sas硬碟

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SAS(Serial Attached SCSI)即串列連線SCSI,是新一代的SCSI技術,和現在流行的Serial ATA(SATA)硬碟相同,都是採用串列技術以獲得更高的傳輸速度,並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI接口之後開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性,並且提供與SATA硬碟的兼容性。SAS硬碟專為高性能、高可靠性套用而設計的。SAS硬碟工作於更高的轉速(10,000到15,000 rpm),配備鏇轉震動補償以保證數據準確度,具有高可靠性。SAS硬碟將被使用於數據量大,數據可用性極為關鍵的套用中。

基本信息

與SCSI對比

SAS將SCSI的可靠性和強大功能與串列技術的性能與優秀設計相結合,帶來以下關鍵特徵和功能:

第一代產品性能達到3Gbps,寬連線埠合成頻寬,全雙工傳輸,連線埠集合,高級命令佇列組合,豐富的SCSI命令功能組

對物理設備的定址範圍寬,長電纜、小接頭,可接入外部存儲系統

點對點連線,通過擴展器實現多伺服器(initiators)並發訪問,支持雙主動式連線埠和針對目標設備的冗餘路徑

與SAS和SATA硬碟在物理和軟體上均兼容,並向下兼容SCSI軟體和中間件

此前主流的桌面磁碟和伺服器磁碟都是採用3.5英寸設計,而SAS硬碟除了具有傳統的3.5英寸規格之外,還採用了2.5英寸的縮小版,這樣可以在機架式伺服器有限的空間內安裝更多的磁碟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高度內使用 8個2.5英寸的SAS硬碟位已經成為大多數OEM伺服器廠商的選擇。

SAS硬碟SAS硬碟

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套用需求,其後續幾代速度將逐級加大直至12Gbps。另外,SAS採用多路點對點連線,支持容錯性設計。

SAS的全雙工、點對點設計實現了多伺服器(initiators)與高性能SAS目標設備之間的同步主動連線。設備在同一時間內能夠以雙方向傳輸數據,有效地使連結的可利用頻寬得到雙倍加強。窄連線埠允許單路串列連結,而寬連線埠則支持多路連結,獲得面向8路SAS或SATA目標的合計頻寬,將總頻寬提高到24Gbps。

通過多個PHY的結合創建寬連線埠,支持大型SAS拓撲中對頻寬的顯著需求。

和SCSI一樣,SAS的高級命令佇列包含256個不同的佇列組合方式,可提供獨特的智慧型數據處理功能,如head-of-queue和out-of-order佇列。這些佇列功能在企業套用中起著關鍵作用,允許一個系統在接口內對命令進行重新組織和最佳化。

由於使用更先進的線纜,SAS更可用於構建大型高性能拓撲。SAS摒棄了用於信號傳輸的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,並簡化了設備的熱插拔連線。

SAS的關鍵優勢之一在於其,允許在同一系統中同時使用SAS和SATA硬碟。雖然這兩種硬碟通常被用於不同套用,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碟的能力將使系統集成商和最終用戶都大受裨益。

SATA硬碟專為成本有效性存儲而設計。為達到經濟實用的目的,SATA硬碟採用較低的轉速(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,此類硬碟傾向於在事務性處理少、數據可用性非關鍵指標的套用中被採用。

另一方面,SAS硬碟則是專為高性能、高可靠性套用而設計的。SAS硬碟工作於更高的轉速(10,000到15,000 rpm),配備鏇轉震動補償以保證數據準確度,因此具有更高的可靠性。SAS硬碟將被使用於數據量大,數據可用性極為關鍵的套用中。

由於SATA連線器信號是SAS信號的一個子集,SATA硬碟與SAS控制器是全兼容的 - 包含在SAS中的SATA隧道協定(STP)可將SATA命令傳遞到SATA硬碟。而且,由於SAS連線器設計採用單一統一背板,在一個系統使用兩種類型的硬碟就變得極為簡單。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線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硬碟簡單到僅需將一種類型的硬碟換成另一種 - SAS背板連線器可同時接納SAS和SATA硬碟。由於SATA背板連線器只能連線SATA硬碟,因此,帶SAS連線器的背板將具備更好的設計靈活性。

SAS向下兼容前代SCSI軟體和中間件的能力同樣使其可輕鬆地將原有部件、主機和硬碟融合到新的SAS拓撲中,無需啟動新的培訓,花費集成成本,或對原有軟體進行修正。

SAS硬碟SAS硬碟

並行匯流排的擴展能力由於其共享連線通道而受到限制,即使通過多台伺服器(initiators)增加匯流排數量也無助於擴展這種受限制的能力。SAS則利用擴展器硬體擔當其交換設備簡化大型外部存儲系統的配置。這種擴展器硬體幫助實現了靈活的存儲拓撲,最大可混接16,256塊SAS/SATA硬碟。SAS擴展器硬體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,而將頻寬留給增大的工作負載。

例如,一個扇出型SAS擴展器能夠連線多達128塊設備,包括以窄鏈或寬鏈形式連線的伺服器(initiators)、SAS/SATA硬碟和其它SAS邊緣擴展器。這些額外的邊緣擴展器同樣也能連線其它主機和硬碟,提供額外的連線節點。包含於SAS的SCSI管理協定(SMP)被用於管理拓撲中的這些點對點連線。

