Poređenje SCSI, SAS i SATA interfejsa. Razlika između SAS i SATA sas konektora

U savremenim računarskim sistemima, SATA i SAS interfejsi se koriste za povezivanje glavnih čvrstih diskova. U pravilu, prva opcija odgovara kućnim radnim stanicama, druga - serverskim, tako da se tehnologije ne natječu jedna s drugom, ispunjavajući različite zahtjeve. Značajna razlika u cijeni i skladišnom prostoru ostavlja korisnike da se pitaju kako se SAS razlikuje od SATA i traže kompromise. Da vidimo ima li smisla.

SAS(Serial Attached SCSI) je serijski interfejs uređaja za skladištenje dizajniran oko paralelnog SCSI za izvršavanje istog skupa instrukcija. Koristi se prvenstveno u serverskim sistemima.

SATA(Serial ATA) je serijski interfejs za razmenu podataka zasnovan na paralelnom PATA (IDE). Koristi se u kući, kancelariji, multimedijalnim računarima i laptopima.

Ako govorimo o HDD-u, onda, unatoč različitim tehničkim karakteristikama i konektorima, nema kardinalnih odstupanja između uređaja. Povratna jednostrana kompatibilnost omogućava povezivanje diskova na serversku ploču i jedan po jedan i preko drugog interfejsa.

Vrijedi napomenuti da su obje opcije povezivanja stvarne za SSD-ove, ali značajna razlika između SAS-a i SATA-a u ovom slučaju bit će u cijeni pogona: prva može biti deset puta skuplja uz uporedivu zapreminu. Stoga je danas takva odluka, ako nije neuobičajena, onda je dovoljno izbalansirana i namijenjena je brzim podatkovnim centrima na korporativnom nivou.

Poređenje

Kao što već znamo, SAS se koristi u serverima, SATA u kućnim sistemima. U praksi to znači da više korisnika istovremeno pristupa prvom i rješava mnoge probleme, dok se ovim drugim bavi jedna osoba. Shodno tome, opterećenje servera je mnogo veće, tako da diskovi moraju biti dovoljno otporni na greške i brzi. SCSI protokoli (SSP, SMP, STP) implementirani u SAS omogućavaju da se više I/O procesuira istovremeno.

Direktno za HDD, brzina pristupa je određena prvenstveno brzinom rotacije vretena. Za desktop sisteme i laptopove, 5400 - 7200 RPM je neophodno i dovoljno. Shodno tome, gotovo je nemoguće pronaći SATA drajv sa 10.000 RPM (osim ako ne pogledate seriju WD VelociRaptor, dizajniranu, opet, za radne stanice), a sve gore je apsolutno nedostižno. SAS HDD vrti najmanje 7200 RPM, 10000 RPM se može smatrati standardom, a 15000 RPM je dovoljan maksimum.

Smatra se da su serijski SCSI diskovi pouzdaniji i imaju veći MTBF. U praksi, veća stabilnost se postiže kroz funkciju kontrolne sume. SATA diskovi, s druge strane, pate od "tihih grešaka" kada su podaci djelimično upisani ili oštećeni, što dovodi do pojave loših sektora.

Glavna prednost SAS-a - dva dupleks porta, koji omogućavaju da se jedan uređaj poveže preko dva kanala - radi i za toleranciju grešaka u sistemu. U ovom slučaju, razmjena informacija će se odvijati istovremeno u oba smjera, a pouzdanost je osigurana Multipath I/O tehnologijom (dva kontrolera osiguravaju jedan drugog i dijele opterećenje). Red označenih komandi je dubok do 256. Većina SATA diskova ima jedan poludupleksni port, a dubina NCQ reda nije veća od 32.

SAS interfejs pretpostavlja upotrebu kablova dužine do 10 m. Na jedan port se preko ekspandera može povezati do 255 uređaja. SATA je ograničen na 1m (2m za eSATA) i podržava samo jednu point-to-point vezu.

Izgledi za dalji razvoj - koja razlika između SAS-a i SATA-a se također prilično oštro osjeća. SAS interfejs dostiže propusnost od 12 Gbps, a proizvođači najavljuju podršku za brzine prenosa podataka od 24 Gbps. Najnovija revizija SATA se zaustavila na 6 Gb/s i neće se razvijati u tom pogledu.

SATA diskovi imaju vrlo atraktivnu cijenu u smislu cijene od 1 GB. U sistemima u kojima brzina pristupa podacima nije kritična, a količina pohranjenih informacija velika, preporučljivo je koristiti ih.

sto

SAS	SATA
Za serverske sisteme	Uglavnom za desktop i mobilne sisteme
Koristi SCSI skup naredbi	Koristi ATA skup komandi
Minimalna brzina vretena HDD 7200 RPM, maksimalna - 15000 RPM	Minimalno 5400 RPM, maksimalno 7200 RPM
Podržava tehnologiju provjere kontrolne sume prilikom pisanja podataka	Veliki procenat grešaka i loših sektora
Dva duplex porta	Jedan poludupleks port
Podržan višeputni I/O	Veza od tačke do tačke
Red naredbi do 256	Red naredbi do 32
Mogu se koristiti kablovi do 10 m	Dužina kabla ne veća od 1 m
Propusnost sabirnice do 12 Gb/s (u budućnosti - 24 Gb/s)	6 Gb/s protok (SATA III)
Cijena pogona je veća, ponekad značajno	Jeftinije u smislu cijene po GB

U ovom članku bacimo pogled na budućnost SCSI i pogledamo neke od prednosti i nedostataka SCSI, SAS i SATA.

Zapravo, pitanje je malo složenije od jednostavne zamjene SCSI sa SATA i SAS. Tradicionalni paralelni SCSI je isprobano i testirano sučelje koje postoji već dugo vremena. Trenutno, SCSI nudi veoma brzu brzinu prenosa podataka od 320 megabajta u sekundi (Mbps) koristeći najsavremeniji Ultra320 SCSI interfejs. Pored toga, SCSI nudi širok spektar mogućnosti, uključujući naredbu-oznaku čekanja (metod optimizacije I/O komandi za povećanje performansi). SCSI čvrsti diskovi su pouzdani; na kratkoj udaljenosti, možete uzastopno povezati do 15 uređaja povezanih na SCSI vezu. Ove karakteristike čine SCSI odličnim izborom za produktivne desktope i radne stanice, do i uključujući servere preduzeća, danas.

SAS čvrsti diskovi koriste SCSI skup komandi i slični su po pouzdanosti i performansama SCSI diskovima, ali koriste serijsku verziju SCSI interfejsa na 300 MB/s. Iako nešto sporiji od 320MB/s SCSI, SAS interfejs je sposoban da podrži do 128 uređaja na većim udaljenostima od Ultra320 i može proširiti do 16.000 uređaja po kanalu. SAS čvrsti diskovi nude istu pouzdanost i brzinu rotacije (10.000-15.000) kao SCSI diskovi.

SATA diskovi su malo drugačiji. Tamo gdje SCSI i SAS diskovi daju prioritet performansama i pouzdanosti, SATA diskovi ih žrtvuju u korist dramatičnog povećanja kapaciteta i uštede troškova. Na primjer, SATA disk trenutno ima kapacitet od 1 terabajta (TB). SATA se koristi tamo gdje je potreban maksimalni kapacitet, kao što je sigurnosna kopija podataka ili arhiviranje. SATA sada nudi veze od tačke do tačke brzinom do 300 Mb/s, i lako nadmašuje tradicionalni paralelni ATA interfejs na 150 Mb/s.

