SAS开启企业级存储串行时代

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  USB和IEEE 1394已经先后在PC以及消费电子中取得了成功,PCI Express也正循着推广者的意愿高速前进。此等景象无不透视着一个趋势——“这是一个串行技术的时代”。Serial ATA早已开始行动并在PC存储领域颇有斩获;而Serial Attached SCSI定位于企业服务器领域也姗姗启动,站到了聚光灯下……
  
  SAS就是Serial Attached SCSI的缩写,即串行连接SCSI技术。2001年,由IBM、Compaq(现HP)、LSI Logic、Seagate以及Maxtor共同推出的SAS技术以其快速、灵活、可靠并且兼容SATA硬盘的特性受到了存储业界广泛的关注。然而4年间市场上只是零星传出SAS产品的发布消息,让人担忧SAS技术会夭折。2003年,SAS 1.0标准正式通过ANSI认证,使得SAS真正进入实用阶段。2005年SAS技术更是频频见诸媒体,成为讨论热点,业内人士也纷纷预测,2006-2010年将是SAS产品大行其道的时候。
  企业级服务器硬盘发展的总体趋势是,存储容量和性能逐步提高,同时价格和体积不断下降。SAS技术正好迎合了这一市场趋势。之所以如此讲,是因为随着服务器被要求满足不断提高的系统和应用需求,并行技术无法回避信号终止限制、电缆与连接器反射、设备寻址能力等问题,当前并行技术已经捉襟见肘,不堪重负了。为解决并行技术的种种弊端,串行接口技术应运而生。SAS是SCSI总线协议的串行标准,而SATA是ATA的串行标准。本篇文章将重点谈谈SAS技术。表1列出了SAS与其他3种接口技术的性能比较。
  


  从表1我们可以看出,就性能而言SAS仅次于FC,而SAS所能支持的硬盘数量远远大于FC,更加适合于现在企业级服务器对于存储空间的要求。根据各方(咨询公司以及生产商)估计,到2010年,目前的并行SCSI硬盘将会彻底被SAS硬盘所取代。
  SAS:专为企业应用量身打造
  


  
  可以说,SAS技术是专门为各种企业应用所设计。它提供了理想的效能、扩充性、弹性以及可靠度,适合应用于服务器中直接连接存储以及外接式存储应用。LSI Logic储存器件事业群OEM市场总监Robin Wagner女士将SAS的优势总结如下:
  ● 效能——第一代SAS产品支持3Gb/s的数据传输率。由于SAS采用点对点架构,每个链路支持3Gb/s的专属传输频宽。许多SAS外部连结接口(例如像主机连结至JBOD或RAID子系统)属于4倍宽的连结埠,是由四条实体链路组成一条连结线。4倍宽连结埠的优点反映在效能上,使每条实体链路的频宽汇整成12 Gb/s的线路。加上全双工的模式,一条SAS 4倍宽的连结埠能达到24 Gb/s的有效频宽。SAS 2.5英寸的小型规格磁盘亦具备相同的效能优势。
  ● 扩充性——SAS技术的扩充弹性远超过平行式SCSI的极限。搭配SAS扩充器,使用者可建构超过16,000部终端装置的拓扑组态。这不仅代表储存容量的扩充,运作效能亦能同步提高。每分钟15,000转速的SAS磁盘驱动器能达到90MB/s的传输流量。在系统中扩增更多SAS磁盘驱动器时,因每部磁盘驱动器都有专属的连结通道,使整体I/O流量可再提高90MB/s。当然,主机总线接口的限制也会影响其效能。
  ● 弹性——如第一个问题所述,SAS控制器与扩充器可同时支持SAS与SATA磁盘驱动器,OEM厂商仅需开发一款服务器或储存解决方案,就能满足各种应用对于不同价位与效能的需求。若使用者的需求随着时间而改变,采用相同的背板与连结器规格,就能简化从SATA转移至SAS磁盘驱动器的流程,反之亦然。
  ● 可靠度——SAS技术承袭针对共享多重存取启动(multi-initiator)环境的支持能力,配合丛集与容错移转作业的需要。此外,SAS磁盘采用企业级磁盘的设计规格,具备更高的旋转震动容限、更好的错误校正功能、以及更长的平均故障间隔时间(MTBF),甚至比像是SATA这类桌上型磁盘驱动器还要长久。SAS磁盘亦采用双连结端口设计,借以排除单失效点的状况。
  
