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sas硬盘是什么

2015-06-01 10:56 | 作者:电脑维修技术网 | 来源: | 参与评论 | 点击:1132次

SAS硬盘是什么?

  SAS硬盘专为高性能、高可靠性应用而设计的。SAS硬盘工作于更高的转速(10,000到15,000rpm),配备旋转震动补偿以保证数据准确度,具有高可靠性。SAS硬盘将被使用于数据量大,数据可用性极为关键的应用中。

  SAS(SerialAttachedSCSI)即串行连接SCSI,是新一代的SCSI技术,和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,并且提供与SATA硬盘的兼容性。

SAS硬盘的功能特点

  SAS的接口技术可以向下兼容SATA。具体来说,二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。在物理层,SAS接口和SATA接口完全兼容,SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中,从接口标准上而言,SATA是SAS的一个子标准,因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盘,但是SAS却不能直接使用在SATA的环境中,因为SATA控制器并不能对SAS硬盘进行控制;在协议层,SAS由3种类型协议组成,根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行SCSI协议(SSP)用于传输SCSI命令;SCSI管理协议(SMP)用于对连接设备的维护和管理;SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。因此在这3种协议的配合下,SAS可以和SATA以及部分SCSI设备无缝结合。

  SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器,也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是,SATA系统并不兼容SAS,所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。由于SAS系统的兼容性,使用户能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求,因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性,让存储设备发挥最大的投资效益。

  在系统中,每一个SAS端口可以最多可以连接16256个外部设备,并且SAS采取直接的点到点的串行传输方式,传输的速率高达3Gbps,估计以后会有6Gbps乃至12Gbps的高速接口出现。SAS的接口也做了较大的改进,它同时提供了3.5英寸和2.5英寸的接口,因此能够适合不同服务器环境的需求。SAS依靠SAS扩展器来连接更多的设备,的扩展器以12端口居多,不过根据板卡厂商产品研发计划显示,未来会有28、36端口的扩展器引入,来连接SAS设备、主机设备或者其他的SAS扩展器。

  和传统并行SCSI接口比较起来,SAS不仅在接口速度上得到显著提升(主流Ultra320SCSI速度为320MB/sec,而SAS才刚起步速度就达到300MB/sec,未来会达到600MB/sec甚至更多),而且由于采用了串行线缆,不仅可以实现更长的连接距离,还能够提高抗干扰能力,并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

SAS硬盘的优点

  性能

  第一代SAS的数据吞吐能力达到3Gbps,为了紧跟不断增长的微处理器速度和越来越高级的应用需求,其后续几代速度将逐级加大直至12Gbps。另外,SAS采用多路点对点连接,支持容错性设计。

  SAS的全双工、点对点设计实现了多服务器(initiators)与高性能SAS目标设备之间的同步主动连接。设备在同一时间内能够以双方向传输数据,有效地使链接的可利用带宽得到双倍加强。窄端口允许单路串行链接,而宽端口则支持多路链接,获得面向8路SAS或SATA目标的合计带宽,将总带宽提高到24Gbps。

  通过多个PHY的结合创建宽端口,支持大型SAS拓扑中对带宽的显著需求。

  和SCSI一样,SAS的高级命令队列包含256个不同的队列组合方式,可提供独特的智能数据处理功能,如head-of-queue和out-of-order队列。这些队列功能在企业应用中起着关键作用,允许一个系统在接口内对命令进行重新组织和优化。

  由于使用更先进的线缆,SAS更可用于构建大型高性能拓扑。SAS摒弃了用于信号传输的68针宽型带状线缆和供电电缆,代之以一根长达8米的瘦型4线SAS线缆。这种紧凑式设计加强了机箱中的空气流通,并简化了设备的热插拔连接。

  灵活性

  SAS的关键优势之一在于其背板设计和协议接口,允许在同一系统中同时使用SAS和SATA硬盘。虽然这两种硬盘通常被用于不同应用,但许多企业用户可能需要兼而用之。这种混合匹配不同类型硬盘的能力将使系统集成商和最终用户都大受裨益。

  SATA硬盘专为成本有效性存储而设计。为达到经济实用的目的,SATA硬盘采用较低的转速(通常为7200rpm)和平均无故障工作时间(即MTBF-MeanTimeBetweenFailure),因而成本也比较低。因此,此类硬盘倾向于在事务性处理少、数据可用性非关键指标的应用中被采用。

  另一方面,SAS硬盘则是专为高性能、高可靠性应用而设计的。SAS硬盘工作于更高的转速(10,000到15,000rpm),配备旋转震动补偿以保证数据准确度,因此具有更高的可靠性。SAS硬盘将被使用于数据量大,数据可用性极为关键的应用中。