Pa šta se dešava sa SCSI? Radi odlično. Problem sa tradicionalnim SCSI-jem je taj što se upravo bliži kraju svog životnog veka. Paralelni SCSI interfejs, koji ima brzinu od 320 Mb/s, neće moći da radi znatno brže na trenutnim dužinama SCSI kabla. Za poređenje, SATA diskovi će dostići 600 MB/s u bliskoj budućnosti, SAS planira dostići 1200 MB/s. SATA diskovi takođe mogu raditi sa SAS interfejsom, tako da se ovi diskovi mogu istovremeno koristiti u nekim sistemima za skladištenje podataka. Potencijal za povećanu skalabilnost i performanse prijenosa podataka daleko premašuje potencijal SCSI. Ali SCSI neće uskoro napustiti scenu. Vidjet ćemo SCSI na malim i srednjim serverima još nekoliko godina. Kako se hardver ažurira, SCSI će se sistematski zamijeniti SAS/SATA diskovima za brže i lakše povezivanje.

Serverski diskovi visokih performansi za kritične aplikacije rijetko dolaze u fokus IT publikacija. Nije ni čudo, jer smo više fokusirani na masovne kupce nego na sistem administratore i dobavljače serverskog hardvera. U međuvremenu, testiranje hard diskova servera je čak važnije od testiranja hard diskova za desktop računare, iz nekoliko razloga. Prvo, zbog veće cijene pogona i veće osjetljivosti serverskih zadataka na performanse. Nakon masovne proliferacije SSD uređaja, razlike između desktop drajvova su prestale da budu od velike važnosti, a na serveru je zamena HDD-a SSD-om daleko od uvek preporučljiva. Iz prve proizilazi sljedeća okolnost: HDD za desktop ili kućni NAS može se lako odabrati prema njegovim osnovnim tehničkim karakteristikama (volumen, brzina vretena, kapacitet ploče). U slučaju serverskog HDD-a, mnogo ovisi o optimizaciji firmvera, što se manifestira u složenom opterećenju i, shodno tome, zahtijeva posebne testove za hvatanje ovih karakteristika. Konačno, na velikim skalama, odnos performansi i snage pogona dolazi u igru.

Odabir tvrdih diskova za preduzeća definitivno je postao lakši u posljednjih nekoliko godina. Fibre Channel i SCSI modeli su prestali da se proizvode. Diskovi su podijeljeni u dvije klase: modeli u 3,5-inčnom obliku su ograničeni na brzinu rotacije od 7200 o/min, imaju SAS ili SATA sučelje - možete birati i dizajnirani su za pohranjivanje "hladnih" podataka (približno skladištenje) . Pogoni sa brzinom od 10.000-15.000 o/min koriste SAS sučelje i većina njih je prešla na 2,5-inčni faktor forme (SFF - Small Form Factor), što vam omogućava da povećate broj vretena po jedinici u stalku. Samo HGST još uvijek ima 15K drajvova u 3,5-inčnom obliku sa portovima za Fibre Channel.

Već sada stalno obraćamo pažnju na skoro linearne diskove u SATA konfiguraciji, ali SAS/SCSI test je prvi put objavljen na 3DNews.

⇡ Učesnici testiranja

U poređenju su učestvovali sljedeći uređaji:

• HGST Ultrastar C10K1800 1,8 TB (HUC101818CS4200);
• HGST Ultrastar C15K600 600 GB (HUC156060CSS200);
• Seagate Savvio 10K.6 900 GB (ST900MP0006);
• Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1,2 TB (ST1200MM0017);
• Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5 600 GB (ST600MP0035);
• Toshiba AL13SEB 900 GB (AL13SEB900);
• Toshiba AL13SXB 600 GB (AL13SXB600N);
• WD VelociRaptor 1TB (WD1000DHTZ).

Za razliku od desktop i NAS hard diskova, SAS diskovi se međusobno ne razlikuju mnogo. Svi učesnici:

a) dostupni su u obliku od 2,5 inča sa debljinom od 15 mm;

b) imaju dva SAS porta za povećanje tolerancije greške;

c) pripremljen za 24/7 rad u telekomunikacionom reku;

d) omogućiti korisniku da konfiguriše veličinu sektora za snimanje dodatnih metapodataka;

e) karakterišu isti pokazatelji pouzdanosti (MTBF, broj ciklusa parkiranja glave);

f) Prodaje se uz petogodišnju garanciju proizvođača.

Za testiranje su odabrani modeli maksimalne zapremine u odgovarajućim lenjirima. Predstavljeni su proizvodi svih kompanija koje proizvode HDD, sa jednim izuzetkom. Iscrpili smo sve mogućnosti da dobijemo WD Xe drajv na testu (osim što smo ga kupili za mnogo novca), a nedavno je ovaj brend nestao sa korporativne web stranice Western Digital-a - po svemu sudeći, ukida se. Kao rezultat toga, od svih pogona sa brzinom rotacije vretena od 10-15 hiljada o/min, WD ima samo VelociRaptor - u stvari, derivat WD Xe, ali sa SATA sučeljem. Uključili smo VelociRaptor kao saradnika tako da je WD nekako bio zastupljen u recenziji. Naravno, ne može se smatrati 100% zamjenom za SAS diskove, ali dosta servera radi na SATA diskovima, tako da se VelociRaptor također može koristiti. Osim toga, gledajući s druge strane, bilo koji od SAS drajvova može se koristiti u radnoj stanici sa odgovarajućim Host Bus Adapterom (HBA) umjesto VelociRaptor-a, što također opravdava učešće ovog pogona na današnjem testu.

