功能特點
SAS的接口技術可以向下兼容SATA。具體來說,二者的兼容性主要體現在物理層和協議層的兼容。在物理層,SAS接口和SATA接口完全兼容,SATA硬盤可以直接使用在SAS的環境中,從接口标準上而言,SATA是SAS的一個子标準,因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤,但是SAS卻不能直接使用在SATA的環境中,因為SATA控制器并不能對SAS硬盤進行控制;在協議層,SAS由3種類型協議組成,根據連接的不同設備使用相應的協議進行數據傳輸。其中串行SCSI協議(SSP)用于傳輸SCSI命令;SCSI管理協議(SMP)用于對連接設備的維護和管理;SATA通道協議(STP)用于SAS和SATA之間數據的傳輸。因此在這3種協議的配合下,SAS可以和SATA以及部分SCSI設備無縫結合。
SAS硬盤算是機械硬盤中速度最快的了,首先接口上SAS接口就比SATA和SCSI的機械硬盤快,其次加上轉速快,尋道快,所以SAS硬盤都被應用到無盤服務器上做讀或寫。
SAS系統的背闆(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅動器,也可以連接高容量、低成本的SATA驅動器。所以SAS驅動器和SATA驅動器可以同時存在于一個存儲系統之中。但需要注意的是,SATA系統并不兼容SAS,所以SAS驅動器不能連接到SATA背闆上。由于SAS系統的兼容性,使用戶能夠運用不同接口的硬盤來滿足各類應用在容量上或效能上的需求,因此在擴充存儲系統時擁有更多的彈性,讓存儲設備發揮最大的投資效益。
在系統中,每一個SAS端口可以最多可以連接16256個外部設備,并且SAS采取直接的點到點的串行傳輸方式,傳輸的速率高達3Gbps,估計以後會有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出現。SAS的接口也做了較大的改進,它同時提供了3.5英寸和2.5英寸的接口,因此能夠适合不同服務器環境的需求。SAS依靠SAS擴展器來連接更多的設備,的擴展器以12端口居多,不過根據闆卡廠商産品研發計劃顯示,未來會有28、36端口的擴展器引入,來連接SAS設備、主機設備或者其他的SAS擴展器。
和傳統并行SCSI接口比較起來,SAS不僅在接口速度上得到顯著提升(主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec,而SAS才剛起步速度就達到300MB/sec,未來會達到600MB/sec甚至更多),而且由于采用了串行線纜,不僅可以實現更長的連接距離,還能夠提高抗幹擾能力,并且這種細細的線纜還可以顯著改善機箱内部的散熱情況。
外界評論
SAS的不足主要有以下方面:
1)硬盤、控制芯片種類少:隻有希捷、邁拓以及富士通等為數不多的硬盤廠商推出了SAS接口硬盤,品種太少,其他廠商的SAS硬盤多數處在産品内部測試階段。此外周邊的SAS控制器芯片或者一些SAS轉接卡的種類更是不多,多數集中在LSI以及Adaptec公司手中。
2)硬盤價格太貴:比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤,SAS硬盤要貴了一倍還多。一直居高不下的價格直接影響了用戶的采購數量和渠道的消化數量,而無法形成大批量生産的SAS硬盤,其成本的壓力又會反過來促使價格無法下降。如果用戶想要做個簡單的RAID級别,那麼不僅需要購買多塊SAS硬盤,還要購買昂貴的RAID卡,價格基本上和硬盤相當。
3)實際傳輸速度變化不大:SAS硬盤的接口速度并不代表數據傳輸速度,受到硬盤機械結構限制,SAS硬盤的機械結構和SCSI硬盤幾乎一樣。數據傳輸的瓶頸集中在由硬盤内部機械機構和硬盤存儲技術、磁盤轉速所決定的硬盤内部數據傳輸速度,也就是80MBsec左右,SAS硬盤的性能提升不明顯。
4)用戶追求成熟、穩定的産品:從已經推出的産品來看,SAS硬盤更多的被應用在高端4路服務器上,而4路以上服務器用戶并非一味追求高速度的硬盤接口技術,最吸引他們的應該是成熟、穩定的硬件産品,雖然SAS接口服務器和SCSI接口産品在速度、穩定性上差不多,但的技術和産品都還不夠成熟。
不過随着英特爾等主闆芯片組制造商、希捷等硬盤制造商以及衆多的服務器制造商的大力推動,SAS的相關産品技術會逐步成熟,價格也會逐步滑落,早晚都會成為服務器硬盤的主流接口。
