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SFF规格说明

Many connectors’ solutions are developed and documented in the SFF Committee as SFF Specifications. Most are subsequently incorporated into standards or released as standards by organizations such as the EIA, ANSI, and IEC.

The following abridged list of SFF Specifications includes those referenced by the Serial Attach SCSI, Fibre Channel, Ethernet 802.3 and InfiniBand standards.

SAS
T10 Standard Rate/Channel SFF # Description Bandwidth
SAS 3.0 12Gbps   Will begin Fall 2009 4 x 12G = 48Gbps
SAS 2.1 6Gbps SFF-8643 Internal Mini SAS HD 4i/8i 4 x 6G = 24Gbps
SFF-8644 External Mini SAS HD 4x / 8x (managed cable)
SFF-8436 QSFP+ (managed cable) (38ckt iPass incorporated)
SFF-8087 Internal Mini SAS 4i
SFF-8088 20m Active Unmanaged Copper Cable
SFF-8088 External Mini SAS 4x
10m Passive Unmanaged Copper Cable
SFF-8086 Specified in SFF-8087 & 8088
  Stacked 8088 not in Spec
SFF-8486 Micro SAS 1.8″ HDD Plug / BP & Cable Receptacle
SAS 2.0 6Gbps SFF-8087 Internal Mini SAS 4i 4 x 6G = 24Gbps
SFF-8088 External Mini SAS 4x
  10m Passive Unmanaged Copper Cable
SFF-8086 Specified in SFF-8087 & 8088
  Stacked 8088 not in Spec
SFF-8482 SAS 2.5″ HDD Plug / BP & Cable Receptacle
SFF-8484 Internal SAS 4i
SFF-8470 External SAS 4x (LaneLink)
SAS 1.1 3Gbps SFF-8087 Internal Mini SAS 4i 4 x 3G = 12Gbps
SFF-8088 External Mini SAS 4x
  7m Unmanaged  Passive Copper Cable
SFF-8086 Specified in SFF-8087 & 8088
Stacked 8088 not in Spec
SFF-8482 SAS 2.5″ HDD Plug / BP & Cable Receptacle
SFF-8484 Internal SAS 4i
SFF-8470 External SAS 4x (LaneLink)
SAS 1.0 3Gbps SFF-8482 SAS 2.5″ HDD Plug / BP & Cable Receptacle 4 x 3G = 12Gbps
SFF-8484 Internal SAS 4i
SFF-8470 External SAS 4x (LaneLink)
 
Ethernet
Standard/Specification/MSA Rate/Channel SFF # Description Bandwidth
IEEE 802.3xx 100GBase-CR25 25Gbps TBD Not Started Yet 4 x 25 = 100Gbps
IEEE 802.3ba 100GBase-CR10 10Gbps SFF-8642 CXP 10 x 10G = 100Gbps
Stacked CXP – not in spec
IEEE 802.3ba 40GBase-CR4   SFF-8436 QSFP+ 4 x 10G = 40Gbps
    SFF-8442 Ganged QSFP – In Process  
    SFF-8444 Stacked QSFP – In Process  
QSFP MSA – no longer active   INF-8438 Superseded by SFF-8436 – REF  
IEEE 802.3xx 10GBase-CR   N/A Copper only – Call for interest 1 x 10G = 10Gbps
SFP+ Specifications 10Gbps SFF-8083 SFP+ Connector – In Process 1 x 10G = 10Gbps
    SFF-8431 SFP+ Electrical Spec  
    SFF-8432 IPF (SFP+) Form Factor (Plug/Module)  
    SFF-8433 IPF (SFP+) Ganged Cages – In Process  
    SFF-8443 IPF (SFP+) Stacked/Ganged Cages – In Process  
    SFF-8461 SFP+ Direct Attach Copper Cable – In Process  
XFP MSA   INF-8077i XFI  (Direct Attach Copper Cable & Optical) 1 x 10G = 10Gbps
IEEE 802.3ak 10GBase-CX4 2.5Gbps SFF-8470 CX4 / XAUI  (LaneLink) 4 x 2.5G = 10Gbps
X2 MSA   INF-8476i CX4 / XAUI  
XPAK MSA   INF-8475i CX4 / XAUI  
Xenpak MSA   INF-8474i CX4 / XAUI  
IEEE 802.3an 10GBase-T   N/A RJ 45 / 4TwPr (Cat 6A) 1 x 2.5G encoded = 10Gbps
IEEE 802.3ap Backplane Ethernet   N/A 10G Backplane Ref
IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet 1Gbps N/A RJ-45 / 4TwPr (Cat 5e) 1000Base-T  4 x 250M encoded = 1Gbps
 
