Rozdíl mezi SAS a SATA. Bezprecedentní sériová kompatibilita Technologie Sas

SAS rozhraní.

Rozhraní SAS nebo Serial Attached SCSI poskytuje konektivitu přes fyzické rozhraní, podobně jako SATA, zařízení, ovládané sadou příkazů SCSI. Vlastnit zpětně kompatibilní se SATA, umožňuje přes toto rozhraní připojit libovolná zařízení ovládaná sadou příkazů SCSI - nejen pevné disky, ale i skenery, tiskárny atd. Oproti SATA poskytuje SAS rozvinutější topologii, umožňující paralelní připojení jednoho zařízení k dva nebo více kanálů. Podporovány jsou také expandéry sběrnic, které umožňují připojit více zařízení SAS k jednomu portu.

Protokol SAS vyvíjí a udržuje výbor T10. SAS byl navržen pro výměnu dat se zařízeními, jako jsou pevné disky, úložná zařízení optické disky a podobně. SAS používá sériové rozhraní pro práci s přímo připojenými disky a je kompatibilní s rozhraním SATA. Ačkoli SAS používá sériové rozhraní na rozdíl od paralelního rozhraní používaného tradičním SCSI, příkazy SCSI se stále používají k ovládání zařízení SAS. Příkazy (obr. 1) odeslané do zařízení SCSI jsou posloupností bajtů určité struktury (bloky deskriptoru příkazů).

Rýže. 1.

Některé příkazy jsou doprovázeny dodatečným "blokem parametrů", který následuje za blokem deskriptoru příkazu, ale je předán jako "data".

Typický systém SAS se skládá z následujících komponent:

1) Iniciátoři. Iniciátor je zařízení, které vytváří požadavky na služby pro cílová zařízení a přijímá potvrzení, jak jsou požadavky prováděny.

2) Cílová zařízení. Cílové zařízení obsahuje logické bloky a cílové porty, které přijímají servisní požadavky a provádějí je; Po dokončení zpracování žádosti je iniciátorovi žádosti zasláno potvrzení žádosti. Cílové zařízení může být buď samostatné pevný disk a celé diskové pole.

3) Subsystém doručování dat. Je součástí vstupně/výstupního systému, který přenáší data mezi iniciátory a cílovými zařízeními. Typicky se subsystém doručování dat skládá z kabelů, které spojují iniciátor a cílové zařízení. Kromě kabelů může subsystém pro doručování dat obsahovat expandéry SAS.

3.1) Prodlužovače. Extendery SAS jsou zařízení, která jsou součástí subsystému pro doručování dat a umožňují například přenos dat mezi zařízeními SAS, což vám umožňuje připojit několik cílových zařízení SAS k jednomu iniciačnímu portu. Připojení přes extender je pro cílová zařízení zcela transparentní.

SAS podporuje připojení zařízení s rozhraním SATA. SAS používá sériový protokol k přenosu dat mezi více zařízeními, a proto jich využívá méně signální linky. SAS používá příkazy SCSI k ovládání a komunikaci s cílovými zařízeními. Rozhraní SAS využívá spojení typu point-to-point – každé zařízení je připojeno k ovladači vyhrazeným kanálem. Na rozdíl od SCSI nevyžaduje SAS uživatelské ukončení sběrnice. Rozhraní SCSI využívá společnou sběrnici – všechna zařízení jsou připojena k jedné sběrnici a s řadičem může pracovat vždy jen jedno zařízení. V SCSI se rychlost přenosu informací podél různých linek, které tvoří paralelní rozhraní, může lišit. Rozhraní SAS tuto nevýhodu nemá. SAS podporuje velmi velký počet zařízení, zatímco SCSI podporuje 8, 16 nebo 32 zařízení na sběrnici. SAS podporuje vysoké datové rychlosti (1,5, 3,0 nebo 6,0 Gbps). Této rychlosti lze dosáhnout přenosem informací o každém připojení na sběrnici SCSI propustnost Sběrnice je rozdělena mezi všechna zařízení k ní připojená.

SATA používá sadu příkazů ATA a podporuje pevné disky a optické jednotky, zatímco SAS podporuje širší škálu zařízení, včetně pevných disků, skenerů a tiskáren. Zařízení SATA jsou identifikována číslem portu řadiče SATA rozhraní, zatímco zařízení SAS jsou identifikována svými identifikátory WWN ( Celosvětově Název). Zařízení SATA (verze 1) nepodporovala fronty příkazů, zatímco zařízení SAS podporují fronty označených příkazů. Zařízení SATA od verze 2 podporují Native Command Queuing (NCQ).

