6Gb/s SAS推動存儲技術發展

6Gb/s SAS市場目前正處于全面發展的鼎盛時期。現在服務器的主板紛紛采用6Gb/s SAS器件或RAID控制器，支持SATA和SAS驅動器連接的SAS擴展器也在存儲系統和驅動器設備領域獲得了大量部署。SAS可保護原有中間件投資，它正快速改變著主流服務器市場，并成為領先的企業存儲互聯技術。從3Gb/s SAS到6Gb/s SAS新增了標準化分區和擴展器發現等增強型企業級功能，這些新添加的改進功能將有助于開辟全新的市場和應用領域，從而推動SAS進一步向高可用性存儲解決方案的方向發展。

向企業領域發展

自加密驅動器(SED)和端到端數據保護（通常稱為T10 DIF）等增強技術雖然并非SAS所獨有，但它們正通過6Gb/s SAS組件和產品的大量部署而加速推廣。此外，不同來源的高容量SAS驅動器憑借其在分層存儲環境中的架構優勢也將對企業SATA驅動器提出挑戰。總之，SAS具備的這些優勢以及廣泛的產品線必然會持續支持SAS的進一步發展。

SAS除了作為基本的服務器存儲連接技術之外，驅動器的外形大小，以及產品的豐富性、高可用性、與SATA的共存性以及價位優勢等因素，都有助于SAS成為外部NAS或SAN連接型存儲子系統的重要選擇方案，而這部分細分市場此前一直由光纖通道（FC）驅動器所占據。向外部子系統領域的發展使SAS成為多種云和分層存儲環境中外設連接功能的首選技術。

性能擴展

顯然，性能是6Gb/s SAS的重要優勢。性能改善不僅體現為傳輸速率翻倍，更體現在協議和架構方面的改進。此外，第二代SAS產品的時延顯著縮短，這主要歸功于各種器件和組件的驅動器、固件和硬件性能的大幅提升。6Gb/s SAS RAID控制器可輕松支持200個乃至更多的驅動器，還能提供超過2.5GB/s的RAID連續帶寬性能，從而全面超越3Gb/s SAS的讀寫吞吐量。

此外，如前所述的擴展器發現等架構增強性能，可減少主機軟件工作的開銷，并將發現功能分配給擴展器網絡承擔，從而大幅減少配置大中型SAS所需的消息發送流量。

第一代SAS使供應商能在多用戶、多處理系統以及采用虛擬機的系統中進行磁盤驅動器分區。不過，這種早期方案受到廠商技術的制約。6Gb/s SAS可通過擴展器和SAS交換機設計，為驅動器分區提供標準化機制。SAS交換機其實就是用于可擴展SAS部署的專業化擴展器實施方案，可改進SAS存儲的整體可擴展性、可服務性、可管理性以及可用性。見圖1所示。

6Gb/s SAS的高傳輸速率與通過SAS交換機實現的整合端口帶寬功能完美結合，可為我們帶來一款可共享的低成本存儲系統，從而實現出色的性能水平。下面的有效傳輸速率會根據實施方案的不同而有所差異，同時也受到主機服務器、CPU、SAS HBA/控制器、JBOD供應商以及HDD的影響，尤其會受到用于支持中等構建水平所需的SAS鏈路數量的影響。

見圖2所示，測試設置：

● 6個服務器（每個主機兩個HBA）連接到4個JBOD對，每個JBOD對有24個HDD，采用SAS交換機。

● 多個白盒服務器/單Intel Xeon 5520；

● 多個6Gb/s SAS HBA；

● 多個6Gb/s SAS JBOD（4個JBOD對）；

● 一個6Gb/s SAS交換機；

● IOmeter 2006，客戶端/服務器配置；

● IO隊列深度為8。

結果：

（性能受連接到JBOD的共享SAS端口數量的影響）

● 突發最大值為9600MB/s；

● 理論最大值（考慮系統開銷）為8400MB/s#12316;8600MB/s；

● 讀取速度為7820MB/s；

● 寫入速度為8069MB/s。

這些共享存儲系統廣泛應用于數據庫、數據倉庫、交換服務器、預/后視頻處理和制作、媒體流、安全、科學分析和安防監控等領域。這種高性能數據共享模型能以相當低的價位為商業解決方案帶來真正的企業級功能。