Fibre Channel
T11 Standard Rate/Channel SFF# Description Bandwidth
FC-PI-5 16Gbps     TBD In Process 1 x 16G = 16Gbps
FC-PI-4 FCoE SFF-8431 SFP+ Specification 1 x 8G = 8Gbps
  8Gbps SFF-8083 SFP+ Connector  
    SFF-8432 IPF (SFP+) Form Factor (Plug/Module)  
    SFF-8433 IPF (SFP+) Ganged Cages – In Process  
    SFF-8443 IPF (SFP+) Stacked/Ganged Cages – In Process  
    SFF-8461 (SFP+)Direct Attach Copper Cable – In Process  
FC-PI-4 8Gbps SFF-8431 SFP+ Specification 1 x 8G = 8Gbps
    SFF-8083 SFP+ Connector  
    SFF-8432 IPF (SFP+) Form Factor (Plug/Module)  
    SFF-8433 IPF (SFP+) Ganged Cages – In Process  
    SFF-8443 IPF (SFP+) Stacked/Ganged Cages – In Process  
    SFF-8461 (SFP+) Direct Attach Copper Cable – In Process  
    SFF-8072 SCA-2 for FC Tape Apps  
FC-PI-3 4Gbps SFF-8421 HSSDC-2 1 x 4G = 4Gbps
    SFF-8424 Dual Row HSSDC2 (not part of PI-3)  
    INF-8074i SFP Transceiver  
    SFF-8084 SFP Connector – In Process  
    SFF-8072 SCA-2 for FC Tape Apps  
FC-PI-2 2Gbps SFF-8420 HSSDC-1 1 x 2G = 2Gbps
    INF-8074i SFP Transceiver  
    SFF-8084 SFP Connector – In Process  
    SFF-8072 SCA-2 for FC Tape Apps  
 
InfiniBand
InfiniBand* Trade Association Specification Rate/Channel SFF # Description Bandwidth
EDR   (Eight Data Rate)     Not started yet  
– TBD 20Gbps TBD   12 x 20G = 240Gbps
– TBD   TBD   4 x 20G = 80Gbps
QDR   (Quad Data Rate)        
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 6 10Gbps SFF-8642 CXP            12 x 10G = 120Gbps
      Stacked CXP – not in spec  
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 5   SFF-8436 QSFP+  (38ckt iPass incorporated) 4 x 10G = 40Gbps
    SFF-8442 Ganged QSFP – In Process  
    SFF-8444 Stacked QSFP – In Process  
QSFP MSA   INF-8438 Superseded by SFF-8436 – REF  
DDR   (Double Data Rate)        
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 6 5Gbps SFF-8642 CXP 12x 5G / 60Gbps
      Stacked CXP – not in spec  
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 5   SFF-8436 QSFP+  (38ckt iPass incorporated) 4x 5G / 20Gbps
    SFF-8442 Ganged QSFP – In Process  
    SFF-8444 Stacked QSFP – In Process  
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2   SFF-8470 LaneLink 4x 5G / 20Gbps
         
SDR   (Single Data Rate)        
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 6 2.5Gbps SFF-8642 CXP 12x 2.5G / 30Gbps
      Stacked CXP – not in spec  
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2.1 Annex 5   SFF-8436 QSFP+  (38ckt iPass incorporated) 4x 2.5G / 10Gbps
    SFF-8442 Ganged QSFP – In Process  
    SFF-8444 Stacked QSFP – In Process  
IBTA Arch. Vol. 2 Rel. 1.2   SFF-8470 LaneLink 4x 2.5G / 10Gbps

SAS、NL-SAS、SATA硬盘的比较

When you buy a server or storage array these days, you often have the choice between three different kinds of hard drives: Serial Attached SCSI (SAS), Near Line SAS (NL-SAS) and Serial ATA (SATA). Yes, there are other kinds of drives, such as Fibre Channel, but I’m focusing this article on the SAS/SATA question. Further, even though solid-state disks (SSD) can have a SAS or SATA interface, I’m not focused here on SSDs. I’m focusing solely on the devices that spin really, really fast and on which most of the world’s data resides.