Hardware SAS komunikuje s cílovými zařízeními na několika nezávislých linkách, což zvyšuje odolnost systému proti chybám (rozhraní SATA tuto schopnost nemá). SATA verze 2 zároveň využívá k dosažení podobné schopnosti duplikátory portů.

SATA se primárně používá v nekritických aplikacích, jako jsou domácí počítače. Rozhraní SAS lze díky své spolehlivosti použít na kritických serverech. Detekce chyb a zpracování chyb jsou v SAS definovány mnohem lépe než v SATA. SAS je považován za nadmnožinu SATA a nekonkuruje mu.

Konektory SAS jsou mnohem menší než tradiční paralelní konektory SCSI, což umožňuje použití konektorů SAS k připojení kompaktních 2,5palcových disků. SAS podporuje přenos informací rychlostí od 3 Gbit/s do 10 Gbit/s. Existuje několik možností pro konektory SAS:

SFF 8482 - možnost kompatibilní s konektorem rozhraní SATA;

SFF 8484 - vnitřní konektor s hustým těsněním kontaktů; umožňuje připojit až 4 zařízení;

SFF 8470 - konektor s hustě uloženými kontakty pro připojení externí zařízení; umožňuje připojit až 4 zařízení;

SFF 8087 - redukovaný konektor Molex iPASS, obsahuje konektor pro připojení až 4 interních zařízení; podporuje rychlost 10 Gbps;

SFF 8088 - redukovaný konektor Molex iPASS, obsahuje konektor pro připojení až 4 externích zařízení; podporuje rychlost 10 Gbps.

Konektor SFF 8482 umožňuje připojení zařízení SATA ovladače SAS, což eliminuje nutnost instalovat další SATA řadič jen proto, že potřebujete např. připojit zařízení pro nahrávání DVD. Naopak zařízení SAS nelze připojit k rozhraní SATA a jsou vybavena konektorem, který jim brání v připojení k rozhraní SATA.

Tento článek si klade za cíl vysvětlit rozdíl mezi typy pevné disky a pomůže vám s výběrem při nákupu dedikovaného serveru.

SATA - Serial ATA

V současné době SATA disky používané na většině osobní počítače ve světě a na konfiguracích rozpočtu serverové zařízení. Ve srovnání s SAS a SSD disky Rychlost čtení a zápisu disků SATA je znatelně nižší, jsou však zvoleny kvůli velkým objemům uložených informací.

SATA disky jsou dobré herní servery, jehož provoz nevyžaduje časté zaznamenávání a čtení informací. Je také vhodné používat disky SATA pro následující účely:

  • operace streamování, jako je kódování videa;
  • datové sklady;
  • záložní systémy;
  • objemné, ale nenačtené souborové servery.

SAS - Serial Attached SCSI

Disky SAS jsou od základu navrženy pro podnikovou a průmyslovou zátěž, což má pozitivní dopad na jejich výkon. Rychlost rotace disků SAS je dvakrát vyšší než u SATA, takže by měly být vybrány pro úlohy, které jsou citlivé na rychlost a vyžadují vícevláknový přístup. Také disky SAS (na rozdíl od SSD) mohou zajistit spolehlivé a opakované přepisování dat.

Pro organizování hostingu budou optimální SAS disky, protože mohou poskytnout vysokou spolehlivost úložiště dat. kromě pevné disky SAS se dobře hodí pro následující úkoly:

  • systémy pro správu databází (DBMS);
  • WEB servery s vysokou zátěží;
  • distribuované systémy;
  • systémy, které zpracovávají velké množství požadavků - terminálové servery, 1C servery.

Jedinou nevýhodou disků SAS (jako SSD) je jejich malá velikost a vysoká cena.

SSD – SSD

Konečně Čas SSD jsou stále populárnější. SSD nepoužívá pro záznam magnetické disky, ale obsahuje pouze energeticky nezávislé paměťové čipy, podobné těm, které se používají v USB flash discích.

SSD disky nemají žádné pohyblivé části, což zajišťuje vysokou mechanická odolnost, snížená spotřeba energie a vysoká provozní rychlost. V tento moment SSD disky poskytují nejvyšší možnou rychlost čtení a zápisu, což umožňuje jejich použití pro jakékoli projekty s vysokou zátěží.

