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SAS一统磁盘江湖
发表时间:2005-8-9 张峰   来源:通信世界
关键字:存储 SAS 
并行磁盘技术的各类弊端导致其发展乏术,而串行磁盘技术则具有许多先天优势,随着串行技术的不断发展与成熟,它很有可能统一整个磁盘存储领域。并行磁盘技术的各类弊端导致其发展乏术,而串行磁盘技术则具有许多先天优势,随着串行技术的不断发展与成熟,它很有可能统一整个磁盘存储领域。

    近期在北京召开了一次串行磁盘技术论坛,来自部件厂商LSI逻辑、磁盘生产厂商希捷以及系统厂商惠普的技术专家会聚一堂,共同探讨串行磁盘技术的发展趋势。本次论坛重点讨论了向串行技术的转换、转换的原因以及新的串行技术所带来的优势。SAS(串行连接SCSI)是最新的串行I/O技术,相比其他I/O接口具有与生俱来的优越性。除了讨论有关SAS的优势,与会专家的话题还涉及SAS的企业级市场定位以及SAS的产品计划。

    SAS天生丽质

    SAS是SerialAttachedSCSI的缩写,即串行连接SCSI。2001年11月26日,Compaq、IBM、LSI逻辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组,其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接口。2003年5月,SAS 1.0规范正式出台并提交给ANSI(美国国家标准协会)讨论,同年9月,SAS 1.0正式通过ANSI认证。

    如今,主流的服务器存储接口标准都依赖于数据流的并行传输。并行SCSI接口技术广泛应用于企业级存储,ATA接口技术则主要被大量用于PC产品。随着服务器被要求满足不断提高的系统和应用需求,并行技术无法回避的各种问题,如信号终止限制,电缆和连接器的反射,信号扭曲和串音,以及设备寻址能力等问题都成为提高数据传输性能的障碍。

    为了解决并行技术的种种弊端,串行技术应运而生。SAS是SCSI总线协议的串行标准,同样SATA是ATA的串行标准。为保护用户投资,SAS规范也兼容了SATA,这使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘,对用户来说,使用不同类型的硬盘时不需要再重新投资。而背板生产厂家也不需要为SCSI和SATA标准分别设计不同的产品,同时也减少了设计时布线的复杂度和PCB(印刷电路板)的层数,因此降低了成本。系统集成商也不需要为给客户配置不同硬盘而采购不同的背板和线缆。

    SAS技术引入了SAS扩展器,使SAS系统可以连接更多的设备,其中每个扩展器允许连接多个端口,每个端口可以连接SAS设备、主机或其他SAS扩展器。

    目前,SAS接口速率为3Gbps,其SAS扩展器多为12端口。不久,将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现,并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。

    LSI逻辑公司存储标准产品部门行业市场总监HarryMason介绍说,SAS的优点很多,主要可以归结为四个方面:性能、灵活性、可扩展性和可靠性。

    SAS性能包括初始3Gbps的传输速率,以及先进的指令队列,多种点到点路由和容错设计。点到点的体系结构使它能够在同一端口同时进行读和写。双端口特性使它支持多个启动设备间的连接,从而使可用带宽加倍。SAS布线非常紧凑,支持更好的空气流通和简便的热插拔连接。

    IT经理使用SAS体系结构可获得更多的灵活性。背板设计和接口协议支持同时使用SAS和SATA硬盘驱动器,使集成商和用户受益(权衡成本、性能和任务关键应用)。实际上,可以建立任何具有互操作性保证的混合型存储系统。SAS也可向后兼容SCSI软件和中间件,减少了对于已升级系统或对遗留软件修改的培训需求。

    鉴于如今系统需求的不断变更,SCSI可扩展性是一种关键性的需求。SAS使用交换机这样的扩展器硬件,简化了用于较大型的外部存储应用的配置。因此,它们可以不断增加,而对延迟具有非常小的影响,并且允许保存带宽用于增加的工作负荷。此外,扩展器支持很多拓扑结构,最多可超过16000台混合的SAS/SATA硬盘驱动器。