低時延SAS

支持非易失性存儲

當然，性能對支持SSD等新型低時延存儲設備至關重要。SSD作為數據緩存技術目前被廣泛采用，正成為整個分層存儲鏈中的重要組成部分。無論是數據庫應用還是數據挖掘、數據倉庫、視頻制作、流媒體，或是各種其他低時延應用，非易失性存儲器解決方案都能在極高的工作負載要求下改進系統的響應時間。

如前所述，我們為了提升SAS性能，已經做了大量工作，并降低了協議時延。SSD I/O性能通常由通道數量以及NAND組件自身時延所決定。即便如此，SAS供應商仍在為進一步降低SAS時延而加大投入，以確保在后續低時延存儲解決方案中不會出現時延瓶頸。

HBA控制器解決方案對軟件和固件進行了調節，能夠充分發揮低時延驅動器(SSD)的優勢，從而將RAID 5 I/O的性能從20萬次隨機IOPS提升到超過45萬次的水平。

隨著平均響應時間已降至不到200微秒，在目前的6Gb/s SAS技術下，已完全可以推出針對1K隨機讀取工作負載且超出1M IOPS的系統。

圖3展示了SAS I/O的現有性能以及性能發展的保守估計，所有這些優勢都可確保SAS繼續成為HDD、SSD和其他非易失性存儲解決方案的前沿存儲架構技術。

SCSI在滿足業界性能要求的同時還繼續保持經過驗證的企業級SAS技術的優勢，這將有助于保持SCSI在新型存儲架構領域的前沿地位。

SAS將繼續發展

隨著數據創建和保存需求的不斷提升，以及標準化分區和發現技術對6Gb/s SAS可擴展性的改進，高效連接存儲支架之間的存儲設備通常需要更長的連接距離，同樣，在物理存儲部署選項中提供更高的靈活性也需要較長的連接距離。

為了解決上述問題，可使用有源銅線延長SAS互連產品之間的連接距離，連接長度可超過20米。近期舉辦的SAS產品兼容性測試組織（plugfest）的活動證實：大型系統構造采用多條有源線纜在8個分離擴展器組成的網絡中進行串聯，即使連接距離長達100米也能確保系統的可靠性。這種技術為SAS服務器和子系統提供了更長的連接距離，顯著改變了解決方案的格局，從而能夠更好地滿足結構擴展的需求。

隨著連接距離的進一步擴大以及擴展選項的進一步豐富，SAS已成為有效的主機互連選擇。這些使用案例對距離的要求雖然不是很高，但需要具備同類最佳的性能，而且要實現DAS的低成本和簡便性。因此，SAS可在眾多不同市場中與iSCSI和FC展開有效的競爭。

SAS幾乎在所有企業存儲領域都站穩了腳跟。增強型的企業功能已將SAS從設備連接方案轉變為一種重要的存儲互連結構，可在分層存儲解決方案中發揮重要作用。

新一代SAS設備將隨著行業的發展進一步提升性能和擴展性，將實現12Gb/s的傳輸速率；光學連接和有源銅線連接；可提升系統可用性和可服務性的布線管理；實施多端口SAS，為部署高級SSD解決方案的系統構建人員增加可用的系統帶寬。

雖然存儲技術的未來發展方向還不明確，但SAS將繼續推進高級存儲架構的發展，同時保護原有投資。SCSI和SAS技術不僅沒有被無數次的市場變革所淘汰，而且還會繼續快速向前發展。這種由技術改進和完善的發展策略作為堅實后盾的強韌生命力已成為SCSI/SAS的重要特質，并且在可預見的未來還將一如既往地繼續保持這一優勢。

圖1 用于在SAS連接主機之間共享多擴展器存儲單元的SAS交換機

圖3 6Gb/s SAS可為低時延(SSD)存儲設備提供業界最佳性能

作者簡介

Harry Mason，LSI公司行業市場總監，負責LSI與行業協會和聯盟的合作事務，支持存儲技術標準的開發。他擁有近30年的半導體從業經驗，同時是SCSI行業協會（STA）主席和光纖通道行業協會（FCIA）董事會成員，在這兩個位置上任職都已超過10年。他曾參與了眾多的業界標志性事件，包括業界第一款PCI元器件、NCR微電子進入商用半導體市場，以及在銷售渠道發布LSI的主機適配卡等。