ＳＡＳ照耀ＳＣＳＩ前进之路
时间：2020-07-29 08:03:57 来源：天一资源网 本文已影响 人 
ＳＡＳ照耀ＳＣＳＩ前进之路
今年在企业级存储中出现的两大技术倾向让长期以来扮演配角的SCSI终于翻身了。简单地讲，这两大技术倾向是：接口标准向串行SCSI（Serial Attatched SCSI，简称SAS）转移；小型2.5英寸硬盘会进入企业级存储领域，并将促使3.5英寸硬盘逐渐淡出。
串行SCSI为企业数据存储平台提供了更加灵活的选择方案，而2.5英寸串行SCSI更是体现出了良好的性能，同时还比较省电。
自2001年5家存储企业――IBM、Compaq(现HP)、LSI Logic、Maxtor及Seagate共同成立SAS工作组以来，SAS以其快速、灵活、可靠并同时兼容SATA硬盘的特性受到存储和服务器厂商的极大重视，我们看到不断有厂商零零星星地推出基于SAS的产品，但SAS在3年多的时间里并没有得到广泛的应用。一段时间，人们甚至怀疑SAS只是昙花一现。但今年的一切景象宣告，SAS不但不会像流星瞬间划过，还将在企业级计算中大行其道。中国惠普公司产品经理刘宏程为此说道：“SAS之所以没能在前几年应用起来，主要是由于一些技术规格还没有完善，到今年的上半年，SAS 1.0才真正达到实用阶段。”
此外，2.5英寸硬盘借助于SAS技术的普及，在企业级领域将促使目前流行的3.5英寸产品渐渐淡出。从长远来看，这就意味着数据中心能够在不增加占地空间的情况下提高设备的存储容量，而对刀片服务器来说，从此可以配置性能更加优越的SCSI硬盘来取代IDE硬盘。此外，硬盘体积缩小之后耗电量也将随之降低，数据传输速度则会增加，磁盘阵列的整体性能将因此而提高。
从各个厂商反馈而来的信息表明，无论是服务器厂商，还是存储厂商都摩拳擦掌地准备在今年的下半年推出他们各自的SAS产品。Seagate在这方面表现最积极，早在一年前就推出了SAS硬盘，Maxtor在今年的5月底也有了两款SAS硬盘，现在就等着看系统厂商的动作了。日前记者了解到Adaptec将在近期发布基于SAS的芯片、板卡、RAID卡及外置磁盘柜等产品，而HP也在今年的不同场合宣布将于下半年推出新的SAS产品并于2006年将全部服务器和存储系统支持SAS。IBM 系统部eServer x系列品牌经理王卫平也告诉记者：“前一段时间，我们还认为SAS是将来的发展趋势，现在看来，SAS技术的应用已经开始了。最新的x460和即将发布的另一款x系列服务器都会提供SAS的支持。”
Optimus Solution咨询公司存储架构研究部门的负责人Greg Hartzog说：“硬盘的总体趋势是，存储容量和性能逐步提高，同时价格不断下降。” SAS技术正是迎合了这一市场趋势。
据各方(咨询公司以及生产商)估计，到2008或者2010年，目前的并行SCSI硬盘将会彻底被SAS硬盘取代。
更快更灵活的接口技术――SAS
之所以会诞生SAS的技术，根本原因在于当前的并行SCSI技术走到了极限，尤其是在传输速度方面。表1列出了SAS与其他3种接口技术的性能比较。
注：就性能而言，SAS仅次于光纤通道技术，而SAS所能支持的硬盘数量大大多于光纤通道。
从表1中，我们可以看到SAS所表现出的一些性能优势，以下将详细分析SAS为什么会成为服务器和存储厂商近期追逐的热点。
SAS优势1：兼容SATA
向SAS的过渡将极大地改变硬盘和系统的连接方式――也就是硬盘和服务器主板的连接方式或者硬盘和阵列机柜中主机总线控制器之间的连接方式。新的连接方式和目前广为人知的SATA连接方式几乎完全一样，这恰恰是精心设计的结果。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和电气特性完全一致。来自Optimus的Hartzog表示，正是由于上述原因，生产商才能在产品中使用统一的供电装置、机箱以及支持设备，从而降低制造成本以及产品价格。
IBM公司磁盘存储产品的市场经理Craig Butler说道：“由于既能用于服务器又能用于磁盘阵列，因此(SAS硬盘的)产量将会非常高，相应地，价格也会比较便宜。”