  SAS兼容SATA标准实现市场最大化,
  成本最低化
  
  如果说,以上的优势还不足以让SAS在今年成为炙手可热的香饽饽的话,那么可以说,“对SATA标准的兼容”才真正让其成为存储行业各厂商拼力争抢的主要原因!Robin Wagner女士认为,“在企业环境方面,SAS能够为SATA带来益处。在SAS问市以前,SATA仅被视为可在桌上型及工作站应用方面取代并行ATA的新技术。然而现在的SAS架构(控制器与扩充器)让系统厂商能在入门级的企业环境中建置SATA磁盘驱动器。它亦支持分层式的储存环境,使SAS与SATA磁盘驱动器可同时搭配使用。”
  SAS(系统)兼容SATA(外围设备)的重大意义不言而喻。SAS的连接方式与目前广为人知的SATA连接方式几乎完全一样。SAS控制器既能用于SAS硬盘也能用于SATA硬盘,因为他们所使用的连接电缆的物理与电气性能完全一致,这样,生产商就可以在产品中使用统一的、标准化的供电装置、机箱以及支持设备。标准化所带来的制造成本的降低,由于SAS接口同时支持SAS硬盘和SATA硬盘,这就意味着企业能够混合使用两种设备。这样,企业可以在统一的物理架构之内针对不同应用来对硬盘进行整合,从而达到降低企业成本的目的。
  SAS支持SATA设备,这样的弹性让系统研发业者能针对锁定的应用开发出合适的磁盘驱动器。SAS磁盘驱动器较适合支持交易式、持续联机的应用,这类应用需要更高的性能以及可靠度。SATA磁盘驱动器则提供了较低的单位储存容量成本,最适合应用于近线储存与参考数据储存(例如像电子邮件存盘、医学影像、以及安全系统)。OEM厂商可先以SAS架构为基础,设计一套服务器或外部储存子系统,再针对客户需求加入合适的SAS或SATA磁盘驱动器(或两种磁盘搭配使用),开发出适合的企业解决方案。
  
  SAS适配器:
  SAS适配器其实就类似于SCSI控制芯片,因为现在的主板上基本都没有集成支持SAS的控制芯片,所以需要使用额外的扩展卡。
  


  
  ★LSI Logic
  LSI最新的支持SAS接口的硬盘卡去年8月在东京也已经开始销售,型号为SAS3442X,采用服务器主板常见的PCI-X接口。此款产品仅提供了1个SAS硬盘接口,附赠的数据线提供了4个扩展硬盘接口。
  LSI逻辑去年9月则宣布已开始向主要的OEM客户供应LSI 3Gb/s串行SCSI(SAS)28和36端口扩展器IC样品,该新品——LSISASx28和LSISASx36进一步拓宽了LSI逻辑在IC、HBA、MegaRAID卡以及SAS ROMB解决方案等领域业界领先的SAS产品线,也更增强了其作为技术创新者的市场地位。
  


  主要的产品特性包括:用于网络安全应用及启动设备功能的基于物理层的分区(phy-based zoning for network security applications and initiator functionality),如自动检测和自动配置(self-discovery and self-configuration)。该产品主要通过一个ARM处理器实现处理及扩展SAS功能。LSI逻辑目前正积极进行在客户端的产品演示工作。
  LSISASx28 和 x36扩展器IC为内、外部 SEP提供了一个通用的可编程模块,便于产品开发及客户的无缝移植(seamless customer migration)。此外,还可以为客户降低向后兼容LSISASx12 和LSISASx12A外部SEP接口的风险。这两种高端口数扩展器每个端口都支持1.5和3Gb/s SATA和SAS的数据传输速率,并提供了一种灵活、可升级、高性能的解决方案。大量的测试已验证了该SAS扩展器 IC 和LSI逻辑的其他SAS元器件产品完全的互操作性。
  LSI逻辑新的高端口数扩展器建立在业界最完善的SAS产品线基础上,该产品线包括12端口扩展器、4和8端口PCI-X及PCI Express控制器IC,LSISAS1078 PCI Express到片上SAS RAID(RAID-on-Chip)解决方案、HBA、MegaRAID适配器卡以及ROMB解决方案。
  根据最新的报道,LSI逻辑(LSI Logic)公司已经于出货LSI 3Gb/s SAS(Serial Attached SCSI)36端口和28端口扩展器(expander)的量产单元。
  