So, what is the real difference between SAS, NL-SAS and SATA disks? Well, to be cryptic, there are a lot of differences, but I think you’ll find some surprising similarities, too. With that, let’s dig in!

SAS
SAS disks have replaced older SCSI disks to become the standard in enterprise-grade storage. Of the three kinds of disks, they are the most reliable, maintain their performance under more difficult conditions, and perform much better than either NL-SAS or SATA disks.

In reliability, SAS disks are an order of magnitude safer than either NL-SAS or SATA disks. This metric is measured in bit error rate (BER), or how often bit errors may occur on the media. With SAS disks, the BER is generally 1 in 10^16 bits. Read differently, that means you may see one bit error out of every 10,000,000,000,000,000 (10 quadrillion) bits. By comparison, SATA disks have a BER of 1 in 10^15 (1,000,000,000,000,000 or 1 quadrillion). Although this does make it seem that SATA disks are pretty reliable, when it comes to absolute data protection, that factor of 10 can be a big deal.

SAS disks are also built to more exacting standards than other types of disks. SAS disks have a mean time between failure of 1.6 million hours compared to 1.2 million hours for SATA. Now, these are also big numbers – 1.2 million hours is about 136 years and 1.6 million hours is about 182 years. However, bear in mind that this is a mean. There will be outliers and that’s where SAS’s increased reliability makes it much more palatable.

SAS disks/controller pairs also have a multitude of additional commands that control the disks and that make SAS a more efficient choice than SATA. I’m not going to go into great detail about these commands, but will do so in a future article.

NL-SAS
NL-SAS is a relative newcomer to the storage game, but if you understand SATA and SAS, you already know everything you need to know about NL-SAS. You see, NL-SAS is basically a merging of a SATA disk with a SAS connector. From Wikipedia: “NL-SAS drives are enterprise SATA drives with a SAS interface, head, media, and rotational speed of traditional enterprise-class SATA drives with the fully capable SAS interface typical for classic SAS drives.”

There are two items of import in that sentence: “enterprise SATA drives” and “fully capable SAS interface”. In short, an NL-SAS disk is a bunch of spinning SATA platters with the native command set of SAS. While these disks will never perform as well as SAS thanks to their lower rotational rate, they do provide all of the enterprise features that come with SAS, including enterprise command queuing, concurrent data channels, and multiple host support.

Enterprise/tagged command queuing. Simultaneously coordinates multiple sets of storage instructions by reordering them at the storage controller level so that they’re delivered to the disk in an efficient way.
Concurrent data channels. SAS includes multiple full-duplex data channels, which provides for faster throughout of data.
Multiple host support. A single SAS disk can be controlled by multiple hosts without need of an expander.
However, on the reliability spectrum, don’t be fooled by the acronym “SAS” appearing in the product name. NL-SAS disks have the same reliability metrics as SATA disks – BER of 1 in 10^15 and MTBF of 1.2 million hours. So, if you’re thinking of buying NL-SAS disks because SAS disks have better reliability than SATA disks, rethink. If reliability is job #1, then NL-SAS is not your answer.

On the performance scale, NL-SAS won’t be much better than SATA, either. Given their SATA underpinning, NL-SAS disks rotate at speeds of 7200 RPM… the same as most SATA disks, although there are some SATA drives that operate at 10K RPM.

It seems like there’s not much benefit to the NL-SAS story. However, bear in mind that this is a SATA disk with a SAS interface and, with that interface comes a number of benefits, some of which I briefly mentioned earlier. These features allow manufacturers to significantly simplify their products.

SATA
Lowest on the spectrum is the SATA disk. Although it doesn’t perform as well as SAS and doesn’t have some of the enterprise benefits of NL-SAS, SATA disks remain a vital component in any organization’s storage system, particularly for common low-tier, mass storage needs.

When you’re buying SATA storage, your primary metric is more than likely to be cost per TB and that’s as it should be. SAS disks are designed for performance, which is why they’re available in 10K and 15K RPM speeds and provide significant IOPS per physical disk. With SAS, although space is important, the cost per IOPS is generally just as, if not more, important. This is why many organizations are willing to buy speedier SAS disks even though it means buying many more disks (than SATA or NL-SAS) to hit capacity needs.

Summary
At a high level, SAS and SATA are two sides of the storage coin and serve different needs — SAS for performance and SATA for capacity. Straddling the two is NL-SAS, which brings some SAS capability to SATA disks, but doesn’t bring the additional reliability found with SAS. NL-SAS helps manufacturers streamline production, and can help end users from a controller perspective, but they are not a replacement for SAS.

