SAS，接口協(xié)議的明日帝國

SAS是SerialAttachedSCSI的縮寫，即串行連接SCSI。和現(xiàn)在流行的SerialATA(SATA)硬盤相同，都是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，并通過縮短連結(jié)線改善內(nèi)部空間等。

 

SAS是新一代的SCSI技術(shù)，同SATA之于PATA的革命意義一樣，SAS也是對SCSI技術(shù)的一項(xiàng)變革性發(fā)展。它既利用了已經(jīng)在實(shí)踐中驗(yàn)證的SCSI功能與特性，又以此為基礎(chǔ)引入了SAS擴(kuò)展器。SAS可以連接更多的設(shè)備，同時(shí)由于它的連接器較小，SAS可以在3.5英寸或更小的2.5英寸硬盤驅(qū)動器上實(shí)現(xiàn)全雙端口，這種功能以前只在較大的3.5英寸光纖通道硬盤驅(qū)動器上能夠?qū)崿F(xiàn)。這項(xiàng)功能對于高密度服務(wù)器如刀片服務(wù)器等需要冗余驅(qū)動器的應(yīng)用非常重要。

 

為保護(hù)用戶投資，SAS的接口技術(shù)可以向下兼容SATA。SAS系統(tǒng)的背板(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅(qū)動器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅(qū)動器。過去由于SCSI、ATA分別占領(lǐng)不同的市場段，且設(shè)備間共享帶寬，在接口、驅(qū)動、線纜等方面都互不兼容，造成用戶資源的分散和孤立，增加了總體擁有成本。而現(xiàn)在，用戶即使使用不同類型的硬盤，也不需要再重新投資，對于企業(yè)用戶投資保護(hù)來說，實(shí)在意義非常。但需要注意的是，SATA系統(tǒng)并不兼容SAS，所以SAS驅(qū)動器不能連接到SATA背板上。

 

SAS使用的擴(kuò)展器可以讓一個(gè)或多個(gè)SAS主控制器連接較多的驅(qū)動器。每個(gè)擴(kuò)展器可以最多連接128個(gè)物理連接，其中包括其它主控連接，其它SAS擴(kuò)展器或硬盤驅(qū)動器。這種高度可擴(kuò)展的連接機(jī)制實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級的海量存儲空間需求，同時(shí)可以方便地支持多點(diǎn)集群，用于自動故障恢復(fù)功能或負(fù)載平衡。目前，SAS接口速率為3Gbps，其SAS擴(kuò)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(kuò)展器出現(xiàn)以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。其實(shí)際使用性能足于光纖媲美。

 

SAS雖然脫胎于SCSI，但由于其突出的適于高端應(yīng)用的性能優(yōu)勢，更普遍把SAS與光纖技術(shù)進(jìn)行比較。由于SAS由SCSI發(fā)展而來，在主機(jī)端會有眾多的廠商兼容。SAS采用了點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，每個(gè)SAS端口提供3Gb帶寬，傳輸能力與4Gb光纖相差無幾，這種傳輸方式不僅提高了高可靠性和容錯能力，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的整體性能。在磁盤端，SAS協(xié)議的交換域能夠提供16384個(gè)節(jié)點(diǎn)，而光纖環(huán)路最多提供126個(gè)節(jié)點(diǎn)。而兼容SATA磁盤所體現(xiàn)的擴(kuò)展性是SAS的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)，針對不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍，在磁盤端用戶可靈活選擇不同的存儲介質(zhì)，按需降低了用戶成本。

 

SAS與4Gb光纖的比較

 

