常见的服务器硬盘接口

常见的服务器硬盘接口有SATA、SAS、M.2、U.2

一、SATA接口

SATA（Serial Advanced Technology Attachment）是广泛应用于存储设备的串行接口标准，在服务器中主要用于连接大容量机械硬盘（HDD）或经济型固态硬盘（SSD）。尽管企业级存储更倾向于使用 SAS（Serial Attached SCSI） 或 NVMe，但SATA凭借 低成本、高容量 的特点，仍在中低端服务器和特定场景中占据重要地位。SATA通道+AHCI协议

SATA硬盘接口可以分为数据接口和电源接口，如下所示：

SATA电源接口为三路电源设计（12V、5V、3.3V）是为了兼容不同类型硬盘的供电需求，12V用于机械硬盘(HDD)的主轴电机和磁头臂驱动，机械硬盘的马达需要较高电压来驱动旋转的盘片和移动磁头，因此12V供电是HDD正常运行的关键。5V主要用于为硬盘的电路板和控制芯片供电，3.3V主要用于一些低功耗的电路或传感器。机械硬盘（HHD）通常需要同时使用12V和5V供电，固态硬盘（SSD）主要依赖5V供电。

SATA1.0理论传输速率为1.5Gbps；

SATA2.0理论传输速率为3Gbps；

SATA3.0理论传输速率为6Gbps；

服务器SATA接口的优点：

（1）成本低，SATA硬盘的单盘价格远低于企业级的SAS硬盘或NVMe SSD，适合预算有限的大容量存储需求；

（2）大容量存储：机械硬盘单盘容量可达22TB（如希捷Exos系列），适合冷数据、备份和归档存储，支持多盘位扩展；

（3）支持热插拔

（4）功耗低

服务器SATA接口的缺点：

（1）性能瓶颈，SATA3.0接口理论带宽仅为6Gb/s，多盘RAID时易成为性能瓶颈，机械硬盘延迟高，基于AHCI协议，队列深度和并发能力弱于NVMe，半双工通信；

（2）扩展性受限

二、SAS接口

SAS（Serial Attached SCSI）硬盘接口是一种用于连接硬盘驱动器和计算机系统的高速串行接口标准。SAS 是由并行 SCSI 接口发展而来的，旨在解决并行 SCSI 接口在传输速度、电缆长度和可扩展性等方面的限制。

SAS1.0可以达到3Gbps的速度；

SAS2.0可以达到6Gbps的速度；

SAS3.0可以达到12Gbps的速度；

SAS4.0可以达到24Gbps的速度

SAS接口向下兼容SATA接口，从接口标准上而言，SATA是SAS的一个子标准。

服务器SAS接口的优点：

（1）高可靠性：平均无故障时间超百万小时，支持7*24小时运行；

（2）低延迟，相比于SATA，寻道时间和响应速度更优，全双工通信；

（3）扩展性：通过扩展器灵活扩展存储规模；

（4）支持热插拔：在线更换硬盘，减少停机时间；

服务器SAS接口的缺点：

（1）成本高：硬盘和控制器价格显著高于SATA；

（2）功耗：高性能带来高功耗；

SAS的

三、U.2接口

U.2接口是一种高性能存储设备连接标准，专门为满足企业级和数据中心的高速度、高可靠性需求而设计。U.2接口最初由SATA-IO组织制定，名为SFF-8639，后更名U.2，他与M.2同为固态硬盘ui接口，但目标场景不同，主要面向企业级存储、数据中心和高性能计算，支持更高的宽带和热插拔功能。

U.2接口外形如下，采用2.5英寸硬盘形态，支持PCIe（NVMe）、SATA3.0、SAS3.0，但主流应用以PCIe+NVMe为主

PCIe3.0 ×4：理论传输速率为32Gbps

PCIe4.0 ×4：理论传输速率为64Gbps

PCIe5.0 ×4：理论传输速率为128Gbps

服务器U.2硬盘接口的优点：

（1）高带宽与低延迟（NVMe+PCIe）

（2）热插拔支持，提升系统可维护性

（3）兼容多种协议，适合混合存储环境

服务器U.2硬盘接口的缺点：

（1）消费级主板支持少，成本较高

（2）单盘功耗通常在15-20W，高于M.2硬盘（约5-10W）

四、M.2接口

M.2，原名为NGFF（Next Generation Form Factor）是一种广泛用于消费级和企业级设备的超高速存储接口标准，专为轻薄化、高性能的固态硬盘SSD设计，由PCI-SIG和SATA-IO联合制定，现成为主流存储接口之一。

M.2硬盘的尺寸以“宽度+长度”编码表示，常见的规格包括：

2230：22mm宽×30mm长，超薄设备专用

2242、2280、22110

接口类型为Key槽，又分为B key（Socket 2）和M key（Socket 3），B key的防呆键位于插槽左方，M key的防呆键位于插槽的右方

B Key（缺口在左侧）：支持SATA和PCIe ×2通道

M Key（缺口在右侧）：支持PCIe ×4通道（NVMe协议）

B+M key：兼容两种接口，但速度受限

M.2硬盘通常为内置的，形状类似内存条

服务器M.2硬盘接口的优点：

（1）体积小巧，节省空间：M.2硬盘采用扁平化设计，无需传统硬盘的2.5英寸或3.5英寸外壳；

（2）高性能：PCIe+NVMe，支持PCIe 4.0时，理论带宽可达7.88GB/s，NVMe协议优化了指令队列，随机读写性能远超SATA SSD；

（3）直接安装，无需线缆

（4）协议兼容性灵活：SATA协议、NVMe协议，B+M Key兼容SATA和PCIe×2通道，M key专为PCIe ×4通道设计；

服务器M.2硬盘接口的缺点：

（1）高功耗与发热，密集读写易导致过热，紧凑空间散热困难；

（2）Key槽类型需要与硬盘兼容

（3）扩展性受限，多M.2硬盘需要更多插槽

（4）不支持热插拔

M.2硬盘的插槽如下：