比較
串行技術,包括SAS(串行連接SCSI)和SATA(串行ATA)-比舊款的IntelXeon服務器有了更好的RAS性能。當存儲環境需要簡化配置或優化成本/容量時,專為桌面應用而設計的SATA成為理想選擇,而SAS則能為帶寬要求更高的主流服務器和企業級存儲提供所需的高性能、高擴展性和可靠性。SAS滿足了諸如網上購物和銀行交易等事務性數據應用環境中對高頻率和即時、随機數據存取的需求。
對比
SAS将SCSI的可靠性和強大功能與串行技術的性能與優秀設計相結合,帶來以下關鍵特征和功能:
性能
第一代産品性能達到3Gbps,寬端口合成帶寬,全雙工傳輸,端口集合,高級命令隊列組合,豐富的SCSI命令功能組。
可擴展性
對物理設備的尋址範圍寬,長電纜、小接頭,可接入外部存儲系統。
可靠性和可用性
點對點連接,通過擴展器實現多服務器(initiators)并發訪問,支持雙主動式端口和針對目标設備的冗餘路徑。
靈活性
與SAS和SATA硬盤在物理和軟件上均兼容,并向下兼容SCSI軟件和中間件。
設計尺寸
此前主流的桌面磁盤和服務器磁盤都是采用3.5英寸設計,而SAS硬盤除了具有傳統的3.5英寸規格之外,還采用了2.5英寸的縮小版,這樣可以在機架式服務器有限的空間内安裝更多的磁盤以擴充存儲系統的容量,也能夠為其他配件騰出更大的空間,以便通風散熱,在2U高度内使用8個2.5英寸的SAS硬盤位已經成為大多數OEM服務器廠商的選擇。
性能
第一代SAS的數據吞吐能力達到3Gbps,為了緊跟不斷增長的微處理器速度和越來越高級的應用需求,其後續幾代速度将逐級加大直至12Gbps。另外,SAS采用多路點對點連接,支持容錯性設計。
SAS的全雙工、點對點設計實現了多服務器(initiators)與高性能SAS目标設備之間的同步主動連接。設備在同一時間内能夠以雙方向傳輸數據,有效地使鍊接的可利用帶寬得到雙倍加強。窄端口允許單路串行鍊接,而寬端口則支持多路鍊接,獲得面向8路SAS或SATA目标的合計帶寬,将總帶寬提高到24Gbps。
通過多個PHY的結合創建寬端口,支持大型SAS拓撲中對帶寬的顯著需求。
和SCSI一樣,SAS的高級命令隊列包含256個不同的隊列組合方式,可提供獨特的智能數據處理功能,如head-of-queue和out-of-order隊列。這些隊列功能在企業應用中起着關鍵作用,允許一個系統在接口内對命令進行重新組織和優化。
由于使用更先進的線纜,SAS更可用于構建大型高性能拓撲。SAS摒棄了用于信号傳輸的68針寬型帶狀線纜和供電電纜,代之以一根長達8米的瘦型4線SAS線纜。這種緊湊式設計加強了機箱中的空氣流通,并簡化了設備的熱插拔連接。
靈活性
SAS的關鍵優勢之一在于其背闆設計和協議接口,允許在同一系統中同時使用SAS和SATA硬盤。雖然這兩種硬盤通常被用于不同應用,但許多企業用戶可能需要兼而用之。這種混合匹配不同類型硬盤的能力将使系統集成商和最終用戶都大受裨益。
SATA硬盤專為成本有效性存儲而設計。為達到經濟實用的目的,SATA硬盤采用較低的轉速(通常為7200rpm)和平均無故障工作時間(即MTBF-Mean Time Between Failure),因而成本也比較低。因此,此類硬盤傾向于在事務性處理少、數據可用性非關鍵指标的應用中被采用。
由于SATA連接器信号是SAS信号的一個子集,SATA硬盤與SAS控制器是全兼容的-包含在SAS中的SATA隧道協議(STP)可将SATA命令傳遞到SATA硬盤。而且,由于SAS連接器設計采用單一統一背闆,在一個系統使用兩種類型的硬盤就變得極為簡單。這種兼容能力減少了存儲設計的成本和複雜性,使設計選項變得更加多樣化。
SAS-SATA兼容能力還允許系統集成商使用通用連接器和電纜來設計混合存儲系統。在同一系統中安裝或升級SATA或SAS硬盤簡單到僅需将一種類型的硬盤換成另一種-SAS背闆連接器可同時接納SAS和SATA硬盤。由于SATA背闆連接器隻能連接SATA硬盤,因此,帶SAS連接器的背闆将具備更好的設計靈活性。
SAS向下兼容前代SCSI軟件和中間件的能力同樣使其可輕松地将原有部件、主機和硬盤融合到新的SAS拓撲中,無需啟動新的培訓,花費集成成本,或對原有軟件進行修正。
擴展性