Hlavní nevýhoda SSD disky je, že jsou omezeny množstvím informací, které lze přepsat na disk. Pokud tedy váš systém přepíše více než 20 GB dat za den, buďte připraveni po chvíli vyměnit SSD disk. Mimochodem, cena takových disků je vyšší než u obou výše uvedených typů.

Mnoho moderních CMS často vyžaduje při generování stránky současný přístup k několika souborům na disku. Přesně pro práci s podobnými SSD systémy disky jsou ideální volbou. Použití SSD disků pro vytížené stránky je zárukou, že získáte maximální rychlost čtení dat.

Serial Attached SCSI

Serial Attached SCSI (SAS) je počítačové rozhraní určené pro výměnu dat se zařízeními, jako jsou pevné disky a páskové jednotky. SAS používá sériové rozhraní pro práci s přímo připojenými disky. Zařízení DAS (Direct Attached Storage). ). SAS je navržen tak, aby nahradil paralelní SCSI a dosáhl vyšší propustnosti než SCSI; SAS je zároveň zpětně kompatibilní s rozhraním SATA: zařízení SATA 3Gbps a 6Gbps lze připojit k řadiči SAS, ale zařízení SAS nelze připojit k řadiči SATA. Ačkoli SAS používá sériové rozhraní na rozdíl od paralelního rozhraní používaného tradičním SCSI, příkazy SCSI se stále používají k ovládání zařízení SAS. Protokol SAS vyvíjí a udržuje výbor T10. Aktuální pracovní verzi specifikace SAS je možné stáhnout z jejích webových stránek. SAS podporuje přenos informací rychlostí až 6 Gbit/s; Očekává se, že přenosové rychlosti do roku 2012 dosáhnou 12 Gbit/s. S menším konektorem poskytuje SAS plnou dvouportovou konektivitu pro 3,5" i 2,5" disky (dříve dostupné pouze pro 3,5" disky Fibre Channel).

Úvod

Typický systém SAS se skládá z následujících komponent:

Iniciátoři Iniciátoři) Iniciátor – zařízení, které generuje servisní požadavky pro cílová zařízení a přijímá potvrzení, jak jsou požadavky provedeny. Nejčastěji je iniciátor implementován ve formě VLSI. Cílová zařízení Cíle) Cílové zařízení obsahuje logické bloky a cílové porty, které přijímají servisní požadavky a provádějí je; Po dokončení zpracování žádosti je iniciátorovi žádosti zasláno potvrzení žádosti. Cílovým zařízením může být buď samostatný pevný disk, nebo celé diskové pole. Subsystém doručování dat Subsystém poskytování služeb) Je součástí vstupně/výstupního systému, který přenáší data mezi iniciátory a cílovými zařízeními. Typicky se subsystém doručování dat skládá z kabelů, které spojují iniciátor a cílové zařízení. Navíc kromě kabelů může subsystém pro doručování dat zahrnovat expandéry SAS. Expandery (anglicky) Expandéry) expandéry SAS - zařízení, která jsou součástí subsystému pro doručování dat a umožňují přenos dat mezi zařízeními SAS; například extender umožňuje připojit více cílových zařízení SAS k jedinému portu iniciátoru. Připojení přes extender je pro cílová zařízení zcela transparentní.

Specifikace SAS regulují fyzickou, datovou a logickou úroveň rozhraní.

Srovnání SAS a paralelního SCSI

  • SAS používá sériový protokol k přenosu dat mezi více zařízeními, a proto využívá méně signálových linek.
  • Rozhraní SCSI používá společnou sběrnici. Všechna zařízení jsou tedy připojena na stejnou sběrnici a s ovladačem může pracovat vždy pouze jedno zařízení. Rozhraní SAS využívá spojení typu point-to-point – každé zařízení je připojeno k ovladači vyhrazeným kanálem.
  • Na rozdíl od SCSI nevyžaduje SAS uživatelské ukončení sběrnice.
  • SCSI má problém v tom, že doba šíření signálu po různých linkách, které tvoří paralelní rozhraní, může být různá. Rozhraní SAS tuto nevýhodu nemá.
  • SAS podporuje velký počet zařízení (>16384), zatímco SCSI podporuje 8, 16 nebo 32 zařízení na sběrnici.
  • SAS poskytuje vyšší propustnost (1,5, 3,0 nebo 6,0 Gbps). Tato šířka pásma může být poskytnuta na každém spojení iniciátor-cíl, zatímco na sběrnici SCSI je šířka pásma sběrnice sdílena mezi všemi zařízeními, která jsou k ní připojena.
  • řadiče SAS mohou podporovat připojení zařízení s rozhraním SATA při přímém připojení pomocí protokolu SATA při připojení přes expandéry SAS pomocí tunelování přes STP (SATA Tunneled Protocol).
  • SAS, stejně jako paralelní SCSI, používá příkazy SCSI k ovládání a komunikaci s cílovými zařízeními.