Proizvođač	HGST	HGST	Seagate	Seagate	Seagate	Toshiba	Toshiba	Western digital
Serije	Ultrastar C10K1800	Ultrastar C15K600	Savvio 10K.6	Enterprise Performance 10K HDD v7	Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5	AL13SEB	AL13SXB	VelociRaptor
Broj modela	HUC101818CS4200	HUC156060CSS200	ST900MM0006	ST1200MM0017	ST600MP0035	AL13SEB900	AL13SXB600N	WD1000CHTZ / WD1000DHTZ
Form factor	2,5 inča	2,5 inča	2,5 inča	2,5 inča	2,5 inča	2,5 inča	2,5 inča	3,5 / 2,5 inča
Interfejs	SAS 12 Gbps	SAS 12 Gbps	SAS 6 Gb/s	SAS 6 Gb/s	SAS 12 Gbps	SAS 6 Gb/s	SAS 6 Gb/s	SATA 6Gb/s
Dual-port	Da	Da	Da	Da	Da	Da	Da	br
Kapacitet, GB	1 800	600	900	1 200	600	900	600	1000
Konfiguracija
Brzina rotacije vretena, o/min	10 520	15 030	10 000	10 000	15 000	10 500	15 000	10 000
Gustina snimanja podataka, GB / ploča	450	200	300	300	200	240	ND	334
Broj ploča / glava	4/8	3/6	3/6	4/8	3/6	4/8	ND	3/6
Veličina bafera, MB	128	128	64	64	128	64	64	64
Veličina sektora, bajtovi	4096-4224	512-528	512-528	512-528	4096-4224	512-528	512-528	512
Performanse
Max. kontinuirana brzina sekvencijalnog čitanja, MB/s	247	250	195	195	246	195	228	200
Max. održiva sekvencijalna brzina pisanja, MB/s	247	250	195	195	246	195	228	200
Brzina brzog snimanja, čitanje/pisanje, MB/s	261	267
Interna brzina prijenosa podataka, MB/s	1307-2859	1762-3197	1440-2350	1440-2350	ND	ND	ND	ND
Prosječno vrijeme traženja: čitanje/pisanje, ms	3,7/4,4	2,9/3,1	ND	ND	ND	3,7/4,1	2,7/2,95	ND
Vrijeme traženja od staze do staze: čitanje / pisanje, ms	ND	ND	ND	ND	ND	0,2/22	ND	ND
Vrijeme traženja punog poteza: čitanje / pisanje, ms	7,3/7,8	7,3/7,7	ND	ND	ND	ND	ND	ND
Pouzdanost
MTBF (srednje vrijeme između kvarova), h	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	1 400 000
AFR (godišnja stopa neuspjeha),%	ND	0,44	0,44	0,44	0,44	ND	0,44	ND
Broj ciklusa parkiranja glave	600 000	600 000	ND	ND	ND	ND	600 000	600 000
fizičke karakteristike
Potrošnja energije: mirovanje / čitanje-upisivanje, W	5,4/7,6	5,8/7,5	3,9/7,8	4,6/8,1	5,3/8,7	3.9 / ND	5,0/9,0	4,2/5,8
Tipičan nivo buke: mirovanje / pretraga	34/38 dBA	32/38 dBA	30 dBA / ND	31 dBA / ND	32,5 / 33,5 dBA	30 dBA / ND	33 dBA / ND	30/37 dBA
Maksimalna temperatura, °C: disk uključen / disk onemogućen	55/70	55/70	60/70	60/70	55/70	55/70	55/70	55/70
Otporan na udarce: disk uključen (čitanje) / disk isključen		30 g (2 ms) - pisanje / 300 g (2 ms)	25 g (2 ms) / 400 g (2 ms)	25 g (2 ms) / 400 g (2 ms)	25 g (2 ms) / 400 g (2 ms)	100 g (1 ms) / 400 g (2 ms)	100 g (1 ms) / 400 g (2 ms)	30 g (2 ms) / 300 g (2 ms)
Ukupne dimenzije: D × V × G, mm	101 × 70 × 15	100 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15/147 × 102 × 26
Težina, g	220	219	212	204	230	240	230	230/500
Garantni rok, godine	5	5	5	5	5	5	5	5
Prosječna maloprodajna cijena, rubalja *	161 000	36 000	20 000	26 900	49 600	17 800	24 100	14 000 / 12 600

⇡ Opis učesnika testa

HGST Ultrastar C10K1800 1.8TB (HUC101818CS4200)

Ovo je najkapacitetniji disk u najnovijoj 10K HGST liniji. Ultrastar C10K1800 serija je izvanredna na nekoliko načina. Modeli koji završavaju na S420x postižu kapacitet od 450 GB po ploči zahvaljujući visokoj gustini snimanja sa 4K sektorskim formatiranjem (nativna ili 512-bajtna emulacija sektora). Dakle, disk drži do 1,8 TB, a sekvencijalna brzina čitanja/pisanja dostigla je nivo HDD klase od 15 hiljada obrtaja u minuti.

Ostatak linije se sastoji od diskova od 512-528 bajta sa manje izvanrednim performansama i veličine do 1,2 TB.

Svi modeli u liniji C10K1800 imaju takozvanu medijsku keš memoriju. Na nekoliko mjesta na površini ploča istaknuta su područja koja služe kao nepromjenjivi keš. Umjesto da prenosi podatke u traženi sektor, glava za upisivanje diska ih izbacuje u najbližu oblast za keširanje, a u neaktivnom disku se premješta na željenu lokaciju.

Inače, ovo je najskuplji disk na testu, samo fantastično skup - u proseku 161 hiljada rubalja u moskovskim internet prodavnicama. A u Americi je, inače, mnogo jeftinije - 800 dolara na newegg.com.

HGST Ultrastar C10K1800 1.8TB (HUC101818CS4200)

HGST Ultrastar C15K600 600 GB (HUC156060CSS200)

Jedina linija 2,5-inčnih diskova sa brzinom vretena od 15 hiljada o/min u HGST opsegu. Ultrastar C15K600 diskovi istovremeno imaju maksimalnu sekvencijalnu brzinu čitanja/pisanja i nisku latenciju. Fizičko formatiranje ploča se izvodi u sektorima od 512-528 ili 4096-4224 bajta (sa izvornim pristupom ili emulacijom od 512 bajta). Najkapacitetniji model u liniji - 600 GB sa sektorima od 4 KB - učestvuje u testiranju.

HGST Ultrastar C15K600 600 GB (HUC156060CSS200)

Seagate Savvio 10K.6 900GB (ST900MP0006)

Ovo su prilično stari diskovi - pretprošla generacija u poređenju sa trenutnom linijom Enterprise Performance 10K kompanije Seagate. Stoga performanse Savvio 10K.6 više nisu vodeće u ovoj klasi. Ploče su formatirane u sektorima od 512-528 bajta. Međutim, ovi diskovi su još uvijek u prodaji, imaju dobar volumen (do 900 GB) i relativno su jeftini.

Seagate Savvio 10K.6 900GB (ST900MP0006)

Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1.2TB (ST1200MM0017)

Ova serija je takođe uspela da formalno zastari do trenutka kada je test pušten, ustupajući mesto Enterprise Performance 10K HDD v8. Ovi drajdovi se od Savvio 10K.6 razlikuju samo po povećanom kapacitetu na 1,2 TB, ali je to postignuto povećanjem broja ploča, a ne gustine snimanja, tako da nema razlike u odnosu na prethodnu generaciju po deklarisanim performansama. Testirani model ST1200MM0017 ima ugrađenu enkripciju.

Seagate Enterprise Performance 10K HDD 1.2TB (ST1200MM0007)

Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5 600 GB (ST600MP0035)

Ovo je trenutna linija Seagate pogona sa brzinom vretena od 15 hiljada o/min. Diskovi imaju oznake sektora od 512-528 ili 4096-4224 bajta (prirodno ili sa 512-bajtnom emulacijom). Testiran je disk maksimalne zapremine (600 GB) sa sektorima od 4 KB.

Seagate Enterprise Performance 15K HDD 600GB (ST600MP0035)

Toshiba AL13SEB 900 GB (AL13SEB900)

Po svojim glavnim karakteristikama, analog je Seagate Savvio 10K.6: 10.000 o/min, zapremine do 900 GB, formatiranje u sektorima od 512-528 bajtova. Toshiba ne nudi nijednu disk jedinicu sa ugrađenom enkripcijom u ovoj seriji.

Toshiba AL13SXB 600 GB (AL13SXB600N)

U ovoj seriji diskova sa brzinom vretena od 15.000 o/min, modeli sa nazivima tipa AL13SXB ** 0N formatirani su sa veličinom sektora od 512-528 bajtova. Odveli smo najstarijeg na testiranje. Modeli pod nazivom AL13SXB ** E * koriste 4K sektore i takođe podržavaju 12 Gb/s SAS. Ne postoji ugrađena enkripcija u cijeloj seriji AL13SXB.