标准化带来了制造成本的降低，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这两种设备。企业可以在统一的物理架构内对这两种面向不同应用的硬盘进行整合――针对高性能、高吞吐量的软件应用，使用SAS硬盘；而对于性能要求不高、需要长时间读写硬盘的软件应用(比如备份和流媒体)则可以选择SATA硬盘。
但是，SCSI商业联盟主席Harry Mason(他还是芯片组制造商LSI Logic公司的工业市场经理)表示，如果真的要混合使用这两种硬盘，必须对它们的封装进行专门设计，否则混合使用时可能会出现一些问题。由于SAS和SATA这两种硬盘内马达的转动方式不同，引起的震动也不同，这会引起磁盘阵列机柜的震动。存储设备管理员可不想看到同时装有SAS和SATA的磁盘阵列机柜震得满地打转，因此设备制造商必须对阵列机柜进行专门设计以减轻震动。为此，记者也采访了国内在存储领域的专业人士，国内一些人认为，在一个磁盘阵列柜中同时装入SAS和SATA硬盘不会造成太大的问题，因为即使都是SATA硬盘，转速也不见得一样，而且目前的存储系统制造商大都在设计上考虑了这方面的问题。
还有一个问题需要解决，有些接口能够同时支持这两种硬盘，但是有的接口只支持一种。为了防止用户将SAS硬盘连接到只能支持SATA硬盘的接口上，SAS电缆上需要有一个塑料凸起，以防用户插错。SATA电缆既能插入SATA接口，也能插入SAS接口。
需要说明的一点是，反过来不可以，即SAS硬盘不可以插入SATA接口。
根据IBM Butler先生的说法，由于SAS接口能够同时支持SATA和SAS硬盘，因此“构建分层存储系统将会更加容易。”由于两种硬盘的接口相同、连接电缆相同，机架也相同，因此企业可以非常轻松地配置SATA硬盘来从事备份和存档工作，而配置SAS硬盘从事其他工作。接口通用还意味着制造商能够提供一个“整体成本都较低的完整产品线。” Butler认为，企业应该更多地使用分层存储系统。
SAS优势2：可连接的硬盘数量急剧增大
SAS另一个优势是基于它的串行技术。现有基于并行技术的SCSI接口允许在一条电缆上最多连接15部硬盘，但在实际应用中，电缆提供的带宽不足以维持这么多硬盘同时运行。使用SAS接口后，每个端口所能提供的地址空间(也就是能连接的硬盘数量)将增加到4032个(在不使用扩展器的情况下)，即使FC(光纤通道)也仅仅能提供127个。
由于硬盘的连接都是串行的，避免了因带宽有限而造成硬盘无法同时使用。目前使用的并行SCSI则会因带宽拥挤导致某些硬盘访问失败。过去之所以采用并行技术是因为可以并行传输较多的数据。但是随着串行技术以及相应控制器的不断发展，其传输性能已经可以比拼甚至超过并行技术，因此成为业界的宠儿，如Infiniband、USB、FC以及以太网都是串行技术的具体应用。
SAS小档案
SAS是Serial Attached SCSI的缩写，即串行连接SCSI。2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI逻辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组，其目标是定义一个新的串行点对点的企业级存储设备接口。2003年5月，SAS 1.0规范正式出台并提交给ANSI(American National Standards Institute，美国国家标准协会)讨论，同年9月SAS 1.0正式通过ANSI认证。
如今，主流的服务器存储接口标准(企业级应用中的SCSI和低成本的ATA)都依赖于数据流的并行传输。随着人们对服务器系统各方面的要求不断提高(包括数据传输速度和可靠性)，并行技术无法回避的各种问题，如信号终止限制，电缆和连接器的反射，信号扭曲和串音，以及设备寻址能力等问题都成为提高数据传输性能的障碍。