以上为英文版内容,大致总结如下:
SAS的优势在于性能,SATA的优势在于容量,NL-SAS介于两者之间。

从并行SCSI到串行SCSI

SCSI (Small Computer System Interface) 常常称为并行 SCSI,它的历史差不多有 30 年了,已经很难满足当今 IT 环境的需求。因此,开发了串行连接 SCSI (Serial Attached SCSI,SAS) 来克服 SCSI 固有的局限性。本文主要介绍这两种接口之间的差异,说明 SAS 的优点。

简介

SCSI (Small Computer System Interface) 是一组用于在计算机和外部设备之间进行物理连接和传输数据的标准。这些标准定义命令、协议、电子接口和光学接口。SCSI 通常用在硬盘和磁带设备上,但是也可以用于许多其他设备,比如扫描仪、CD 和 DVD 驱动器。

SCSI(常常称为并行 SCSI)基于总线技术。它的历史差不多有 30 年了,已经很难满足当今 IT 环境的需求。例如,它的最高数据传输速度只有 320 MB/sec (Ultra320 SCSI),而且在共享的总线上连接的设备越多,性能就越差。企业 IT 需求日益复杂,SCSI 越来越不能满足需要了。

开发 Serial Attached SCSI (SAS) 的目的是满足传统的并行 SCSI 无法满足的 I/O 和直接连接存储需求。它提供与 SCSI 的逻辑兼容性,同时提供优于 SCSI 的可靠性、性能和可管理性。与并行 SCSI 一样,SAS 是一种用于在硬盘和磁带驱动器等计算机存储设备之间传输数据的技术。但是,SCSI 是多支路的,而 SAS 是点对点协议,支持比并行 SCSI 高得多的数据传输速度。它使用标准的 SCSI 命令集与 SAS 端设备交互。

SAS 协议由 International Committee for Information Technology Standards (INCITS) 的 T10 技术委员会开发和维护。

组件

典型的 SAS 系统由以下四个基本组件组成:

  • 发起者(Initiator)
  • 目标 (Target)
  • 服务交付子系统 (Service Delivery Subsystem)
  • 扩展器 (Expander)

发起者向目标设备发送设备服务和任务管理请求,并从目标设备接收对请求的响应。发起者可以是主板上的组件或附加的主机总线适配器。

目标包含逻辑单元和目标端口。它接收并处理设备服务和任务管理请求,然后向发送这些请求的发起者返回响应。目标设备可以是硬盘或磁盘阵列系统。

服务交付系统 (SDS) 是 I/O 系统的一部分。它在发起者和目标之间来回传输信息。一般情况下,SDS 由连接发起者和目标的线缆组成,可能包含扩展器。

扩展器是 SDS 的组成部分。它们协助 SAS 设备之间的通信。它们还帮助把多个 SAS 设备连接到单一发起者端口。

 

并行 SCSI 与 SAS

下表说明 SAS 和 SCSI 接口之间的主要差异:

并行 SCSI 与 SAS

并行 SCSI SAS
体系结构 并行,所有设备都连接到共享的总线。 串行,点对点,单独的信号路径。使用端口扩展器1执行散布(fan-out)。
性能 最大速度 320 MB/sec (Ultra320 SCSI)。性能随着连接共享总线的设备增加而衰退。跨整个多支路总线分享速度。 3.0 GB/sec,计划增加到 12.0 GB/sec。即使增加更多设备,性能也维持不变。
可伸缩性 每条线缆上的设备数受到每条通道上 SCSI ID 数(8、16 或 32)的限制。 最多 128 个设备。通过使用散布扩展器,可支持 16,384 个设备。
兼容性 与其他所有驱动器接口都不兼容。 与串行 ATA (SATA) 兼容。
最大线缆长度 总长度 12 米。可以使用 SCSI 中继器突破此限制,但是中继器比较贵。 每个单独的连接 8 米;整个域可以布置数千英尺的线缆。
线缆形式因素 过多的线缆会增加成本。 紧凑的连接器和线缆可以节省空间和成本。
热插拔功能 未优化。应该谨慎。 支持。
设备标识 手工设置;用户必须确保总线上没有 ID 号冲突。 在生产设备时设置全世界范围内惟一的 ID,可以惟一地标识设备;不需要用户操作。
终结 手工设置;用户必须确保正确地安装终结器。 单独的信号路径使设备在默认情况下包含终结;不需要用户操作。