Srovnání SAS a SATA

Konektory

Konektory SAS jsou obvykle výrazně menší než tradiční konektory SCSI, což umožňuje použití konektorů SAS k připojení kompaktních 2,5palcových jednotek.

Existuje několik možností pro konektory SAS:

  • SFF 8482 je varianta mechanicky kompatibilní s konektorem rozhraní SATA. Díky tomu je možné k SAS řadičům připojit SATA zařízení. Připojení zařízení SAS k rozhraní SATA nebude fungovat, brání tomu absence speciálního výřezu klíče uprostřed konektoru (viz obrázek konektoru v tabulce níže);
  • SFF 8484 - vnitřní konektor s hustým těsněním kontaktů; umožňuje připojit až 4 zařízení;
  • SFF 8470 - konektor s těsně zabalenými kontakty pro připojení externích zařízení (konektor tohoto typu se používá v rozhraní Infiniband a navíc může být použit pro připojení interních zařízení); umožňuje připojit až 4 zařízení;
  • SFF 8087 - redukovaný konektor Molex iPASS, obsahuje konektor pro připojení až 4 interních zařízení;
  • SFF 8088 - redukovaný konektor Molex iPASS, obsahuje konektor pro připojení až 4 externích zařízení;
obraz Krycí jméno Také známý jako Vnější/vnitřní Počet řádků Počet zařízení Komentář
SFF 8482 SAS konektor Interiér 1 Form Factor kompatibilní se SATA: Umožňuje zařízením SATA připojit se k řadiči SAS nebo liště záhlaví SAS, což eliminuje potřebu dalších SATA řadič pro připojení SATA zařízení, jako jsou DVD rekordéry. Pevné disky SAS se však ke sběrnici SATA připojit nemohou, protože jejich fyzický konektor má klíč, který připojení ke sběrnici SATA neumožňuje. Konektor zobrazený na obrázku je konektor na straně „disk“ rozhraní.
SFF 8484 SAS 4x 32-pin Interiér 32 (19) 4 (2) konektor s vysokou hustotou; Standard SFF definuje konektory pro připojení 2 nebo 4 zařízení.
SFF 8485 Definuje SGPIO (rozšíření standardu SFF 8484) - sériové připojení, běžně používané pro připojení LED indikátorů.
SFF 8470 Infiniband konektor Externí 32 4 Externí konektor s vysokou hustotou (lze použít také jako interní konektor).
SFF 8087 Interní mini-SAS Interiér 4 Vnitřní konektor Molex
SFF 8088 Externí mini-SAS Externí 32 4 Externí Molex iPASS konektor zmenšené šířky pro připojení až 4 zařízení.

Poznámky

Odkazy


Nadace Wikimedia. 2010.

Wikipédia en Français

Serial Attached SCSI- Paralelní nástupce SCSI. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Používání různých konektorů pro sériový ATA povoleno pro používání diskoték, pro použití s ​​nezbytnými funkcemi pro rychlost, ahorrando costes. Los … Encyklopedie Universal

Počítačové rozhraní pro vysokorychlostní komunikaci s USB zařízeníúložná zařízení, jako jsou pevné disky, disky SSD a flash disky. UAS závisí na protokolu USB a používá standardní sady příkazů SCSI. Navrženo pro... ... Wikipedii

Serial ATA- (SATA, auch S ATA/Serial Advanced Technology Attachment) je jednou z hlavních součástí pro datanaustausch mezi procesorem a platnou entwickelte verbindungstechnik. Logo Serial ATA… Deutsch Wikipedia

Architektura sériového úložiště- (SSA) jako metoda, um Speichersubsysteme (také Massenspeicher wie Jukeboxen und Disk Arrays) vysoce výkonné a výkonné v koppelích, v serverových systémech nebo velkých počítačích. SSA je ein mittlerweile überholter Standard und… … Německá Wikipedie eBook


V moderním počítačové systémy Pro připojení hlavních pevných disků se používají rozhraní SATA a SAS. První možnost zpravidla vyhovuje domácím pracovním stanicím, druhá serverovým, takže si technologie nekonkurují a splňují různé požadavky. Významný rozdíl v ceně a kapacitě paměti nutí uživatele přemýšlet, jak se SAS liší od SATA, a hledat kompromisní možnosti. Podívejme se, zda je to vhodné.

