并行磁盤技術(shù)的各類弊端導致其發(fā)展乏術(shù),而串行磁盤技術(shù)則具有許多先天優(yōu)勢,隨著串行技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,它很有可能統(tǒng)一整個磁盤存儲領(lǐng)域。
SAS天生麗質(zhì)
SAS是SerialAttachedSCSI的縮寫,即串行連接SCSI。2001年11月26日,Compaq、IBM、LSI邏輯、Maxtor和Seagate聯(lián)合宣布成立SAS工作組,其目標是定義一個新的串行點對點的企業(yè)級存儲設(shè)備接口。2003年5月,SAS1.0規(guī)范正式出臺并提交給ANSI(美國國家標準協(xié)會)討論,同年9月,SAS1.0正式通過ANSI認證。
如今,主流的服務(wù)器存儲接口標準都依賴于數(shù)據(jù)流的并行傳輸。并行SCSI接口技術(shù)廣泛應用于企業(yè)級存儲,ATA接口技術(shù)則主要被大量用于PC產(chǎn)品。隨著服務(wù)器被要求滿足不斷提高的系統(tǒng)和應用需求,并行技術(shù)無法回避的各種問題,如信號終止限制,電纜和連接器的反射,信號扭曲和串音,以及設(shè)備尋址能力等問題都成為提高數(shù)據(jù)傳輸性能的障礙。
為了解決并行技術(shù)的種種弊端,串行技術(shù)應運而生。SAS是SCSI總線協(xié)議的串行標準,同樣SATA是ATA的串行標準。為保護用戶投資,SAS規(guī)范也兼容了SATA,這使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA兩類硬盤,對用戶來說,使用不同類型的硬盤時不需要再重新投資。而背板生產(chǎn)廠家也不需要為SCSI和SATA標準分別設(shè)計不同的產(chǎn)品,同時也減少了設(shè)計時布線的復雜度和PCB(印刷電路板)的層數(shù),因此降低了成本。系統(tǒng)集成商也不需要為給客戶配置不同硬盤而采購不同的背板和線纜。
SAS技術(shù)引入了SAS擴展器,使SAS系統(tǒng)可以連接更多的設(shè)備,其中每個擴展器允許連接多個端口,每個端口可以連接SAS設(shè)備、主機或其他SAS擴展器。
目前,SAS接口速率為3Gbps,其SAS擴展器多為12端口。不久,將會有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出現(xiàn),并且會有28或36端口的SAS擴展器出現(xiàn)以適應不同的應用需求。
LSI邏輯公司存儲標準產(chǎn)品部門行業(yè)市場總監(jiān)HarryMason介紹說,SAS的優(yōu)點很多,主要可以歸結(jié)為四個方面:性能、靈活性、可擴展性和可靠性。
SAS性能包括初始3Gbps的傳輸速率,以及先進的指令隊列,多種點到點路由和容錯設(shè)計。點到點的體系結(jié)構(gòu)使它能夠在同一端口同時進行讀和寫。雙端口特性使它支持多個啟動設(shè)備間的連接,從而使可用帶寬加倍。SAS布線非常緊湊,支持更好的空氣流通和簡便的熱插拔連接。
IT經(jīng)理使用SAS體系結(jié)構(gòu)可獲得更多的靈活性。背板設(shè)計和接口協(xié)議支持同時使用SAS和SATA硬盤驅(qū)動器,使集成商和用戶受益(權(quán)衡成本、性能和任務(wù)關(guān)鍵應用)。實際上,可以建立任何具有互操作性保證的混合型存儲系統(tǒng)。SAS也可向后兼容SCSI軟件和中間件,減少了對于已升級系統(tǒng)或?qū)z留軟件修改的培訓需求。