    使用双端口SAS硬盘驱动器可以建造高可用性的系统。由于没有单点故障,这使得硬盘驱动器是可用的,从而增加了容错性能。

    LSI逻辑公司RAID存储适配器部门产品和项目管理总监LucaBert表示,SAS技术的出现会很大程度上改变当今磁盘应用的情况,概括来说,光纤通道磁盘会继续应用在最高性能的高端领域,SATA磁盘广泛应用在低端PC服务器,而剩余绝大部分领域都会是SAS的天下。

    SCSI的过去与未来

    当80年代中期SCSI第一次出现在计算机系统上时,它的确是物如其名。SCSI当时是设计应用在由HP、SGI、Sun以及许多现在早已不复存在的其他厂商(例如Apollo、Ardent、Dana和DataGeneral,还有Stardent,许多人可能都不记得它们了)生产的早期工程工作站中。

    SCSI设计用于满足CAD和工程的高性能数据需要。那时,拥有8位和16位连线,这些连线以5MBps速率传送数据,然后以10MBps的速度传送,后来SCSI开始逐渐退出工程部门,慢慢进入IT机构。在IT机构中它首先出现在来自PrimeComputer和其他厂商的超级小型机使用的早期的RAID实现中。

    到90年代中期,存储需求不断增加,硬盘不断发展,I/O要求变得更加苛刻。以前被称为“FastSCSI”(10MB)的技术不再被认为是快速了。ANSIT10技术委员会定义了演进中的SCSI标准,将性能规范由10MB提高到20MB(Fast20),接着又提高到40MB(最初叫Fast-40,以后改名为Ultra2)。

    也是在90年代中期,Adaptec和NCRMicroelectronics(现在叫LSI逻辑)等芯片制造商与硬盘厂商(Quantum当时是早期技术领导者,紧随其后的是Seagate)以及连接器制造商合作,提供可互操作的解决方案,帮助通过委员会推动这个演进标准的发展。他们还推出了第一批产品,并帮助创建了SCSI行业协会,即向全球营销SCSI概念的厂商组织。

    现在,虽然光纤通道似乎成为新闻报道中的主角,但保存在硬盘上的大部分企业数据是通过SCSI保存的。

    到本世纪头10年,规范发展到了Ultra160和Ultra320。显而易见,当I/O达到每秒320MB时,SCSI已经失去了发展空间。因此,SCSI,以前的并行接口,被改造提供串行连接。现在,SAS产品终于开始下线。

    SAS接口具有多种优势。最明显的优势是它在吞吐量方面比并行SCSI有了显著的改进(大致是后者的4倍)。SAS还使更多的硬盘可以连接在SCSI总线上:并行SCSI可在15个地址上连接设备,但是即使假设每个地址上连接多个逻辑设备(LUN),并行SCSI也不可能达到SAS提供的连接能力—通过扩展器可提供多达128个地址。

    当然,不管是并行SCSI还是串行SCSI都不能立即从这么多的设备中访问数据:5块硬盘同时运行是可能让总线饱和的数量。不过,通过适当的管理,一个应用可以利用SAS连接在很多的数据上,然后连接需要串行输入数据。

    厂商喜欢串行技术,因为它们设计起来比并行连接要容易得多。串行技术在涉及到线缆时占用更小的体积(这意味着更低廉的成本),而更小的体积意味着对气流更少的限制,因而更小的风扇(进一步降低成本)。但是,厂商喜欢串行设计的主要原因是信号与系统时钟的关系变得更加简单。例如,并行SCSI必须将时钟与多个独立的并行线路上的信号保持同步,而在使用SAS时,所有的信号都在一根线路上传送。控制同步更加容易,因此设备背板、连接器等等部件设计起来更加容易,设计的费用也更加低廉。

 责任编辑:张飞