1端口扩展器本质上是具有强大的处理器的交换机。

结束语

从最终用户的角度来看,SAS 提供企业级的健壮性,能够保护对兼容的 SCSI 软件和应用程序的投资。另外,因为它与 SATA (Serial Advanced Technology Attachment) 兼容,SAS 允许在 SAS 系统中使用直接连接存储设备。因为它基于串行接口,所以 SAS 允许增加设备支持。

DELL 2650、DELL 2850和DELL 2950服务器内存、硬盘规格及可否通用

DELL 2650服务器属DELL的第六代服务器,作为DELL出品的很经典的一款服务器,从2001年左右即上市,目前在部分机房仍能见到。
该型服务器拥有1个3.5英寸、1.44MB软盘驱动器,1个IDE CD或者DVD驱动器,有5个ULTRA3 SCSI硬盘槽位。
该型服务器拥有6个内存槽位,支持128MB、256MB、512MB、1GB的内存条,支持最小内存为256MB,最大内存为6GB,具体规格为72 位 ECC PC-1600 DDR SDRAM DIMM。

DELL 2850服务器属DELL的第八代服务器,于2004年左右上市。
该型服务器拥有1个3.5英寸、1.44MB软盘驱动器,1个IDE CD或者DVD驱动器,有6个ULTRA320 SCSI硬盘槽位。
该型服务器拥有6个内存槽位,支持256MB、512MB、1GB、2GB、4GB的内存条,支持最小内存256MB(即只插一根256MB内存条),最大内存为16GB,具体规格为144 位 ECC 带寄存器的 PC2-3200 DDR2 SDRAM DIMM。

DELL 2950服务器属第九代服务器,于2005年左右上市。
该型服务器拥有1个3.5英寸、1.44MB软盘驱动器,1个IDE CD或者DVD驱动器,支持6个3.5英寸SAS或者SATA硬盘驱动器,或者8个2.5英寸SAS硬盘驱动器。
该型服务器拥有8个内存槽位,支持256MB、512MB、1GB、2GB、4GB的内存条,支持最小内存512MB,最大32GB,具体规格为533 MHz 或 667 MHz 全缓冲 (FB) DDR2内存。

DELL 2650和DELL2850都采用SCSI硬盘,可以通用,DELL 2950采用SAS硬盘,不可通用,且它们内存也不可通用。

RAID优势及系统构成

RAID 及优势
RAID,即独立磁盘冗余阵列,是一种由多块磁盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块磁盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。
RAID可以分为硬RAID与软RAID,硬RAID是通过用硬件来实现RAID功能,比如各种RAID卡,还有主板集成RAID控制器的都是硬RAID。软RAID是通过用操作系统来完成RAID功能,比如在Linux操作系统下,用3块硬盘做的RAID5。本文要谈的RAID系统稳定性是特指硬RAID的稳定性。其有以下五大优势。
扩大了存贮能力。可由多个硬盘组成容量巨大的存贮空间。降低了单位容量的成本。市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘,因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。
提高了存贮速度。单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制,要更进一步提高一般比较因难,而使用RAID,则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作,因此整体速度有成倍地提高。
提高了可靠性。RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存贮,这种安全措施对于网络服务器来说非常重要。
提高了容错性。RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错,不会影响到整体的继续使用,高级RAID控制器还具有数据恢复功能。

RAID系统构成
RAID系统包括服务器、RAID卡、线缆、背板和硬盘五个部分。
在R A I D系统中,R A I D卡和背板是影响整个系统稳定性的两个关键因素。服务器作为核心设备给RAID
卡提供标准的接口,而线缆和硬盘属于业界的通用产品,一般不会对系统的稳定性造成影响。
由于RAID卡上布局布线的差异以及PCB板材阻抗控制,从RAID卡本身发出的SAS信号强度上会有一些差异。
一般来说SAS信号越强,可以支持的背板上SAS走线也越长。对于背板来说,SAS走线的长度和背板的类型以及背板上MiniSAS接口位置直接相关,背板上SAS走线太长容易引起SAS信号过度衰减从而造成RAID系统的不稳定。