  


  ★Adaptec
  Adaptec不是第一个在市场上推出SAS产品的厂商,不过,Adaptec一出手就不凡,发布了包括SAS HBA、RAID卡、内部存储和外部子系统在内的最宽广的SAS产品线。
  去年年底,Adaptec同时推出了4块板卡、1款软件和两个外部存储阵列。串行连接SCSI 48300卡具有8个3.0Gb/s SAS/SATA端口,用于提高多媒体和I/O密集型应用的性能,提供RAID 0、1和10数据保护;
  串行连接SCSI RAID 4800SAS和4805SAS控制器是高性能8端口SAS RAID卡,可通过PCI-X(4800SAS)或PCIe(4805SAS)主机接口安装到服务器,并且都支持SAS或SATA硬盘,配置了128MB带ECC保护的DDR2 DRAM和标准的RAID 0、1、1+0、5和50功能,控制器核心采用Adaptec RAID Code(ARC),提供增强型数据保护并简化包括热插拔、热备、RAID类别转换、在线容量扩展和优化磁盘利用在内的众多RAID功能的维护;
  


  335SAS是高可靠、带4个可热插拔3.5英寸硬盘仓的内部存储柜,可接入SAS和SATA硬盘,包括一个小巧的CD-ROM仓,具有理想的性能和可靠性,每个SAS或SATA Ⅱ RAID控制器卡可支持最多两个存储柜;
  SANbloc 5000f RAID子系统是FC-SAS外部存储解决方案,适用于DAS或SAN,提供高性能输入输出,可安装SAS硬盘作为高可靠的主存储,或接入SATA硬盘提供经济有效的存储容量,也可以在同一系统中混接两种硬盘,并可通过SANbloc S50 JBOD获得容量扩充,支持SMI-S和Microsoft VDS等行业软件标准;
  


  SANbloc S50 JBOD是高性能SAS-SAS JBOD产品,可用作DAS、基于主机的RAID阵列,或作为Adaptec SANbloc 5000f的扩展存储,支持SAS或SATA硬盘。
  
  SAS硬盘厂商秀:
  在希捷收购迈拓之前,迈拓已经推出了自己的SAS硬盘,而且还计划发布更高容量的产品,不过现在在SAS唱主角的也就只剩希捷了,而日立、富士通则只是推出了相关产品而无法大量供货,这成为不少国内的系统厂商不敢贸然进入SAS市场的一个主要原因。
  


  ★希捷
  Seagate在04年推出过两款SAS硬盘,分别是Cheetah 15k.4和Savvio 10k.1,采用SAS接口,可以提高硬盘的性能,包括更强的系统稳定性以及总体而言更低的系统维护管理的开销。值得一提的是Savvio 10k.1是一款2.5英寸硬盘。
  去年年底,采用Serial Attached SCSI (SAS)接口界面,容量为37GB的希捷Cheetah 15K.4硬盘(型号:ST336754SS)终于上市,其电机转速高达15000RPM,内建8MB数据缓存,平均搜寻时间为3.5毫秒。目前市面上看到的SAS硬盘基本都是希捷的Savvio,Cheetah还不多见。
  
  ★前迈拓
  迈拓被收购之前推出过两款很经典的Atlas 10K V和Atlas 15K II,这两款硬盘还曾经获奖,而业界第一款300GB的高容量SAS硬盘——Atlas 10K V也是迈拓的杰作。
  Atlas 15K II和 Atlas 10K V在型号上就已经标出了各自的硬盘转数,分别是15000RPM和10000RPM,而两款硬盘都采用了双通道SAS接口,使企业存储系统的可用性更高。
  
  ★日立
  去年下半年,日立公司最新的采用SAS和4Gb/s Fibre Channel(4GFC)接口的Ultrastar 15K147系列硬盘产品已经进入量产阶段。日立的3.5英寸 Ultrastar 15K147硬盘提供了超高的性能,平均搜寻时间为3.3ms,平均潜伏周期2ms,马达转速15,000 rpm,内置16MB容量的缓存,分别提供36GB、73GB、147GB三种不同容量版本。
  