并行總線的擴展能力由于其共享連接通道而受到限制,即使通過多台服務器(initiators)增加總線數量也無助于擴展這種受限制的能力。SAS則利用擴展器硬件擔當其交換設備簡化大型外部存儲系統的配置。這種擴展器硬件幫助實現了靈活的存儲拓撲,最大可混接16,256塊SAS/SATA硬盤。SAS擴展器硬件的功能就像一台用來簡化大型系統配置的交換機。該系統通過最小化潛伏時間得到擴展,而将帶寬留給增大的工作負載。
例如,一個扇出型SAS擴展器能夠連接多達128塊設備,包括以窄鍊或寬鍊形式連接的服務器(initiators)、SAS/SATA硬盤和其它SAS邊緣擴展器。這些額外的邊緣擴展器同樣也能連接其它主機和硬盤,提供額外的連接節點。包含于SAS的SCSI管理協議(SMP)被用于管理拓撲中的這些點對點連接。
可靠性
多主機(initiators)模式長久以來一直被企業計算環境所采納,即為多台主機或主機總線适配器(HBA)--或兩者兼而有之--提供硬盤訪問,保證在一台設備出現故障時能繼續訪問數據。但是,在并行技術配置下使用多主機無法消除可阻斷硬盤訪問的單點故障問題。而使用SAS則可利用雙端口化的硬盤來構建高可用系統,消除任何單點故障。
另外一種利用SAS提高系統容錯能力的途徑是使用擴展器将多個硬盤連接到多台主機服務器,以此維持對衆多硬盤的并發操作。命令向下傳達到一條鍊路,而數據通過另一個連接上的鍊路返回,進一步加大了系統的容錯性。
利用SAS擴展器的功能,結合雙端口SAS硬盤和帶雙端口适配器的SATA硬盤,用戶很容易設計具有最大容錯能力的冗餘系統。2.5英寸雙端口SAS硬盤連同标準的3.5英寸硬盤一起可實現全容錯的系統設計,在計算密度越來越高的應用中從容應對全新技術挑戰。這種可擴展和可靠的連接結構可用于組建支持多節點集群的企業級拓撲,實現在關鍵任務應用中極其重要的自動故障切換和負載均衡。
主流産品
邁拓
(已經被希捷收購)
Maxtor是第一個正式出貨SAS硬盤的美國制造商,Maxtor的首款串行連接SCSI(Serial Attached SCSI,SAS)硬盤已經進入OEM渠道,其中兩款型号分别為Atlas 10K V,Atlas 15K II的3.5英寸硬盤已經開始銷售,分别搭配8MB和16MB的緩存,支持标準1.5Gb/s SATA界面以及3.0Gb/s SAS界面,産品定位針對于專業存儲以及企業級用戶。
Atlas 15K II的設計能力達到140萬小時平均故障間隔時間(MTTF)的可靠等級,轉速為15,000RPM;此外它提供每秒98MB的最大持續數據傳輸率,以及3.0毫秒的平均搜尋時間。同時包括一個16MBECC保護的緩存。
希捷:
希捷硬盤在服務器市場一向擁有較大的影響力和很高的市場占有率,該品牌的SAS硬盤主要是Cheetah 15k.4和Savvio 10K.1。
作為定位于追求性能和性價比的企業用戶儲存産品,Cheetah 15k.4在采用了SAS接口以後,IOPS(I/O per second,每秒I/O數)有了新的提高,而且儲存可靠性也有不少改進。具有更高的性價比,可以算的上是一款非常适合企業級用戶使用的3.5英寸硬盤儲存器,這款産品的容量為37GB(最大容量為147GB),具體型号為ST336754SS。産品提供高達15000RPM的轉速,内建8MB數據緩存,平均搜尋時間為3.5毫秒,無論是在性能和可靠性上,這款産品都是希捷有史以來速度最快、發熱量最低、噪聲最小以及最可靠的企業級硬盤。
Savvio 10K.1作為希捷公司的第一款2.5英寸企業級硬盤,能為用戶提供傳輸速率更快、儲存密度更高的硬盤産品。再搭配上希捷公司提供的點到點SCSI接口、full-duplex體系結構、緊湊型連接器,使得用戶采用Savvio 10K.1硬盤作為存儲設備,總體成本更低,并能為用戶節省寶貴的服務器内的空間。
日立:Ultrastar 15K147系列的産品平均搜尋時間為3.3毫秒,平均潛伏周期2毫秒,馬達轉速15,000rpm,内置16MB容量的緩存,它最大支持多達16, 384個連接;此系列分别提供36GB,73GB,147GB三種不同容量版本,分别使用了2、3、5片玻璃盤片,每種容量都有Ultra320SCSI和2Gb/s FCAL(FibreChannel-ArbitratedLoop,光纖通道仲裁環路)兩種接口的型号,這是日立唯一一款應用了磁頭載入/載出技術的企業級硬盤,這種技術可以把硬盤綜合損壞因素降至最低。它主要被用于關鍵任務計算環境,比如在線業務處理、高強度數據庫查詢以及其他多用戶應用等方面都非常實用。



