SAS与SATA的区别

对于SAS和SATA技术来说,它们都面临着一个相同的问题。由于采用并行总行接口,传输数据和信号的总线是复用的,因此传输速率会受到一定的限制。如果要提高传输的速率,那么传输的数据和信号往往会产生干扰,从而导致错误。
SAS 和SATA的诞生
在这种情况下,串行(Serial)总行接口技术就应运而生。串行总线接口技术并不是并行技术的改进,而是一种完全崭新的总线架构。同ATA和SCSI相对应的是SATA(Serial ATA)和SAS(Serial Attached SCSI)两种技术,它们克服了原先并行总线接口技术中的不足。
串行总线接口以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中,数据线和信号线独立使用,并且传输的时钟频率保持独立,因此同以往的并行总线接口技术相比,串行总线的传输速率是并行的30倍。
SATA的出现扩展了原先的ATA技术,并且业界指定第一代SATA标准的峰值传输速率可达1.5G bps。随着SATA标准的不断完善,传输的速率会不断提高。业界估计,到2004年底,SATA硬盘基本上会取代原先的ATA硬盘,成为桌面PC,入门级服务器和网络存储系统底主要存储介质。
SAS技术可能读者不太熟悉,它是并行SCSI的改进技术,采用了串行的传输方式。SAS并不针对当今的主流市场,而是定位于高端的服务器市场。在系统中,每一个端口可以最多可以连接16256个外部设备,并且SAS采取直接的点到点的串行传输方式,传输的速率高达3Gbps。SAS的接口也做了较大的改进,它同时提供了3.5英寸和2.5英寸的接口,因此能够适合不同服务器环境的需求。
更重要的一点是,SAS接口和SATA接口完全兼容。这一特性给了整个系统更多的选择空间和适用范围,用户可以根据不同的需求和承受能力,选择SAS和SATA进行组合。
多层次兼容
·物理层
SAS连接接口和SATA接口完全兼容,SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中。从接口标准上而言,SATA是SAS的一个子标准,因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盘。但是SAS却不能直接使用在SATA的环境中,因为SATA控制器并不能对SAS硬盘进行控制。
在SAS和SATA这样的关系下,业界已经着手研究一种基于SAS的通用接口,在这种接口下,SAS和SATA可以完全兼容。
·协议层
SAS 由3种类型协议组成,根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行SCSI协议(SSP)用于传输SCSI命令;SCSI管理协议(SMP)用于对连接设备的维护和管理;SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。因此在这3种协议的配合下,SAS可以和SATA和部分 SCSI设备无缝结合。
兼容的优势
SAS 和SATA之间兼容性给普通用户,系统构建者和系统管理员带来诸多的好处。
对于系统构建者,在以往ATA和SCSI存储设备的选择上会考虑再三,因为不同的选择结果,会导致整个系统不同的架构。随着SATA和SAS的出现,系统构建者就完全没有这个问题。两者的兼容特性,SATA可以方便升级到SAS。这大大节省了以往ATA升级到SCSI的费用。
对于系统管理员,SAS和SATA的兼容性降低了原先的工作量。以往在安装硬盘时,ATA和SCSI的不同接口标准,需要对每块ATA和SCSI做相应的配置;而且一旦硬盘从系统中移除,管理员也要作出相应的调整。而SAS和SATA由于接口统一并且兼容,管理员并不要对每块硬盘做相应的配置。
获益最大的也许是我们普通用户,SAS和SATA的兼容节省了硬盘升级的费用,并且给了用户更多的选择余地。即使今后进行升级,只需购买SAS硬盘即可,整个系统无需改变。
随着数据中心对于存储的要求与日俱增以及萨班斯-奥克斯利法案 (Sarbanes Oxley) 与 HIPAA 等法规的相继出台,我们必须能够稳定可靠地定期备份与存取大量关键业务信息。IT 经理为寻求能以更低成本提供更高容量,同时又不牺牲可靠性或数据可用性的存储解决方案而寝食难安。