在SAS接口享有種種得天獨(dú)厚的優(yōu)勢的同時(shí)，SAS產(chǎn)品的成本從芯片級開始，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于FC，而正是因?yàn)镾AS突出的性價(jià)比優(yōu)勢，使SAS在磁盤接口領(lǐng)域，給光纖存儲帶來極大的威脅。目前已經(jīng)有眾多的廠商推出支持SAS磁盤接口協(xié)議的產(chǎn)品，雖然目前尚未在用戶層面普及，但SAS產(chǎn)品部落已經(jīng)初具規(guī)模。SAS成為下一代存儲的主流接口標(biāo)準(zhǔn)，成就磁盤接口協(xié)議的明日輝煌已經(jīng)可以預(yù)見。

 

FC，高端應(yīng)用的基石

光纖通道標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)采用，是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)接口。通常人們認(rèn)為它是系統(tǒng)與系統(tǒng)或者系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的互連架構(gòu)，它以點(diǎn)對點(diǎn)（或是交換）的配置方式在系統(tǒng)之間采用了光纜連接。當(dāng)然，當(dāng)初人們就是這樣設(shè)想的，在眾多為它制訂的協(xié)議中，只有IPI（智能外設(shè)接口）和IP（網(wǎng)際協(xié)議）在這些配置里是理想的。

 

后來光纖通道的發(fā)展囊括了電子（非光學(xué)）實(shí)現(xiàn)，并且可以用成本相對較低的方法將包括硬盤在內(nèi)的許多設(shè)備連接到主機(jī)端口。對這個(gè)較大的光纖通道標(biāo)準(zhǔn)集有一個(gè)補(bǔ)充稱為光纖通道仲裁環(huán)（FC-AL）。FC-AL使光纖通道能夠直接作為硬盤連接接口，為高吞吐量性能密集型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者開辟了一條提高I/O性能水平的途徑。目前高端存儲產(chǎn)品使用的都是FC接口的硬盤。

 

FC硬盤名稱由于通過光學(xué)物理通道進(jìn)行工作，因此起名為光纖硬盤，現(xiàn)在也支持銅線物理通道。就像是IEEE-1394,FibreChannel實(shí)際上定義為SCSI-3標(biāo)準(zhǔn)一類，屬于SCSI的同胞兄弟。作為串行接口FC-AL峰值可以達(dá)到2Gbits/s甚至是4Gbits/s。而且通過光學(xué)連接設(shè)備最大傳輸距離可以達(dá)到10KM。通過FC-loop可以連接127個(gè)設(shè)備,也就是為什么基于FC硬盤的存儲設(shè)備通常可以連接幾百顆甚至千顆硬盤提供大容量存儲空間。

 

關(guān)于光纖硬盤以其的優(yōu)越的性能、穩(wěn)定的傳輸，在企業(yè)存儲高端應(yīng)用中擔(dān)當(dāng)重要角色。業(yè)界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)在于光纖接口的帶寬。最早普及使用的光纖接口帶寬為1Gb，隨后2Gb帶寬光纖產(chǎn)品統(tǒng)治市場已經(jīng)長達(dá)三年時(shí)間。現(xiàn)在最新的帶寬標(biāo)準(zhǔn)是4Gb，目前普遍廠商都已經(jīng)推出4Gb相關(guān)新品，Gartner則預(yù)言4Gb光纖產(chǎn)品在未來2年將以300％的年復(fù)合成長率快速增長，并在2007年取代2Gb光纖成為市場主流。

 

對于這份報(bào)告提出的觀點(diǎn)，業(yè)界的看法不一。有的人認(rèn)為，2Gb光纖信道正式取代1Gb也不過才不到3年的時(shí)間，供貨商又緊接著推出4Gb的產(chǎn)品，企業(yè)的接受度令人存疑。另一方面，磁盤接口端SAS技術(shù)的興起，和主機(jī)接口端iSCSI技術(shù)的發(fā)展，也給光纖存儲的發(fā)展帶來不小的壓力。

 