Toshiba 900 GB (AL13SEB900)

WD VelociRaptor 1 TB (WD1000CHTZ / WD1000DHTZ)

Fizički, VelociRaptor se malo razlikuje od svog prototipa - WD Xe: istih 10.000 o/min i skoro iste linearne performanse. VelociRaptor koristi oznaku Advanced Format (4 KB sektora), a volumen koji je dostupan korisniku je veći od onog kod sličnog WD Xe (1 TB u slučaju starijeg modela).

Pošto je ovo SATA disk, on funkcionalno nije potpuni analog SAS drajvova. Konkretno, možete zaboraviti na povezivanje sa dva porta, konfiguraciju veličine sektora i ugrađenu enkripciju. Osim toga, SAS diskovi se obično čine pouzdanijim, što je primjetno kada se uporedi njihova deklarirana MTBF vrijednost sa VelociRaptor-om. Pa ipak, sa stanovišta performansi, ovaj disk se može smatrati serverom 10K za siromašne. Postoje varijante "guštera" sa adapterom hladnjaka na 3,5" faktor oblika (DHTZ), kao i "gole" verzije "2,5" (CHTZ).

WD VelociRaptor 1TB (WD1000DHTZ)

⇡ Metodologija testiranja

Izolovani testovi performansi

Izvedeno pomoću Iometer 1.1.0. Volumen i brzina prijenosa podataka su prikazani u binarnim jedinicama (1 KB = 1024 bajta). Granice bloka su poravnate u odnosu na oznaku od 4KB.

1. Sekvencijalno čitanje/pisanje podataka u blokovima od 128 KB sa dubinom reda zahtjeva od 256.
2. Nasumični blokovi čitanja/pisanja od 512 bajtova do 2 MB sa dubinom reda zahtjeva od 256.
3. Mješovito čitanje/pisanje blokova od 128 KB sa dubinom reda zahtjeva od 256. Udio operacija čitanja i pisanja varira od 0 do 100% u koracima od 10%.
4. Ovisnost propusnosti o dužini reda naredbi. Čitaju se blokovi od 4 KB, dubina reda zahtjeva varira od 1 do 256 sa stepenom dvojke. Sličan test za pisanje blokova se ne izvodi, jer tvrdi diskovi se ne razlikuju po ovom parametru.
5. Određeno vrijeme odgovora. Nasumično čitanje/pisanje blokova od 512 bajta sa dubinom reda zahtjeva od 1. Test se nastavlja 10 minuta.
6. Konstantnost vremena odziva. Izvodi se nasumično čitanje/pisanje blokova od 4 KB sa dubinom reda zahtjeva od 256. Za svaki testni segment u trajanju od 1 s bilježe se prosječno i maksimalno vrijeme odgovora na osnovu čega: a) prosječne vrijednosti oba izračunavaju se indikatori; b) standardna devijacija srednjeg vremena odziva.
7. Višenitno čitanje/pisanje. Kreiraju se četiri niti koje obavljaju sekvencijalno čitanje/pisanje blokova od 64 KB sa dubinom reda zahtjeva od 1. Niti imaju pristup nepreklapajućim adresnim prostorima od 100 GB, koji se nalaze blizu jedan drugom u prostoru diska, počevši od sektora nula. Mjeri se ukupna propusnost svih tokova, kao i svaki od njih posebno.

Emulirani testovi opterećenja

Izvedeno u Iometer 1.1.0. Volumen i brzina prijenosa podataka su prikazani u binarnim jedinicama (1 KB = 1024 bajta). Granice bloka su poravnate u odnosu na oznaku od 4KB. Dubina reda naredbi je 256.

Veličina bloka	Udio svih zahtjeva	Pročitajte podijelite	Dijeljenje slučajnog pristupa
Baza podataka
8 Kbytes	100%	67%	100%
File server
512 bajtova	10%	80%	100%
1 KB	5%	80%	100%
2 Kbytes	5%	80%	100%
4 KB	60%	80%	100%
8 Kbytes	2%	80%	100%
16 kB	4%	80%	100%
32 kB	4%	80%	100%
64 kB	10%	80%	100%
Radna stanica
8 Kbytes	100%	80%	80%
Web server
512 bajtova	22%	100%	100%
1 KB	15%	100%	100%
2 Kbytes	8%	100%	100%
4 KB	23%	100%	100%
8 Kbytes	15%	100%	100%
16 kB	2%	100%	100%
32 kB	6%	100%	100%
64 kB	7%	100%	100%
128 kB	1%	100%	100%
512 kB	1%	100%	100%

Test stalak

Diskovi su spojeni na LSI SAS 9211-8i adapter, na čemu se zahvaljujemo ruskom predstavništvu LSI.

⇡ Performanse, osnovni testovi

Sekvencijalno čitanje/pisanje

• Diskovi sa rotacijom vretena od 15 hiljada obrtaja u minuti vladaju u sekvencijalnom testu čitanja/pisanja. Međutim, ova grupa ima svog lidera - Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5.
• Ultrastar C10K1800, zbog svoje velike gustine snimanja, nije inferioran u odnosu na diskove kategorije 15K.
• Ali predstavljeni 10K modeli se malo razlikuju u smislu linearne brzine pristupa.

Nasumično čitanje

• 15-hiljadi u ovoj disciplini također dominiraju svojim sporim kolegama.
• Raspršivanje indikatora unutar HDD kategorija sa istom brzinom rotacije vretena je mali. Samo se HGST Ultrastar C15K600 može razlikovati kao formalni lider u svojoj grupi i VelociRaptor, koji je očito inferioran u odnosu na svoje kolege.

Samovoljno snimanje

Rezultati testa slučajnog pisanja pokazali su se manje predvidljivim nego u prethodnom testu, jer su određeni ne samo mehanikom HDD-a, već i prirodom korištenja bafera.

• HGST Ultrastar C15K600 pokazao je kolosalne performanse, potpuno nedostižne za konkurentske uređaje.
• Dva preostala 15K drajva takođe imaju veliku prednost u odnosu na HDD sa nižom brzinom vretena.
• Sami 10-tisućari čine homogenu grupu, sa izuzetkom Ultrastar C10K1800. Daleko prevazilazi svoju klasu i drugi je samo nakon C15K600 istog proizvođača. Evo ga, hvaljeni medijski keš u akciji!

Određeno vrijeme odgovora

• Iako opterećenje traje 10 minuta, možda neće u potpunosti popuniti bafer na nekim diskovima, tako da rezultati upisivanja podataka ne odražavaju ono čemu je cilj ovog testa - latenciju mehanike pogona.
• S druge strane, kada se čita sa dužinom reda čekanja od jedne naredbe, bafer nije pomoćnik. Kao rezultat toga, rivali su se poređali u skladu sa brzinom vretena (što je veća, vreme odziva je kraće). Nije nađena značajna razlika između uređaja iste kategorije.

⇡ Performanse, napredna analiza

Mješovito čitanje/pisanje

• 15K diskovi su još uvijek na visini, s izuzetkom Ultrastar C15K600, koji je posebno propao pod mješovitim opterećenjem.
• Ultrastar C10K1800 se još jednom istakao među svojim kolegama. Od ostalih 10K modela izdvajamo Toshiba AL13SEB. Svi su otprilike isti pri 100% čitanja ili pisanja, ali AL13SEB zadržava najbolje performanse pod mješovitim opterećenjem.

