SAS開啟企業級儲存串列時代
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2006-03-07 00:00
前言:
USB和IEEE 1394已經先後在PC以及消費電子中取得了成功,PCI Express也正循著推廣者的意願高速前進。此等景象無不透視著一個趨勢──“這是一個串列技術的時代”。Serial ATA早已開始行動並在PC儲存領域頗有斬獲;而Serial Attached SCSI定位於企業伺服器領域也姍姍啟動,站到了聚光燈下……
SAS就是Serial Attached SCSI的縮寫,即串列連接SCSI技術。2001年,由IBM、Compaq(現HP)、LSI Logic、Seagate以及Maxtor共同推出的SAS技術以其快速、靈活、可靠並且相容SATA硬碟的特性受到了儲存業界廣泛的關注。然而4年間市場上只是零星傳出SAS產品的發佈消息,讓人擔憂SAS技術會夭折。2003年,SAS 1.0標準正式通過ANSI認證,使得SAS真正進入實用階段。2005年SAS技術更是頻頻見諸媒體,成為討論熱點,業內人士也紛紛預測,2006-2010年將是SAS產品大行其道的時候。
企業級伺服器硬碟發展的總體趨勢是,儲存容量和性能逐步提高,同時價格和體積不斷下降。SAS技術正好迎合了這一市場趨勢。之所以如此講,是因為隨著伺服器被要求滿足不斷提高的系統和應用需求,平行技術無法回避信號終止限制、電纜與連接器反射、設備定址能力等問題,當前平行技術已經捉襟見肘,不堪重負了。為解決平行技術的種種弊端,串列介面技術應運而生。SAS是SCSI匯流排協定的串列標準,而SATA是ATA的串列標準。本篇文章將重點談談SAS技術。表1列出了SAS與其他3種介面技術的性能比較。
從表1我們可以看出,就性能而言SAS僅次於FC(Fiber Channel),而SAS所能支援的硬碟數量遠遠大於FC,更加適合於現在企業級伺服器對於儲存空間的要求。根據各方(諮詢公司以及生產商)估計,到2010年,目前的平行SCSI硬碟將會徹底被SAS硬碟所取代。
SAS:專為企業應用量身打造
可以說,SAS技術是專門為各種企業應用所設計。它提供了理想的效能、擴充性、彈性以及可靠度,適合應用於伺服器中直接連接儲存以及外接式儲存應用。LSI Logic記憶體事業群OEM市場總監Robin Wagner女士將SAS的優勢總結如下:
* 效能- 第一代SAS產品支援3Gb/s的資料傳輸率。由於SAS採用點對點架構,每個鏈路支援3Gb/s的專屬傳輸頻寬。許多SAS外部連結介面(例如像主機連結至JBOD或RAID子系統)屬於4倍寬的連結埠,是由四條實體鏈路組成一條連結線。4倍寬連結埠的優點反映在效能上,使每條實體鏈路的頻寬彙整成12 Gb/s的線路。加上全雙工的模式,一條SAS 4倍寬的連結埠能達到24 Gb/s的有效頻寬。SAS 2.5英吋的小型規格磁片亦具備相同的效能優勢。
* 擴充性- SAS技術的擴充彈性遠超過平行式SCSI的極限。搭配SAS擴充器,使用者可建構超過16,000部終端裝置的拓撲組態。這不僅代表儲存容量的擴充,運作效能亦能同步提高。每分鐘15,000轉速的SAS磁碟機能達到90MB/s的傳輸流量。在系統中擴增更多SAS磁碟機時,因每部磁碟機都有專屬的連結通道,使整體I/O流量可再提高90MB/s。當然,主機匯流排界面的限制也會影響其效能。
* 彈性- 如第一個問題所述,SAS控制器與擴充器可同時支援SAS與SATA磁碟機,OEM廠商僅需開發一款伺服器或儲存解決方案,就能滿足各種應用對於不同價位與效能的需求。若使用者的需求隨著時間而改變,採用相同的背板與連結器規格,就能簡化從SATA轉移至SAS磁碟機的流程,反之亦然。
* 可靠度- SAS技術承襲針對共用多重存取啟動(multi-initiator)環境的支持能力,配合叢集與容錯移轉作業的需要。此外,SAS磁片採用企業級磁片的設計規格,具備更高的旋轉震動容限、更好的錯誤校正功能、以及更長的平均故障間隔時間(MTBF),甚至比像是SATA這類桌上型磁碟機還要長久。SAS磁片亦採用雙連結埠設計,藉以排除單失效點的狀況。
SAS相容SATA標準實現市場最大化,成本最低化
如果說,以上的優勢還不足以讓SAS在今年成為炙手可熱的香餑餑的話,那麼可以說,“對SATA標準的相容”才真正讓其成為儲存行業各廠商力拼爭搶的主要原因!Robin Wagner女士認為,“在企業環境方面,SAS能夠為SATA帶來益處。在SAS問市以前,SATA僅被視為可在桌上型及工作站應用方面取代平行ATA的新技術。然而現在的SAS架構(控制器與擴充器)讓系統廠商能在入門級的企業環境中建置SATA磁碟機。它亦支援分層式的儲存環境,使SAS與SATA磁碟機可同時搭配使用。”