多主機(initiators)模式長久以來一直被企業計算環境所採納,即為多台主機或主機匯流排適配器(HBA)-- 或兩者兼而有之 -- 提供硬碟訪問,保證在一台設備出現故障時能繼續訪問數據。但是,在並行技術配置下使用多主機無法消除可阻斷硬碟訪問的單點故障問題。而使用SAS則可利用雙連線埠化的硬碟來構建高可用系統,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將多個硬碟連線到多台主機伺服器,以此維持對眾多硬碟的並發操作。命令向下傳達到一條鏈路,而數據通過另一個連線上的鏈路返回,進一步加大了系統的容錯性。

利用SAS擴展器的功能,結合雙連線埠SAS硬碟和帶雙連線埠適配器的SATA硬碟,用戶很容易設計具有最大容錯能力的冗餘系統。2.5英寸雙連線埠SAS硬碟連同標準的3.5英寸硬碟一起可實現全容錯的系統設計,在計算密度越來越高的套用中從容應對全新技術挑戰。這種可擴展和可靠的連線結構可用於組建支持多節點集群的企業級拓撲,實現在關鍵任務套用中極其重要的自動故障切換和負載均衡。

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SAS的不足主要有以下方面:

1)硬碟、控制晶片種類少:只有希捷、邁拓以及富士通等為數不多的硬碟廠商推出了SAS接口硬碟,品種太少,其他廠商的SAS硬碟多數處在產品內部測試階段。此外周邊的SAS控制器晶片或者一些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)硬碟價格太貴:比起同容量的Ultra 320 SCSI硬碟,SAS硬碟要貴了一倍還多。一直居高不下的價格直接影響了用戶的採購數量和渠道的消化數量,而無法形成大批量生產的SAS硬碟,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級別,那么不僅需要購買多塊SAS硬碟,還要購買昂貴的RAID卡,價格基本上和硬碟相當。

3)實際傳輸速度變化不大:SAS硬碟的接口速度並不代表數據傳輸速度,受到硬碟機械結構限制,SAS硬碟的機械結構和SCSI硬碟幾乎一樣。數據傳輸的瓶頸集中在由硬碟內部機械機構和硬碟存儲技術、磁碟轉速所決定的硬碟內部數據傳輸速度,也就是80MBsec左右,SAS硬碟的性能提升不明顯。

4)用戶追求成熟、穩定的產品:從已經推出的產品來看,SAS硬碟更多的被套用在高端4路伺服器上,而4路以上伺服器用戶並非一味追求高速度的硬碟接口技術,最吸引他們的應該是成熟、穩定的硬體產品,雖然SAS接口伺服器和SCSI接口產品在速度、穩定性上差不多,但的技術和產品都還不夠成熟。

不過隨著英特爾等主機板晶片組製造商、希捷等硬碟製造商以及眾多的伺服器製造商的大力推動,SAS的相關產品技術會逐步成熟,價格也會逐步滑落,早晚都會成為伺服器硬碟的主流接口。

主流產品

(已經被希捷收購)

Maxtor是第一個正式出貨SAS硬碟的美國製造商,Maxtor的首款串列連線SCSI(Serial Attached SCSI,SAS)硬碟已經進入OEM渠道,其中兩款型號分別為Atlas 10K V,Atlas 15K II的3.5英寸硬碟已經開始銷售,分別搭配8MB和16MB的快取,支持標準1.5Gb/s SATA界面以及3.0Gb/s SAS界面,產品定位針對於專業存儲以及企業級用戶。

SAS硬碟SAS硬碟

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15,000 RPM;此外它提供每秒98 MB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16 MB ECC保護的快取。

希捷硬碟在伺服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硬碟主要是Cheetah 15k.4和Savvio 10K.1。

作為定位於追求性能和性價比的企業用戶儲存產品,Cheetah 15k.4在採用了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

SAS硬碟SAS硬碟

價比,可以算的上是一款非常適合企業級用戶使用的3.5英寸硬碟儲存器,這款產品的容量為37GB(最大容量為147GB),具體型號為ST336754SS。產品提供高達15000RPM的轉速,內建8MB數據快取,平均搜尋時間為3.5毫秒,無論是在性能和可靠性上,這款產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碟。

Savvio 10K.1作為希捷公司的第一款2.5英寸企業級硬碟,能為用戶提供傳輸速率更快、儲存密度更高的硬碟產品。再搭配上希捷公司提供的點到點SCSI接口、full-duplex體系結構、緊湊型連線器,使得用戶採用Savvio 10K.1硬碟作為存儲設備,總體成本更低,並能為用戶節省寶貴的伺服器內的空間。

Ultrastar 15K147系列的產品平均搜尋時間為3.3毫秒,平均潛伏周期2毫秒,馬達轉速15,000rpm,內置16MB容量的快取,它最大支持多達16, 384個連線;此系列分別提供36GB,73GB,147GB三種不同容量版本,分別使用了2、3、5片玻璃碟片,每種容量都有Ultra320SCSI和2Gb/s FCAL(FibreChannel-ArbitratedLoop,光纖通道仲裁環路)兩種接口的型號,這是日立唯一一款套用了磁頭載入/載出技術的企業級硬碟,這種技術可以把硬碟綜合損壞因素降至最低。它主要被用於關鍵任務計算環境,比如線上業務處理、高強度資料庫查詢以及其他多用戶套用等方面都非常實用。

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