Širina pojasa u odnosu na dužinu reda naredbi

• Svi diskovi mogu imati koristi od dugih redova naredbi i vrhunske propusnosti pri 64 komande. Samo je VelociRaptor zadovoljan redom od 32 tima.

Višenitno čitanje

• Većina učesnika testa ravnomjerno raspoređuje resurse između četiri niti. Što, međutim, dovodi do niske ukupne produktivnosti.
• Toshiba AL13SEB i WD VelociRaptor, sa druge strane, žrtvuju jedan od tokova tokom čitanja sa više niti, čime se povećava brzina prenosa podataka u ostatku i ukupna propusnost.

Višenitno snimanje

• Prilikom pisanja u četiri toka, nijedan disk ne vara: performanse su ravnomjerno raspoređene na sve streamove.
• Kao što vidite, ne zavisi toliko od mehanike diska u ovom testu. 15K modeli iz Seagatea i Toshibe zauzeli su prva mjesta, ali Ultrastar 15K600 je očigledan autsajder.

Dosljedno vrijeme odgovora

• Prilikom čitanja podataka, sve pogone karakterizira značajna razlika između prosječnog i maksimalnog vremena odziva. Samo se VelociRaptor ističe po boljem prosječnom do maksimalnom vremenu odziva.
• Prilikom snimanja, vršna vremena odziva su izglađena baferom i malo se razlikuju od prosjeka.

• Učesnici testa se najviše razlikuju u rasponu vremena pristupa pisanju. Ultrastar C10K1800 ima najdosljednije performanse. Toshiba AL13SEB900, s druge strane, ima dramatično povećanu standardnu ​​devijaciju vremena pristupa.

Među 10K serverskim diskovima, diskovi se ne razlikuju toliko jedni od drugih, ali formalno - najbolje rezultate postiže Seagate Savvio 10K.6. VelociRaptor, s druge strane, uvijek zaostaje.

Većina 10K modela su slični jedni drugima u osnovnim aspektima, ali vrijedi istaknuti HGST Ultrastar C10K1800 (HUC101818CS4200), koji je inferiorniji od snalažljivijih kolega iz 15K klase samo u nasumičnoj brzini čitanja i istovremeno ima rekordnu količinu od 1,8 TB. Međutim, ove prednosti nisu uticale na rezultate testova sa emuliranim aplikacijama.

Seagate Savvio 10K.6 900GB (ST900MP0006) i Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1.2TB (ST1200MM0007) pružaju konstantno visoke performanse bez iznenađenja. Toshiba AL13SEB900 je imao nešto lošije rezultate od ostalih 10K modela.

WD VelociRaptor 1TB (WD1000DHTZ) može se smatrati HDD-om visokih performansi "za siromašne" ako SAS protokol nije potreban u opisu poslova. Po svojim karakteristikama, ovo je tipičan disk klase 10K, samo što u poređenju sa pravim serverskim drajvovima, nasumična brzina čitanja ostavlja mnogo da se poželi, što je vidljivo i kod "emulatora".

Šta je SAS, pozadina Vreme je da se prizna očigledna činjenica da je SCSI standard, čak iu najsavremenijim implementacijama kao što je Ultra320 SCSI, iscrpeo svoje mogućnosti. U najmanju ruku, dalje skaliranje njegovih performansi, ako je teoretski moguće, bit će vrlo skupo. Situacija s ovim visoko cijenjenim standardom izgleda posebno depresivno u pozadini brzog razvoja cjelokupne kompjuterske tehnologije, a posebno arhitekture i topologije sistema za pohranu podataka.

Dva ključna faktora koji guraju proizvođače da poboljšaju interfejse čvrstih diskova su rastuće performanse sistema za skladištenje sa velikim brojem obrađenih transakcija i brzina preuzimanja podataka iz velikih biblioteka. Naravno, "sveto mjesto nikad nije prazno", a pojava interfejsa poput optičkog FCAL ili serijskog SATA u određenoj mjeri je eliminisala uska grla i dodala raznolikost na listu arhitektura za skladištenje podataka. Međutim, korisnici navikli na mogućnosti SCSI i dalje su obožavatelji ovog standarda. Štaviše, mnogo novca je uloženo u njegov razvoj.

To su preduslovi za nastanak novog industrijskog standarda tzv Serial-Attached SCSI, ili jednostavno SAS.


Iskrenosti radi, treba napomenuti da se novi standard nije pojavio iznenada i odmah: zvaničnoj najavi SAS tehnologije, koja je održana 28. januara 2004. godine, prethodio je ozbiljan rad razvojnog tima iz različitih kompanija. i industrijske grupe - SCSI Trade Association (STA) i Međunarodni komitet za standarde informacionih tehnologija (INCITS), sponzorisani od strane Američkog nacionalnog instituta za standarde (ANSI). O novom standardu se prvi put raspravljalo u decembru 2001. godine, kada je upravni odbor SCSI Trade Association (STA) glasao za definisanje serijskih priloženih SCSI specifikacija. Nadalje, 2. maja 2002. godine razvoj standarda je prebačen na T10 komitet INCITS-a (Međunarodnog komiteta za standarde informacione tehnologije) koji je stvoren posebno za podršku, razvoj i promociju SAS-a, a prvi nacrt SAS specifikacija je objavljen sredinom 2003.

Dakle, najvažnija stvar na koju se treba osloniti kada pokušavate da formulišete definiciju SAS standarda: Serial-Attached SCSI je logično i prirodno sekvencijalno proširenje tehnologije paralelnog SCSI interfejsa koja se koristi za povezivanje perifernih uređaja sa računarima.
Od ovoga ćemo, za početak, odgurnuti.

SAS svrha

Da bismo odredili svrhu SAS standarda i njegovo mjesto među modernim perifernim sučeljima, obratit ćemo se formulaciji navedenim u Serial Attached SCSI FAQ na web stranici T10.

Serial Attached SCSI je logična evolucija modernih interfejsa i dizajniran je za upotrebu u industrijskim centrima za prikupljanje i skladištenje podataka. SAS standard se zasniva na električnim i fizičkim karakteristikama serijskog ATA interfejsa kako bi obezbedio skalabilnost, performanse, pouzdanost i mogućnost upravljanja podacima u serverima i podsistemima za skladištenje podataka. Arhitektonska sličnost sa SATA-om ne sprečava SAS da poseduje najtraženije karakteristike SCSI-a, istovremeno se oslobađajući njegovih nedostataka: velikih konektora, kratke dužine kablova za povezivanje, ograničenih performansi i adresiranja.

U širem smislu, SAS je vrsta full-duplex SATA sa podrškom za dva porta, visokim mogućnostima adresiranja, poboljšanom pouzdanošću, performansama i logičkom kompatibilnošću sa SCSI. S druge strane, serijski ATA se može smatrati pojednostavljenim podskupom serijski priključenog SCSI za jednostavne sisteme bez kritičnih zahtjeva za pouzdanošću i performansama. To ne znači da se serijski priključeni SCSI uređaji ne mogu koristiti na konvencionalnim radnim stanicama i desktop računarima, potreban je samo odgovarajući host adapter.