并行SCSI接口技术广泛应用于企业级存储，ATA接口技术则主要被大量用于PC产品。SAS是SCSI总线协议的串行标准，同样SATA是ATA的串行标准。为保护用户投资，SAS规范也兼容了SATA，这使得SAS的背板可以兼容SAS和SATA两类硬盘。而背板生产厂家也不需要为SCSI和SATA标准分别设计不同的产品，同时也减少了设计时布线的复杂度和PCB板的层数，因此降低了成本。系统集成商也不需要为给客户配置不同硬盘而采购不同的背板和线缆。
目前，SAS接口速率为3G(b/s)，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6G甚至12G的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。作为并行SCSI的下一代技术，SAS将为存储应用提供更高的可靠性和扩展性，以及更好的性价比。
SAS优势3：数据传输速率高
SAS目前的数据传输速率为3GB/s，未来有望突破这一性能瓶颈。业内人士普遍认为，并行技术的数据传输速率已经达到极限。根据SCSI商业联盟的预测，最初(2001年)SAS设备的传输速率为300MB/秒，2008年时将达到6GB/秒，而到2010年时则会提高到12GB/秒。
SAS还添加了对双端口的支持，即为一个硬盘提供两个连接，它可以用于故障排除，同时还能用于RAID控制器，FC就使用了这种设计。
由于SAS硬盘的适应性比较好，同时传输速度也得到提高，因此它适宜于构建大型高容量高性能的磁盘阵列系统。Butler说，对性能要求最高的应用领域将继续被FC设备占领(在这些应用领域中，用户注重FC的高性能，而不太在意它较高的成本)，除此之外，在其他应用领域中SAS将逐步取代FC。
来自LSI Logic公司的Mason表示，SAS还能在近线存储中找到用武之地。用户可以将多台SAS设备(阵列或者SAS硬盘)通过SAS到SAS的方式直接连接起来，而不需要将其放到本地SAN(存储区域网)中，也不需要与其他应用共享网络带宽。Mason认为，通过这种方式建立起来的SAS近线存储可以作为SAN系统的辅助，而不是取代SAN。IBM的Butler也有类似观点，他认为SAS可以用于双节点的外部存储机群。
制造商表示，SAS将首先应用于服务器市场，目前服务器都使用SCSI接口，因为SCSI硬盘性能较好，可靠性较高。而SAS进一步提高了性能和可靠性，而且制造商生产服务器级SAS设备时可以使用和PC一样的芯片组和连接器，从而降低了生产成本。IBM公司的Butler表示，SAS硬盘到2006年时将会成为服务器上的标准配置。HP也在各种场合表示，在2006年将全部服务器和存储产品支持SAS。但是，由于很多企业不会一下子将全部服务器升级，因此配备SAS硬盘的服务器要想普需要经过一段时间。
进入企业级的微型硬盘――2.5英寸硬盘
除了SAS接口技术，服务器还将从SCSI的另外一个发展趋势中获益，即小型化的企业级SCSI硬盘。2.5英寸硬盘比3.5英寸硬盘具有如下优势：耗电量少、发热量小以及更加出色的性能。其根本原因在于2.5英寸硬盘磁头移动的距离比较短，在大吞吐量应用中性能优势会表现的比较明显。
硬盘体积缩小还有另外一个优点。正如来自LSI Logic的Mason所说，有了2.5英寸SAS硬盘后，刀片式服务器也可以使用高性能高可靠性的SCSI技术，而不必再使用性能和可靠性较差的2.5英寸ATA硬盘。2.5英寸ATA硬盘主要针对笔记本电脑进行设计，以往刀片服务器不得不使用它来节省空间、降低功耗。
“刀片式服务器中的空间比较小，必须使用2.5英寸硬盘，”来自IBM的Butler说。有了2.5英寸的SAS硬盘，刀片式服务器将在性能和可靠性等方面受益匪浅。
关于磁盘阵列，来自Optimus的Hartzog表示，中级磁盘阵列可能会率先采用SAS硬盘。多数中级磁盘阵列体积为19英寸，如果安装3.5英寸硬盘，可以装14部，但是如果安装2.5英寸硬盘，则可以装30部。
LSI Logic的Mason也说：“体积较小是一大优势。2.5英寸SAS必将引人注目，并在和其他产品和技术的竞争中脱颖而出。”