  ★富士通
  富士通美国分公司在SAS Plugfest 2004大会上展出了他们的小型架构(SFF)硬盘新品。
  去年3月,富士通正式发布了自己首款采用Serial Attached SCSI(SAS)规格的硬盘产品—MAV20xxRC,这也将是世界上第一款采用SAS规格的硬盘产品。该产品转速为10,000 rpm,大小为2.5英寸,平均寻道时间为4ms、快取容量为8Mb、SAS传送速度理论值达3Gbps,并且其工作时的耗电量仅为4.5W。首次推出的产品容量将为73Gb与36Gb两种。
  
  系统厂商关注SAS技术
  
  从记者收集到的资料来看,IBM与HP已经将SAS硬盘作为服务器选件向渠道供应。而国内的众多厂商的产品在市面上仍未见踪影。SAS设备成本相对较高、SAS周边设备市场尚未成熟,以及SAS技术在国内的接受度还不足够成为他们最大的担忧。然而,各厂商又纷纷表示看好SAS的发展潜力。2006年对于他们而言,多少会在SAS领域有所动作。
  
  表3:各系统厂商对于SAS技术的看法
  
  IBM:SAS技术将在高端应用中出现
  作为SAS技术的发起人之一的IBM对于SAS技术的态度已经很明朗了。其高端4路以上服务器产品都宣布支持SAS接口硬盘。(X366、X460宣布只支持SAS硬盘!)IBM不否认SAS技术尚处于推广阶段,然而从技术层面来看,SAS技术已经很成熟,IBM看好其未来的前景。
  
  HP:Ultra 320 SCSI将逐步让位于SAS盘
  同为SAS技术发起者之一的HP的市场脚步则走得比较谨慎。从HP的产品线来看,其4路、2路服务器都已经有支持SAS硬盘的产品出现,但是Ultra 320 SCSI硬盘仍然是HP的市场重心。HP方面表示,Ultra 320 SCSI仍是市场主流,不过在未来两年内,随着SAS硬盘以及控制芯片价格的进一步降低以及市场推广力度的加大,Ultra 320 SCSI硬盘将会逐步让出市场,由SAS接管。
  
  联想:SAS服务器市场2006年开始升温
  联想从2004年便开始关注SAS硬盘市场,不过当时整体SAS市场发展不明朗。因此,今年联想暂时不会推出相关接口服务器产品。2006年上半年为配合Intel双核至强平台的发布,联想会在2路服务器产品中支持SAS硬盘。预计,2006年下半年将会是SAS接口服务器市场的升温阶段。
  
  曙光:周边设备的支持必不可少
  目前SAS技术相关产品种类必较少,许多产品尚处于研发测试阶段比如SAS扩展器、控制卡都没有实现批量供货,且用户接受SAS技术也需要时间。因此,曙光对于SAS服务器的推广比较谨慎。曙光认为,SAS硬盘的问世将根据市场发展情况而定,需要更多的厂商共同来推动这个市场。
  
  浪潮:SAS太贵,期待其降价之后推出产品
  浪潮一直关注SAS硬盘的发展动向,据悉该公司针对SAS接口服务器的内部测试早已经结束,不过鉴于产品价格以及硬盘和周边产品未形成成熟市场的缘故,浪潮尚未对外正式发布产品。浪潮公司的丁煜表示,“影响硬盘性能的瓶颈不在接口速度,而在于硬盘内部的数据传输速度。所以在内部数据传输速度尚未得到解决,而新品价格又比较昂贵的情况下,用户很难接受。只有当SAS硬盘和SCSI硬盘价格相差不大的时候,SAS产品才较容易被市场接受。”据悉,浪潮将会在2006年上半年推出SAS接口服务器产品。
  
  方正:等待市场进一步成熟
  方正认为,SAS技术尚存在很多细节问题没有解决;对于SAS技术,方正还处于测试评估阶段;SAS硬盘供货不足;广大用户对于SAS技术接受度还不高,在这些问题没有解决之前,方正暂时没有打算启动SAS产品。不过,SAS肯定是未来的发展方向,方正早在2003年便开始关注SAS技术,并期待市场的进一步成熟。
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