U stvari, Serial Attached SCSI je SCSI, ali ne sa uobičajenom paralelnom, već sa point-to-point serijskom arhitekturom, sa direktnim povezivanjem kontrolera sa drajvovima. SAS podržava do 128 drajvova različitih tipova i veličina, povezanih zajedno tanjim i dužim (nego u slučaju SCSI) kablovima. Dok SCSI gura podatke kroz svoje žice brzinom od oko 20 MB/s, a poludupleksni SATA prve generacije - 1,5 GB/s u jednom smjeru po jedinici vremena, full-duplex SAS signalizacijski serijski interfejs sa hot-plug-om podrška u trenutnoj implementaciji omogućava razmjenu podataka pri brzinama do 3,0 Gb/s po portu.

Ključna razlika između SAS-a i SCSI-ja je mogućnost povezivanja SAS diskova na dva različita porta istovremeno, od kojih svaki predstavlja različitu SAS domenu. Možete zamisliti koliko to značajno utiče na pouzdanost skladištenja i otpornost sistema. Pored toga, "switch" priroda SAS arhitekture omogućava, u teoriji, da se "slučajno" povežu hiljade drajvova (do 16384 disk jedinica bez degradacije performansi!), što čini skalabilnost takvih sistema teoretski neograničenom. Glavne razlike između SCSI i SAS tehnologija prikazane su u tabeli ispod.

Specifikacije SAS konektora i kabla

Jedna od ključnih karakteristika SAS interfejsa tokom njegovog razvoja bila je mogućnost značajnog povećanja brzine razmene podataka. SAS specifikacije sljedeće generacije koje se trenutno razvijaju uključuju brzine prijenosa podataka do 6,0 GB/s uz punu kompatibilnost s prvom generacijom SAS uređaja. Naredna generacija još nije ozbiljno razmatrana, ali se govori o mogućnosti postizanja brzine razmjene podataka do 12 GB/s.

Prilikom razvoja konektora za SAS uređaje položeno je obećavajuće povećanje brzine razmjene podataka, a istovremeno je uzeto u obzir iskustvo minijaturizacije koje se vidi u SATA specifikacijama. Specifičnost konektora leži u postavljanju drugog porta podataka, budući da se svaki od portova SAS uređaja nalazi u različitim domenima i služi za organizovanje nezavisnih putanja od jednog SAS uređaja do drugog kako bi se obezbedio nesmetan rad. Ako jedan od pogona u lancu pokvari, to ni na koji način ne utječe na rad drugih uređaja. Tako je nastao dizajn SAS perifernih konektora, koji zapravo ima arhitektonsku sličnost sa 68-pinskim konektorima za diskove sa klasičnim paralelnim SCSI ili SCA-2 interfejsom, ali u isto vreme, po analogiji sa SATA, koji podržava vruće- uključivanje. "i pouzdan kontakt.

SAS kablovi su mnogo kompaktniji od paralelnih ATA i SCSI kablova, što dovodi do manje zabune i boljeg protoka vazduha oko komponenti unutar kućišta. Tipične dužine SAS interfejs kablova za aplikacije kao što su radne stanice ne prelaze 1 m, maksimalna dužina takvog kabla može biti do 8 m. U teoriji, ovo je uporedivo sa dužinom kabla za SCSI interfejs, jer neki savremeni uređaji omogućavaju vezu između host kontrolera i SCSI-periferije na udaljenosti većoj od 8 m. Međutim, u slučaju potrebe, udaljenost između SAS-uređaja može se značajno povećati zahvaljujući tzv. "cjevovodne crpne stanice".

Zanimljivo je napomenuti da je pri izradi SAS specifikacija radna grupa odmah uzela u obzir potrebu za određivanjem parametara konektora i kablova ne samo za interne, već i za eksterne veze, slično modernim SCSI opcijama poput „server-JBOD sistem". Za SATA interfejs, usvajanje ovakvih specifikacija je odloženo, a kao rezultat toga, razvoj External SATA još uvek nije završen.

Što se tiče eksternih SAS konekcija, osnova je preuzeta iz Infinibandovog predloga, gde su eksterni konektori i kablovi projektovani za 4 uređaja i istovremeno obezbeđuju performanse prve generacije eksternih SAS konekcija na nivou od 1,2 GB/s u svakom smjeru, odnosno do 2400 MB/s u full duplex modu! Slažem se, više nego impresivno za front-end.

SAS sistemska topologija

Upotreba point-to-point konfiguracija omogućava postizanje visoke propusnosti, međutim, suprotna strana novčića je organizacija specifične topologije, gdje interakcija inicijalnih (host) uređaja i perifernih uređaja podrazumijeva podršku za više od dva uređaja "u snop". Tokom razvoja SAS standarda, specifikacija je odmah postavila postojanje jeftinih ekspandera koji vam omogućavaju da kreirate sisteme sa više od jednog inicijalnog hosta, sa podrškom za više od jednog perifernog uređaja.

Još jedan važan cilj koji su postavili programeri novog standarda je da se pobjegnu od ograničenja klasičnog SCSI, što podrazumijeva ne više od 16 uređaja u jednom lancu. Kao rezultat, svaki SAS sistem, sa odgovarajućim brojem ekspandera, može adresirati do 16256 uređaja u jednoj SAS domeni. Vrijedi napomenuti fleksibilnost konfiguracije SAS ekspandera: njihove specifikacije podrazumijevaju stvaranje heterogenih sistema, gdje i SAS i SATA uređaji mogu koegzistirati kao periferni diskovi. Slažem se, vrlo je zgodno, posebno kada kreirate proračunske sisteme za pohranu ili uređaje sa skaliranjem usmjerenim na budućnost.

Ilustracija za princip organizacije SAS domena
maksimalni kapacitet

Obratite pažnju na gornju ilustraciju: tamnozeleni modul u sredini predstavlja ekspander za ventilator. Takav "switching" ekspander može biti prisutan u jednoj SAS domeni u jednoj količini i kombinovati do 128 SAS uređaja. Međutim, SAS uređaje ne treba shvatiti isključivo kao hard diskove, jer ovdje mislimo na svaku moguću kombinaciju takozvanih „edge expandera“ (svijetlozelenih modula), inicijalnih uređaja i stvarnih drajvova. Periferni ekspanderi, zauzvrat, takođe mogu podržati do 128 SAS uređaja, međutim, na njih se ne može povezati više od jednog dodatnog ekspandera. Inicijatori (hostovi) su označeni plavim modulima na dijagramu, a SAS ili SATA drajvovi su označeni smeđim cilindrima.

SAS protokoli

Kreiranje nove topologije i novih interfejsa dovelo je do stvaranja potpuno nove definicije kako adresirati sve moguće portove u SAS domenu. Sa paralelnim SCSI, naravno, sve je lakše, jer je adresiranje svih uređaja u domeni unapred definisano na hardverskom nivou.

Kao rezultat toga, radna grupa za razvoj SAS protokola odlučila je da izabere globalno jedinstvena 64-bitna imena - WWN (WorldWide Name) za sve tipove SAS uređaja - kao identifikatore. Opet, ništa novo pod Mjesecom, ovo je vrsta adresiranja koja se dugo koristi pri imenovanju uređaja Fibre Channel.