为了满足上述要求,近线企业磁盘阵列系统应运而生,其在阵列前端上保持了光纤通道 (FC) 基础局端以适应现有SAN,同时采用串行连接 SCSI (SAS) 与串行 ATA (SATA) 驱动的混合设计而摈弃了更昂贵的 FC 驱动器。这种混合技术系统不仅能够降低成本,同时还确保了 FC 存储系统实现的可用性、可管理性、数据完整性与功能性不受影响。基于 SATA 的存储解决方案能够理想地满足 “辅助存储”的特定工作负荷、容量以及成本要求,而基于 SAS 的存储解决方案则能提供与当前FC存储解决方案不相上下的高性能与高可靠性。
SAS 的优势
SAS 与并行 SCSI 及 FC 相比具有诸多优势。SAS 能够满足事务处理应用对于高频率、即时随机数据存取的要求,而这以前通常是由 FC 来实现的。SAS 还将并行 SCSI 业经验证的可靠性及功能性与串行技术的性能及设计优势融为一体,实现了高性能、高灵活性、可扩展性、可靠性以及可用性。另外,SAS 最大的优势或许在于其背板设计和协议接口允许在同一系统中采用 SAS 与SATA 两种驱动器。能够混合和匹配相关应用所需要的不同驱动器类型无论对集成商还是用户来说都是一种优势。
SAS 与 SATA 的兼容能力还允许系统集成商使用通用连接器及线缆来设计混合存储系统。SAS 向下兼容前代 SCSI 软件及中间件的能力同样使其可轻松将原有组件、主机以及驱动器融合到新的 SAS 拓扑中,无需启动新的培训,花费集成成本,或对原有软件进行修正。
SAS 还为物理设备提供了大地址范围、采用小连接器的长距离电缆以及与外部存储系统的连接性。SAS 扩展器硬件的功能就像一台用来简化大型外部存储系统的交换机。该系统能够以最小时延轻松得到扩展,而将带宽留给增大的工作负载。扩展器能够实现了高度灵活的存储拓扑,最多可混接 16256 个 SAS/SATA 驱动器。
对双端口磁盘驱动器的需求
SAS 支持众多配置,从而可为多主机和/或主机总线适配器提供磁盘驱动器存取,并在系统故障情况下可确保持续磁盘存取。借助 SAS,双端口器件可用于创建不存在单点故障的高可用性系统。由于可以利用扩展器将多个器件连接到多主机 (initiator),因此利用 SAS 还可以提高容错能力。SAS 扩展器通过与双端口驱动器结合使用或采用插转卡增加 SATA 驱动器的双端口功能,不仅可以简化冗余系统的设计,而且还可实现极高的容错能力与高可用性。
SAS 背板连接器具有SAS 端口 1与 SAS 端口 2两个信号群以及电源路径。SATA 背板连接器看起来与 SAS 连接器大同小异,但是其仅提供一个信号端口并且具有一个与 SATA 磁盘驱动器连接器的槽口相匹配的电键。SAS 背板连接器抛弃了此电键,转而采用针对第二个 SAS端口的信号(见下图)。由于不存在上述电键,SAS 背板连接器可以同时接纳 SAS 和 SATA 磁盘驱动器,而SATA背板连接器仅接纳 SATA 磁盘驱动器。
由于 SATA 驱动器仅提供一个端口,因此需要一个插转卡,以支持 SATA 驱动器的双端口功能。
插转卡可通过双主动多路复用器芯片来实现。该芯片支持驱动器侧与单端口 SATA 驱动器相连的 SATA 连接器以及插入 SAS 背板或中间背板的 SAS 连接器,从而为扩展器提供 2 个 SAS/STP 兼容的端口。这样,插转卡可提供 2 个从上游 SAS 扩展器接入每个单端口SATA HDD 的独立物理端口,从而通过两条独立路径实现了高可用性环境所要求的冗余性。
利用双主动多路复用器,两台主机均可通过各自的 SATA 接口独立访问单个 SATA 存储设备 。此时,LSI 双主动多路复用器可以使单端口 SATA 驱动器模拟双端口 SAS 功能。LSI 双主动多路复用器提供无缝双主机支持,几乎无任何开关延迟,同时还可透明地支持本机命令排序 (NCQ) 等增强型 SATA 驱动器功能。上述双端口 SAS 仿真可以从故障切换、集群和高可用性方面简化存储管理软件。
基于 SAS 的存储系统将并行 SCSI 业经验证的可靠性及功能性与串行存储技术的性能及设计优势融为一体,实现了高性能、灵活性、可扩展性、可靠性与可用性。由于 SAS 系统具有 SATA 串行传输接口,因此 SAS 可在同一阵列中提供混合 SAS 与 SATA 驱动器的灵活性,从而能够满足新一代企业存储需求。利用基于双主动多路复用器技术的插转卡为 SATA 驱动器提供双端口功能可以在低成本的近线存储应用中为基于 SAS 的系统提供一种成本更低、容量更高的选择。因此,众多基于 SAS 的新存储阵列设计将采用双主动复用器,作为企业 SATA 驱动器连接的首选架构。