虽然制造商可以用2.5英寸SAS硬盘生产出体积较小的磁盘阵列，或者在保持磁盘阵列柜体积的前提下提高其总容量，但是希捷公司的Castaldini却认为，3.5英寸硬盘在未来几年中将继续存在。因为目前没有2.5英寸的企业级SATA硬盘，而想要在一个存储阵列中混合使用SAS和SATA硬盘，制造商必须使用同样尺寸的硬盘，也就是3.5英寸硬盘。另外一个原因是，2.5英寸SATA硬盘的每千兆存储容量的成本目前仍然比3.5英寸产品高。来自IBM的Butler表示，两者的价格必须比较接近时，2.5寸产品才会得到普遍的应用。
不管怎么说，看起来风平浪静的硬盘市场正处在轰轰烈烈之前的跃跃欲试。虽然硬盘终结的观点时隐时现，但是硬盘仍然挺立在市场上，并且其存储密度的提升速度超过了摩尔定律定义的半导体密度的提升速度。不久之后，企业级SCSI硬盘就将在易用性、可靠性和低成本等方面带给我们新的惊喜。
如果将现有并行SCSI升级到SAS，是否会给我带来很多麻烦？
虽然SCSI技术正在经历从并行到串行的变化，但是企业并不必为升级担忧，也不必对新设备的管理工作心存顾虑。因为SAS硬盘所使用的指令集与SCSI相同，而SCSI指令集和外部接口仍然没有改变，企业不需要对存储架构进行调整。
“企业不需要做什么工作，”希捷公司企业级存储产品经理Franco Castaldini说，“他们不需要剥离中间件，也不用重组存储管理工作。”
需要注意的是，传统的并行SCSI硬盘和SAS并不兼容，因此用户可能要一段时间内在DAS和SAN中混合使用这两种SCSI硬盘，直到并行SCSI若干年后自动退出历史舞台。中国惠普公司的刘宏程产品经理告诉记者，用户不需要一下子都换成SAS硬盘，可以同时使用目前的并行SCSI(如普遍使用的Ultra320 SCSI)和SAS硬盘。来自EMC的Krone也讲道，两种SCSI硬盘并存的含义是指，他们可以互相替代，以利于故障排除，也可以用来对阵列进行重组，通过搭配两种不同的硬盘来减少阵列机柜的数量。
iSCSI与SAS有什么关系吗？
存储设备制造商在推广SAS以及2.5英寸硬盘的同时，他们也在推广iSCSI。iSCSI与SAS以及并行SCSI又是什么关系？事实上，iSCSI并不是SCSI，和SCSI技术的革新也没什么关系。
iSCSI其实是一种外部连接标准，用来连接存储系统，类似于FC(光纤通道)或者红外线。iSCSI使用以太网进行数据传输，也就是将存储管理命令进行封装，通过TCP/IP进行传输。ATA、SCSI以及FC存储系统都可以使用iSCSI连接。(FC既是一种外部连接技术，也是一种专门的磁盘技术，与iSCSI类似，FC也能连接各种类型的磁盘系统。)
这就意味着，企业必须评估iSCSI的特点(iSCSI从本质上说一种廉价的SAN连接方法，性能略差)，并将其与SAS以及2.5英寸硬盘进行对比。iSCSI的主要优点是连接成本比较低。
SAS――廉价的高端备份方案
SCSI不仅仅用于磁盘，而且可以用于磁带，但是用户对SAS在磁带存储方面的应用关注很少。希捷公司的Franco Castaldini表示，目前还没有磁带存储设备制造商参加SCSI商业联盟关于SAS的测试活动。
Optimus Solutions公司的咨询师Greg Hartzog认为，SAS非常适合于磁带库，因为SAS电缆比较长而且更加灵活。他说，他的客户对那种外部直连式磁带库比较感兴趣，他们可以用来进行部门备份或者其他类型的本地备份。LSI Logic公司的Harry Mason也同意这种观点，他说，磁带库在大多数企业中都需要使用FC(光纤通道)连接，因为磁带库不像磁盘那样连接到后台系统上，而是通过电缆进行连接。
但是，FC磁带控制器的价格高达1000美元，因此企业部署这种系统时必然会三思而后行，而SAS磁带设备将在价格方面具有明显优势。
目前很多磁带设备制造商对SAS已表现出浓厚的兴趣。原因之一在于，SCSI协议非常适合机械式的磁带系统。而SAS以SCSI为基础，电缆连接方面将更加灵活。
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