Tako u trenutku uključivanja svi uređaji spojeni u jedan SAS prostor međusobno razmjenjuju svoje WWN-ove, a tek nakon toga skup SAS uređaja postaje "smisleni" SAS sistem. Dodavanje novog uređaja u SAS sistem (u ovom slučaju dodavanje znači samo "hot plugging") ili njegovo uklanjanje iz sistema rezultira notifikacijom koja obavještava sve pokretače događaja i omogućava prilagođavanje sistema novoj konfiguraciji. Ekspanderi su pak odgovorni za "izdavanje" WWN-a svim SATA uređajima u sistemu, kako u slučaju njegovog uključivanja, tako i u slučaju "vruće" veze novog uređaja. Po završetku procesa inicijalizacije sistema, SATA uređaji komuniciraju koristeći SATA protokole; za SAS uređaje se koristi SAS protokol, opisan u drugim SCSI standardima kao što je SPI (SCSI Parallel Interface).

Dalje, sve je jednostavnije: razmjenu naredbi, podataka, statusa i drugih informacija između SAS uređaja obavljaju paketi čije su specifikacije vrlo slične karakteristikama paketa za razmjenu informacija pri radu sa paralelnim SCSI ili Fibre Channel-om. uređaja. Format SAS paketa podataka, nazvan "okviri", posebno je sličan specifikacijama Fibre Channel-a: svaki od njih se sastoji od blokova deskriptora komandi (CDB) i drugih SCSI konstrukcija definisanih drugim SCSI standardima kao što je SCSI primarni skup komandi ili SCSI Block Command. Evo još jedne prednosti SAS standarda: upotreba protokola i arhitekture sličnog SCSI omogućava vam da kombinujete SAS konstrukcije sa drugim sistemima za skladištenje i obradu podataka sa Infiniband, iSCSI ili Fibre Channel arhitekturom, koji su, u stvari, takođe SCSI objekti.

SAS protokol sadrži četiri tradicionalna sloja: phy sloj, sloj veze, sloj porta i transportni sloj. Objedinjavanje četiri sloja u svakom SAS portu znači da se programi i drajveri koji se koriste za rad sa paralelnim SCSI portovima mogu podjednako dobro koristiti za opsluživanje SAS portova uz samo manje modifikacije.

SAS arhitektura

Aplikacioni slojevi, uključujući drajvere i same aplikacije, kreiraju specifične zadatke za transportni sloj, koji, zauzvrat, inkapsulira komande, podatke, statuse, itd. u SAS okvire i delegira njihov prenos na sloj porta. Naravno, transportni sloj je također odgovoran za primanje SAS okvira od sloja porta, rastavljanje primljenih okvira i prijenos sadržaja na sloj aplikacije.

SAS portni sloj je odgovoran za razmjenu paketa podataka sa slojem veze u cilju uspostavljanja veza, kao i za odabir fizičkog sloja preko kojeg će se paketi istovremeno prenositi na više uređaja. SAS fizički sloj označava odgovarajuće hardversko okruženje - primopredajnike i module za kodiranje koji se povezuju na SAS fizički interfejs i šalju signale preko ožičenih kola.

Usput, da vas podsjetim da su na fizičkoj razini veze u slučaju SAS serijskog sučelja full-duplex diferencijalni parovi kola, koji se također mogu kombinirati radi povećanja performansi (pa, baš kao PCI Express) u " široki" portovi. Shodno tome, svaki uređaj može imati više od jednog porta, a svaki od njih se može konfigurirati kao "uski" ili "široki". Interfejsi hosta i ekspandera mogu biti sastavljeni od više portova, sa adresom svakog hosta dostupnom za svaku periferiju, a širina pojasa se dodaje zajedno. Organizacija više putanja za prolaz podataka zbog prisutnosti "širokih" portova podrazumijeva paralelno izvršavanje naredbi i odgovarajuće smanjenje gubitka vremena čekanja na red.

Zaključak

Prikazani materijal je samo kratak uvod u principe izgradnje arhitekture SAS interfejsa i karakteristike implementacije ovog standarda. Detaljnije ispitivanje specifikacija interfejsa će najvjerovatnije zahtijevati objavljivanje čitave serije članaka na ovu temu. Moguće je da će upravo tako biti, srećom, početak masovne implementacije interfejsa je pred vratima, a broj primenjenih pitanja o implementaciji SAS sistema će vremenom samo rasti.

Glavna definicija SAS-a, koju, po mom mišljenju, ne treba zaboraviti - novi serijski priključeni SCSI interfejs je dizajniran za potrebe širokog spektra sistema za skladištenje podataka na nivou preduzeća, međutim, to je i dalje "bliska akcija" interfejs i ni u kom slučaju nije namenjen da zameni bilo koje mrežno sučelje, nema potrebe da se "kupuje" slična implementacija "point-to-point" arhitekture.

Uz sve svoje "izoštravanje" za rad u velikim i skoro beskonačno skalabilnim sistemima za skladištenje podataka, serijski priključeni SCSI interfejs podrazumeva punu kompatibilnost sa relativno jeftinim Serial ATA diskovima, što vam omogućava da dizajnirate pristupačne sisteme čak i za mala preduzeća. Istovremeno, podrška za 2-portne serijski priključene SCSI drajvove omogućava nivoe performansi o kojima se nikada nije sanjalo u današnjim sistemima baziranim na SCSI.

Za one koji su spremni sami uroniti u proučavanje karakteristika Serial Attached SCSI, zaključujemo s listom lokacija na kojima se nalaze obrazovni dokumenti i dokumenti koji postavljaju standarde.

Adaptec web resursi
Resursi sajta Maxtor
Resursi Seagate web stranice

T10:

Serial Attached SCSI -
SCSI arhitektonski model - 3 (SAM-3)
SCSI primarne komande - 3 (SPC-3)
SCSI blok komande - 2 (SBC-2)
SCSI Stream komande - 2 (SSC-2)
Usluge SCSI kućišta - 2 (SES-2)

Specifikacije SAS konektora:

SFF 8482 (unutarnja stražnja ploča / pogon)
SFF 8470 (vanjski 4-širok)
SFF 8223, 8224, 8225 (faktori oblika 2,5", 3,5", 5,25")
SFF 8484 (unutarnji 4-širok)

Serial ATA specifikacije:

Serial ATA II: Proširenja za Serial ATA 1.0
Serial ATA II: množitelj portova
Serial ATA II: Birač portova
Serial ATA II: Kablovi i konektori, tom 1

Dodatni resursi:

Međunarodni komitet za standarde informacionih tehnologija
T11 (standardi Fibre Channel)
SCSI Trade Association
SNIA (Storage Networking Industry Association)

Zašto SAS?

Serial Attached SCSI nije samo serijska implementacija SCSI protokola. Radi mnogo više od pukog prenosa SCSI funkcija poput TCQ (Tagged Command Queuing) preko novog konektora. Ako želimo najveću jednostavnost, onda bismo koristili Serial ATA (SATA) interfejs, koji je jednostavna tačka-tačka veza između hosta i krajnjeg uređaja kao što je čvrsti disk.

Ali SAS je baziran na objektnom modelu koji definira "SAS domenu" - sistem isporuke podataka koji može uključivati ​​opcioni ekspander i SAS krajnje tačke kao što su tvrdi diskovi i adapteri sabirnice hosta (HBA). SATA, SAS uređaji mogu imati više portova, od kojih svaka može koristiti više fizičkih konekcija za pružanje bržih (širih) SAS veza. Osim toga, više inicijatora može pristupiti bilo kojem cilju, a dužina kabla može biti do osam metara (za prvu generaciju SAS) u odnosu na jedan metar za SATA , što razumljivo nudi mnoge mogućnosti za rješenja za pohranu visokih performansi ili redundantna rješenja, a SAS također podržava SATA Tunneling Protocol (STP), koji omogućava povezivanje SATA uređaja na SAS kontroler.