鑒于如今系統(tǒng)需求的不斷變更,SCSI可擴展性是一種關(guān)鍵性的需求。SAS使用交換機這樣的擴展器硬件,簡化了用于較大型的外部存儲應用的配置。因此,它們可以不斷增加,而對延遲具有非常小的影響,并且允許保存帶寬用于增加的工作負荷。此外,擴展器支持很多拓撲結(jié)構(gòu),最多可超過16000臺混合的SAS/SATA硬盤驅(qū)動器。
使用雙端口SAS硬盤驅(qū)動器可以建造高可用性的系統(tǒng)。由于沒有單點故障,這使得硬盤驅(qū)動器是可用的,從而增加了容錯性能。
LSI邏輯公司RAID存儲適配器部門產(chǎn)品和項目管理總監(jiān)LucaBert表示,SAS技術(shù)的出現(xiàn)會很大程度上改變當今磁盤應用的情況,概括來說,光纖通道磁盤會繼續(xù)應用在最高性能的高端領(lǐng)域,SATA磁盤廣泛應用在低端PC服務(wù)器,而剩余絕大部分領(lǐng)域都會是SAS的天下。
SCSI的過去與未來
當80年代中期SCSI第一次出現(xiàn)在計算機系統(tǒng)上時,它的確是物如其名。SCSI當時是設(shè)計應用在由HP、SGI、Sun以及許多現(xiàn)在早已不復存在的其他廠商(例如Apollo、Ardent、Dana和DataGeneral,還有Stardent,許多人可能都不記得它們了)生產(chǎn)的早期工程工作站中。
SCSI設(shè)計用于滿足CAD和工程的高性能數(shù)據(jù)需要。那時,擁有8位和16位連線,這些連線以5MBps速率傳送數(shù)據(jù),然后以10MBps的速度傳送,后來SCSI開始逐漸退出工程部門,慢慢進入IT機構(gòu)。在IT機構(gòu)中它首先出現(xiàn)在來自PrimeComputer和其他廠商的超級小型機使用的早期的RAID實現(xiàn)中。
到90年代中期,存儲需求不斷增加,硬盤不斷發(fā)展,I/O要求變得更加苛刻。以前被稱為“FastSCSI”(10MB)的技術(shù)不再被認為是快速了。ANSIT10技術(shù)委員會定義了演進中的SCSI標準,將性能規(guī)范由10MB提高到20MB(Fast20),接著又提高到40MB(最初叫Fast-40,以后改名為Ultra2)。
也是在90年代中期,Adaptec和NCRMicroelectronics(現(xiàn)在叫LSI邏輯)等芯片制造商與硬盤廠商(Quantum當時是早期技術(shù)領(lǐng)導者,緊隨其后的是Seagate)以及連接器制造商合作,提供可互操作的解決方案,幫助通過委員會推動這個演進標準的發(fā)展。他們還推出了第一批產(chǎn)品,并幫助創(chuàng)建了SCSI行業(yè)協(xié)會,即向全球營銷SCSI概念的廠商組織。
現(xiàn)在,雖然光纖通道似乎成為新聞報道中的主角,但保存在硬盤上的大部分企業(yè)數(shù)據(jù)是通過SCSI保存的。
到本世紀頭10年,規(guī)范發(fā)展到了Ultra160和Ultra320。顯而易見,當I/O達到每秒320MB時,SCSI已經(jīng)失去了發(fā)展空間。因此,SCSI,以前的并行接口,被改造提供串行連接。現(xiàn)在,SAS產(chǎn)品終于開始下線。
SAS接口具有多種優(yōu)勢。最明顯的優(yōu)勢是它在吞吐量方面比并行SCSI有了顯著的改進(大致是后者的4倍)。SAS還使更多的硬盤可以連接在SCSI總線上:并行SCSI可在15個地址上連接設(shè)備,但是即使假設(shè)每個地址上連接多個邏輯設(shè)備(LUN),并行SCSI也不可能達到SAS提供的連接能力—通過擴展器可提供多達128個地址。
當然,不管是并行SCSI還是串行SCSI都不能立即從這么多的設(shè)備中訪問數(shù)據(jù):5塊硬盤同時運行是可能讓總線飽和的數(shù)量。不過,通過適當?shù)墓芾恚粋€應用可以利用SAS連接在很多的數(shù)據(jù)上,然后連接需要串行輸入數(shù)據(jù)。