SAS(系統)相容SATA(週邊設備)的重大意義不言而喻。SAS的連接方式與目前廣為人知的SATA連接方式幾乎完全一樣。SAS控制器既能用於SAS硬碟也能用於SATA硬碟,因為他們所使用的連接電纜的物理與電氣性能完全一致,這樣,生產商就可以在產品中使用統一的、標準化的供電裝置、機箱以及支援設備。標準化所帶來的製造成本的降低,由於SAS介面同時支援SAS硬碟和SATA硬碟,這就意味著企業能夠混合使用兩種設備。這樣,企業可以在統一的物理架構之內針對不同應用來對硬碟進行整合,從而達到降低企業成本的目的。
SAS支援SATA設備,這樣的彈性讓系統研發業者能針對鎖定的應用開發出合適的磁碟機。SAS磁碟機較適合支援交易式、持續聯機的應用,這類應用需要更高的性能以及可靠度。SATA磁碟機則提供了較低的單位儲存容量成本,最適合應用於近線儲存與參考資料儲存(例如像電子郵件存檔、醫學影像、以及安全系統)。OEM廠商可先以SAS架構為基礎,設計一套伺服器或外部儲存子系統,再針對客戶需求加入合適的SAS或SATA磁碟機(或兩種磁片搭配使用),開發出適合的企業解決方案。
SAS適配器:
SAS適配器其實就類似於SCSI控制晶片,因為現在的主板上基本都沒有整合支援SAS的控制晶片,所以需要使用額外的擴充卡。
★LSI Logic
LSI最新支援SAS介面的硬碟卡去年8月在東京也已經開始銷售,型號為SAS3442X,採用伺服器主板常見的PCI-X介面。此款產品僅提供了1個SAS硬碟介面,附贈的資料線提供了4個擴充硬碟介面。
LSI去年9月則宣佈已開始向主要的OEM客戶供應LSI 3Gb/s串列SCSI(SAS)28和36埠擴展器IC樣品,該新品——LSISASx28和LSISASx36進一步拓寬了LSI在IC、HBA、MegaRAID卡以及SAS ROMB解決方案等領域業界領先的SAS產品線,也更增強了其作為技術創新者的市場地位。
★Adaptec
Adaptec不是第一個在市場上推出SAS產品的廠商,不過,Adaptec一出手就不凡,發佈了包括SAS HBA、RAID卡、內部儲存和外部子系統在內的最寬廣的SAS產品線。
去年年底,Adaptec同時推出了4塊板卡、1款軟體和兩個外部儲存陣列。串列連接SCSI 48300卡具有8個3.0Gb/s SAS/SATA埠,用於提高多媒體和I/O密集型應用的性能,提供RAID 0、1和10資料保護;
SAS硬碟廠商秀:
在希捷收購邁拓之前,邁拓已經推出了自己的SAS硬碟,而且還計畫發佈更高容量的產品,不過現在在SAS唱主角的也就只剩希捷了,而日立、富士通則只是推出了相關產品而無法大量供貨,這成為不少國內的系統廠商不敢貿然進入SAS市場的一個主要原因。
★希捷
Seagate在04年推出過兩款SAS硬碟,分別是Cheetah 15k.4和Savvio 10k.1,採用SAS介面,可以提高硬碟的性能,包括更強的系統穩定性以及總體而言更低的系統維護管理的開銷。值得一提的是Savvio 10k.1是一款2.5英吋硬碟。
去年年底,採用Serial Attached SCSI (SAS)介面介面,容量為37GB的希捷Cheetah 15K.4硬碟(型號:ST336754SS)終於上市,其馬達轉速高達15000RPM,內建8MB資料緩衝記憶體,平均搜尋時間為3.5毫秒。目前市面上看到的SAS硬碟基本都是希捷的Savvio,Cheetah還不多見。
★日立
去年下半年,日立公司最新的採用SAS和4Gb/s Fibre Channel(4GFC)介面的Ultrastar 15K147系列硬碟產品已經進入量產階段。日立的3.5英吋 Ultrastar 15K147硬碟提供了超高的性能,平均搜尋時間為3.3毫秒,平均潛伏週期2毫秒,馬達轉速15,000 rpm,內置16MB容量的緩衝記憶體,分別提供36GB、73GB、147GB三種不同容量版本。
★富士通
富士通美國分公司在SAS Plugfest 2004大會上展出了他們的小型架構(SFF)硬碟新品。
去年3月,富士通正式發佈了自己首款採用Serial Attached SCSI(SAS)規格的硬碟產品—MAV20xxRC,這也將是世界上第一款採用SAS規格的硬碟產品。該產品轉速為10,000 rpm,大小為2.5英吋,平均尋道時間為4ms、快取容量為8Mb、SAS傳送速度理論值達3Gbps,並且其工作時的耗電量僅為4.5W。首次推出的產品容量將為73Gb與36Gb兩種。
系統廠商關注SAS技術
IBM與HP已經開始在通路供應SAS硬碟做為伺服器配件。但SAS設備成本相對較高、SAS周邊設備市場尚未成熟,以及SAS技術在市場的接受度還不足夠,成為他們最大的擔憂。然而,各廠商又紛紛表示看好SAS的發展潛力。2006年對於他們而言,多少會在SAS領域有所動作。