA III、SAS 12Gb /s），以獲得最佳資料傳輸速率。包括選擇儲存陣列控制器時的主機連線。
容量與擴充性
評估儲存控制器的最大支援容量，確保其能夠滿足您目前和未來的儲存需求。考慮擴充性選項，例如增加額外的儲存控制器或擴充模組，以增加容量或效能。
RAID 和 Erasure 編碼支援
判斷儲存控制器支援的彈性等級。RAID 和刪除編碼組態會影響資料保護、效能和容量利用。檢查控制器是否支援硬體 RAID 或刪除編碼。如果不這樣做，您的作業系統可能可以提供軟體 RAID 或清除編碼，而不必花費 CPU 週期。
效能
評估儲存控制器的讀寫效能，包括其資料傳輸速率和 IOPS（每秒的輸入/輸出作業）。考量快取記憶體及其大小等功能的存在，因為它會大幅影響效能。最重要的是，確保控制器能快速將資料傳遞至您的應用程式。除非每次作業需要 500 毫秒才能完成，否則提供大量的 IOPS 是非常棒的！這稱為延遲，對您的應用程式效能有重大影響。
資料保護與備援
尋找增強資料保護的功能，例如 RAID /清除編碼、熱插拔元件，以及支援冗餘電源。評估控制器偵測並修正錯誤的能力，以及其在電力中斷事件中存活的能力，例如以電池或超電容為基礎的快取。
外型規格
確保儲存控制器的實體大小和外形尺寸與伺服器或儲存機箱相容。根據您的系統設計，考量低調或全高的外型規格。儲存陣列控制器直接安裝在伺服器機架中，因此請確保有足夠的機架單位、電源和冷卻。
管理與監控
檢查管理工具和軟體的可用性，以監控和設定儲存控制器。尋找遠端管理功能、警示和通知等功能。評估初次部署後如何管理控制器。是否需要命令介面與命令才能學習？ 它是否包含圖形化使用者介面（GUI）或易於使用的軟體？ 您可以使用指令碼或 API 自動化控制器上的任務嗎？
能源效率
評估儲存控制器的功耗，尤其是在節能效率是環境的關鍵考量時。不僅以消耗的總瓦數來測量，也以每瓦的有效 TB 數來評估功率密度。
預算考量
依據您的整體預算，評估儲存控制器的成本。考量總體擁有成本，包括電力消耗和維護成本等因素。如果控制器支援儲存資源隨需配置、重複資料刪除、壓縮和/或模式移除，則將這些技術的預期節省成本納入考量，以節省每 TB 的有效成本。
供應商支援與保固
選擇信譽良好的供應商，提供良好的客戶支援，並為儲存控制器提供韌體更新。檢查保固條款與條件，包括延長保固選項的可用性，或是控制器無法繼續支援且必須更換的點。
迎接未來
考慮儲存控制器供應商的藍圖，以確保與新興技術和標準相容。
結論
選擇正確的儲存控制器對整體系統效率、可靠性和安全性至關重要。它影響了各方面，包括效能優化、資料保護、可擴充性和未來的適應性。儲存控制器類型包括 RAID 控制器、SAS 控制器、SATA 控制器和儲存陣列控制器，每個控制器都有獨特的特性和使用案例。選擇儲存控制器時，需要考量各種因素，包括相容性、介面類型、容量和擴充性、RAID /清除編碼支援等。
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