Druga generacija SAS standarda povećava brzinu veze sa 3 Gbps na 6 Gbps. Ovo povećanje brzine je veoma važno za složena okruženja u kojima su potrebne visoke performanse zbog velike brzine skladištenja. Nova verzija SAS-a takođe ima za cilj da smanji složenost kabliranja i broj konekcija po Gbps propusnog opsega, povećavajući moguće dužine kablova i poboljšavajući performanse ekspandera (zoniranje i automatsko otkrivanje). U nastavku ćemo detaljno govoriti o ovim promjenama.

Do 6Gbps SAS brzine

Kako bi se prednosti SAS-a približile široj publici, SCSI Trade Association (SCSI TA) je predstavilo tutorijal o SAS tehnologiji na Svjetskoj konferenciji Storage Networking ranije ove godine u Orlandu, Florida. Takozvani SAS Plugfest, koji je pokazao 6 Gbps SAS performanse, kompatibilnost i karakteristike, održan je još ranije u novembru 2008. LSI i Seagate su prvi na tržištu predstavili hardver koji je kompatibilan sa 6Gb/s SAS-om, ali bi i drugi proizvođači uskoro trebali sustići korak. U ovom članku ćemo pogledati trenutno stanje SAS tehnologije i neke nove uređaje.

SAS funkcije i osnove

SAS Fundamentals

Za razliku od SATA, SAS radi u punom dupleksu, pružajući punu propusnost u oba smjera. Kao što je ranije spomenuto, SAS veze se uvijek uspostavljaju preko fizičkih veza koristeći jedinstvene adrese uređaja. Nasuprot tome, SATA može adresirati samo brojeve portova.

Svaka SAS adresa može sadržavati više interfejsa fizičkog sloja (PHY), što omogućava šire veze putem InfiniBand (SFF-8470) ili mini-SAS kablova (SFF-8087 i -8088). Obično se četiri SAS interfejsa, sa po jednim PHY, kombinuju u jedan široki SAS interfejs, koji je već povezan sa SAS uređajem. Komunikacija se također može obaviti putem ekspandera, koji više djeluju kao prekidači nego SAS uređaji.

Funkcije kao što je zoniranje sada omogućavaju administratorima da vežu određene SAS uređaje za inicijatore. Ovo je mjesto gdje povećana propusnost SAS-a od 6 Gbps dolazi zgodno, jer će četverostruka veza sada imati dvostruko veću brzinu. Konačno, SAS uređaji čak mogu imati više SAS adresa. Pošto SAS disk jedinice mogu koristiti dva porta, sa po jednim PHY, disk može imati dvije SAS adrese.

Veze i interfejsi

Kliknite na sliku za uvećanje.

SAS veze se adresiraju preko SAS portova koristeći serijski SCSI protokol (SSP), ali komunikacije nižeg sloja od PHY do PHY se obavljaju pomoću jedne ili više fizičkih veza iz razloga propusnosti. SAS koristi 8/10-bitno kodiranje za pretvaranje 8 bitova podataka u prijenose od 10 znakova za oporavak vremena, DC balans i detekciju grešaka. Ovo rezultira efektivnom širinom pojasa od 300 MB/s za 3Gb/s način prijenosa i 600 MB/s za veze od 6 Gb/s. Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire i drugi koriste sličnu shemu kodiranja.

SAS i SATA interfejsi za napajanje i podatke su veoma slični jedni drugima. Ali ako SAS ima interfejse za podatke i napajanje kombinovano u jedno fizičko sučelje (SFF-8482 na strani uređaja), tada su za SATA potrebna dva odvojena kabla. Razmak između pinova za napajanje i podataka (pogledajte ilustraciju iznad) je zatvoren u slučaju SAS-a, što sprečava da se SAS uređaj poveže sa SATA kontrolerom.

S druge strane, SATA uređaji mogu sasvim dobro raditi na SAS infrastrukturi zahvaljujući STP-u, ili u "native" modu ako se ne koriste ekspanderi. STP dodaje dodatno kašnjenje kroz ekspandere jer moraju uspostaviti vezu, koja je sporija od direktnih SATA veza. Međutim, kašnjenja su i dalje veoma mala.

Domeni, ekspanderi

SAS domeni se mogu smatrati strukturama stabla, slično kao složene Ethernet mreže. SAS Expanderi mogu raditi sa velikim brojem SAS uređaja, ali koriste princip komutacije kola umjesto uobičajenije komutacije paketa. Neki ekspanderi sadrže SAS uređaje, drugi ne.

SAS 1.1 prepoznaje edge expander, što omogućava SAS inicijatoru da se poveže sa do 128 dodatnih SAS adresa. Samo dva Edge Expander-a mogu se koristiti u SAS 1.1 domeni. Međutim, jedan fanout ekspander može povezati do 128 rubnih ekspandera, dramatično povećavajući infrastrukturne mogućnosti vašeg SAS rješenja.

Kliknite na sliku za uvećanje.

U poređenju sa SATA, SAS interfejs može izgledati komplikovano: različiti inicijatori pristupaju ciljnim uređajima preko ekspandera, što podrazumeva postavljanje odgovarajućih ruta. SAS 2.0 pojednostavljuje i poboljšava rutiranje.

Zapamtite da SAS ne dozvoljava petlje ili više puta. Sve veze moraju biti od tačke do tačke i isključive, ali sama arhitektura veze se dobro skalira.

Nove karakteristike SAS 2.0: ekspanderi, performanse

	SAS 1.0 / 1.1
Funkcija	Zadržava zastarelu SCSI podršku SATA kompatibilan	Kompatibilan sa 3Gbps Poboljšana brzina i protok signala Upravljanje zonama Poboljšana skalabilnost
Funkcije skladištenja	RAID 6 Faktor male forme HPC SAS diskovi velikog kapaciteta Ultra320 SCSI Zamjena Izbor: SATA ili SAS Blade serveri	RAS (zaštita podataka) sigurnost (FDE) Podrška za klastere Podrška za veće topologije SSD Virtuelizacija Eksterna pohrana Veličina 4K sektora
Brzina podataka i propusni opseg kabla	4 x 3Gb/s (1,2 GB/s)	4 x 6 Gbps (2,4 Gbps)
Vrsta kabla	Bakar	Bakar
Dužina kabla	8 m	10 m

Zone proširenja i automatska konfiguracija

Edge ekspanderi i fanout ekspanderi su praktično ostali u istoriji. Ovo se često pripisuje ažuriranjima za SAS 2.0, ali pravi razlog leži u SAS zonama uvedenim u 2.0, koje uklanjaju razdvajanje između rubnih i ekspanzionih ekspandera. Naravno, zone se obično implementiraju posebno za svakog proizvođača, a ne kao pojedinačni industrijski standard.

Zapravo, nekoliko zona sada može biti locirano na istoj infrastrukturi za isporuku informacija. To znači da ciljevima (drijevima) u skladištu mogu pristupiti različiti inicijatori kroz isti SAS ekspander. Segmentacija domena se vrši po zonama, pristup se vrši na ekskluzivan način.