  由于SATA连接器信号是SAS信号的一个子集,SATA硬盘与SAS控制器是全兼容的-包含在SAS中的SATA隧道协议(STP)可将SATA命令传递到SATA硬盘。而且,由于SAS连接器设计采用单一统一背板,在一个系统使用两种类型的硬盘就变得极为简单。这种兼容能力减少了存储设计的成本和复杂性,使设计选项变得更加多样化。

  SAS-SATA兼容能力还允许系统集成商使用通用连接器和电缆来设计混合存储系统。在同一系统中安装或升级SATA或SAS硬盘简单到仅需将一种类型的硬盘换成另一种-SAS背板连接器可同时接纳SAS和SATA硬盘。由于SATA背板连接器只能连接SATA硬盘,因此,带SAS连接器的背板将具备更好的设计灵活性。

  SAS向下兼容前代SCSI软件和中间件的能力同样使其可轻松地将原有部件、主机和硬盘融合到新的SAS拓扑中,无需启动新的培训,花费集成成本,或对原有软件进行修正。

  扩展性

  并行总线的扩展能力由于其共享连接通道而受到限制,即使通过多台服务器(initiators)增加总线数量也无助于扩展这种受限制的能力。SAS则利用扩展器硬件担当其交换设备简化大型外部存储系统的配置。这种扩展器硬件帮助实现了灵活的存储拓扑,最大可混接16,256块SAS/SATA硬盘。SAS扩展器硬件的功能就像一台用来简化大型系统配置的交换机。该系统通过最小化潜伏时间得到扩展,而将带宽留给增大的工作负载。

  例如,一个扇出型SAS扩展器能够连接多达128块设备,包括以窄链或宽链形式连接的服务器(initiators)、SAS/SATA硬盘和其它SAS边缘扩展器。这些额外的边缘扩展器同样也能连接其它主机和硬盘,提供额外的连接节点。包含于SAS的SCSI管理协议(SMP)被用于管理拓扑中的这些点对点连接。

  可靠性

  多主机(initiators)模式长久以来一直被企业计算环境所采纳,即为多台主机或主机总线适配器(HBA)--或两者兼而有之--提供硬盘访问,保证在一台设备出现故障时能继续访问数据。但是,在并行技术配置下使用多主机无法消除可阻断硬盘访问的单点故障问题。而使用SAS则可利用双端口化的硬盘来构建高可用系统,消除任何单点故障。

  另外一种利用SAS提高系统容错能力的途径是使用扩展器将多个硬盘连接到多台主机服务器,以此维持对众多硬盘的并发操作。命令向下传达到一条链路,而数据通过另一个连接上的链路返回,进一步加大了系统的容错性。

  利用SAS扩展器的功能,结合双端口SAS硬盘和带双端口适配器的SATA硬盘,用户很容易设计具有最大容错能力的冗余系统。2.5英寸双端口SAS硬盘连同标准的3.5英寸硬盘一起可实现全容错的系统设计,在计算密度越来越高的应用中从容应对全新技术挑战。这种可扩展和可靠的连接结构可用于组建支持多节点集群的企业级拓扑,实现在关键任务应用中极其重要的自动故障切换和负载均衡。

SAS硬盘的不足

  1)硬盘、控制芯片种类少:只有希捷、迈拓以及富士通等为数不多的硬盘厂商推出了SAS接口硬盘,品种太少,其他厂商的SAS硬盘多数处在产品内部测试阶段。此外周边的SAS控制器芯片或者一些SAS转接卡的种类更是不多,多数集中在LSI以及Adaptec公司手中。

  2)硬盘价格太贵:比起同容量的Ultra320SCSI硬盘,SAS硬盘要贵了一倍还多。一直居高不下的价格直接影响了用户的采购数量和渠道的消化数量,而无法形成大批量生产的SAS硬盘,其成本的压力又会反过来促使价格无法下降。如果用户想要做个简单的RAID级别,那么不仅需要购买多块SAS硬盘,还要购买昂贵的RAID卡,价格基本上和硬盘相当。

  SAS详解(13张)

  3)实际传输速度变化不大:SAS硬盘的接口速度并不代表数据传输速度,受到硬盘机械结构限制,SAS硬盘的机械结构和SCSI硬盘几乎一样。数据传输的瓶颈集中在由硬盘内部机械机构和硬盘存储技术、磁盘转速所决定的硬盘内部数据传输速度,也就是80MBsec左右,SAS硬盘的性能提升不明显。

  4)用户追求成熟、稳定的产品:从已经推出的产品来看,SAS硬盘更多的被应用在高端4路服务器上,而4路以上服务器用户并非一味追求高速度的硬盘接口技术,最吸引他们的应该是成熟、稳定的硬件产品,虽然SAS接口服务器和SCSI接口产品在速度、稳定性上差不多,但的技术和产品都还不够成熟。

  不过随着英特尔等主板芯片组制造商、希捷等硬盘制造商以及众多的服务器制造商的大力推动,SAS的相关产品技术会逐步成熟,价格也会逐步滑落,早晚都会成为服务器硬盘的主流接口。

  


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