事實(shí)上，4Gb光纖信道傳輸協(xié)議早在2002年就已經(jīng)通過美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）的光纖信道實(shí)體接口（FibreChannel-PhysicalInterfaces，簡稱FC-PI）規(guī)范，而與此同時(shí)，10Gb光纖標(biāo)準(zhǔn)也在同一年發(fā)表，但由于10Gb光纖并不具備向下兼容的能力，用戶如果希望升級到10Gb光纖平臺，則必須更換所有基礎(chǔ)設(shè)施，成本過于昂貴，一直無人問津。

 

相較之下，4Gb是以2Gb為基礎(chǔ)延伸的傳輸協(xié)議，可以向下兼容1Gb和2Gb，所使用的光纖線材、連接端口也都相同，意味著使用者在導(dǎo)入4Gb設(shè)備時(shí)，不需為了兼容性問題更換舊有的設(shè)備，不但可以保護(hù)既有的投資，也可以采取漸進(jìn)式升級的方式，逐步淘汰舊有的2Gb設(shè)備。而目前，各存儲廠商推出的4Gb光纖新品與2Gb光纖產(chǎn)品已無價(jià)格差距，用戶可在相差不多的情況下購買到4Gb光纖產(chǎn)品，從這個(gè)意義來說，4Gb光纖產(chǎn)品的普及也是指日可待。

隨需而變靈活選擇

網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備目前大致可分為3類，即高端、中端和近線(Near-Line)。目前，高端存儲產(chǎn)品主要應(yīng)用的是光纖通道硬盤，應(yīng)用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量實(shí)時(shí)存儲。中端存儲設(shè)備則主要采用SCSI，應(yīng)用于商業(yè)級的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量存儲。近線是近年來新出現(xiàn)的存儲領(lǐng)域，一般采用SATA硬盤存儲，應(yīng)用于非關(guān)鍵數(shù)據(jù)的大容量存儲，目的是替代以前使用磁帶的數(shù)據(jù)備份。

 

今后幾年，光纖通道和SAS將成為存儲上的首選接口，這兩種技術(shù)在實(shí)際性能上的表現(xiàn)幾乎相同。但是，從發(fā)展前景來看，在大約一年以后，SAS的傳輸帶寬還有可能將增加一倍，而光纖通道下一步是發(fā)展到8Gbps還是10Gbps目前還無定論，且發(fā)展到8Gb或者10Gb后，向下兼容的問題還沒有有效解決。

 

目前，哪種技術(shù)更好一些，光纖還是SAS，仍然很難定奪。但是由于并行SCSI占據(jù)著80%左右的企業(yè)硬盤市場，并且SAS兼容低端的SATA硬盤。這樣當(dāng)用戶預(yù)算緊張的時(shí)候，可以選擇搭配SATA硬盤；當(dāng)性能為重時(shí)，則可以更換為高性能的SAS硬盤。因此，根據(jù)富士通公司的預(yù)測：在未來幾年內(nèi)，SAS將有可能占據(jù)絕大多數(shù)的中高端存儲市場。

 

FC、SCSI和SAS的市場比例預(yù)測（來源：富士通）

 

對于用戶來說：單純比較硬盤并不一定是越貴的越好，關(guān)鍵是看是否適合自己的應(yīng)用。另外單純硬盤的硬盤接口協(xié)議也不是衡量一個(gè)存儲系統(tǒng)性能指標(biāo)的唯一要素，除了硬盤性能指標(biāo)以外，存儲系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，前端主機(jī)接口等性能指標(biāo)也同樣對存儲系統(tǒng)的整體性能影響巨大。如果需要應(yīng)用于I/O負(fù)載較輕的應(yīng)用比如文件共享、FTP、音頻存儲、數(shù)據(jù)備份等可以考慮基于SATA硬盤的陣列。如果I/O負(fù)載較重的FTP、VOD、EMAIL、Web、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，那么可以考慮基于SCSI/SAS硬盤的存儲系統(tǒng)；如果是較大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，硬盤數(shù)量需求巨大，考慮到目前SAS技術(shù)的不成熟，我們?nèi)匀煌扑]選用基于光纖硬盤的存儲系統(tǒng)。