SAS(Serial Attached SCSI) je sériové rozhraní pro připojení úložných zařízení vyvinuté na základě paralelního SCSI pro provádění stejné sady příkazů. Používá se především v serverových systémech.

SATA(Serial ATA) – sériové rozhraní pro výměnu dat založené na paralelním PATA (IDE). Používá se v domácnostech, kancelářích, multimediálních počítačích a noteboocích.

Pokud mluvíme o HDD, tak i přes různé Specifikace a konektory, mezi zařízeními nejsou žádné zásadní rozdíly. Zpětná jednosměrná kompatibilita umožňuje připojit jednotky k desce serveru pomocí jednoho i druhého rozhraní.

Za zmínku stojí, že obě možnosti připojení jsou možné i pro SSD, ale podstatný rozdíl mezi SAS a SATA bude v tomto případě v ceně disku: první může být při srovnatelném objemu desítkykrát dražší. Proto je dnes takové řešení, ne-li vzácné, celkem dobře zvážené a je určeno pro rychlá datová centra firemní úrovni.

Rozdíl mezi SAS a SATA

Jak již víme, SAS se používá v serverech, SATA v domácích systémech. V praxi to znamená, že k prvnímu má přístup mnoho uživatelů současně a řeší se mnoho úkolů, zatímco druhým se věnuje jedna osoba. V souladu s tím je zatížení serveru mnohem vyšší, takže disky musí být dostatečně odolné proti chybám a rychlé. Protokoly SCSI (SSP, SMP, STP) implementované v SAS umožňují zpracování více I/O operací současně.

Přímo pro rychlost HDD cirkulace je určena především rychlostí otáčení vřetena. Pro stolní systémy a notebooky je 5400 – 7200 RPM nezbytných a dostačujících. V souladu s tím je téměř nemožné najít SATA disk s 10 000 RPM (pokud se nepodíváte na řadu WD VelociRaptor, určenou opět pro pracovní stanice), a cokoli vyššího je absolutně nedosažitelné. SAS HDD se točí minimálně 7200 RPM, 10000 RPM lze považovat za standard a 15000 RPM je dostatečné maximum.

Sériové disky SCSI jsou považovány za spolehlivější a mají vyšší MTBF. V praxi je stability dosaženo spíše díky funkci ověřování kontrolního součtu. Na druhou stranu disky SATA trpí „tichými chybami“, když jsou data částečně zapsána nebo poškozena, což vede ke vzniku.

Hlavní výhoda SAS také přispívá k odolnosti systému proti poruchám - dva duplexní porty, které umožňují připojit jedno zařízení přes dva kanály. Výměna informací bude v tomto případě probíhat současně v obou směrech a spolehlivost je zajištěna technologií Multipath I/O (dva řadiče se vzájemně chrání a sdílejí zátěž). Fronta označených příkazů je vytvořena až do hloubky 256. Většina disků SATA má jeden poloduplexní port a hloubka fronty pomocí technologie NCQ není větší než 32.

Rozhraní SAS vyžaduje použití kabelů o délce až 10 m Pomocí expandérů lze k jednomu portu připojit až 255 zařízení. SATA je omezena na 1 m (2 m pro eSATA) a podporuje pouze jedno připojení typu point-to-point.

Vyhlídky na další vývoj jsou tam, kde je rozdíl mezi SAS a SATA také pociťován zcela ostře. Propustnost rozhraní SAS dosahuje 12 Gbit/s a výrobci oznamují podporu rychlostí přenosu dat 24 Gbit/s. Poslední revize SATA se zastavila na 6 Gbit/s a nebude se v tomto ohledu vyvíjet.

SATA disky, pokud jde o náklady na 1 GB, mají velmi atraktivní cenovku. V systémech, kde není kritická rychlost přístupu k datům a objem uložených informací je velký, je vhodné je používat.

srovnávací tabulka

SAS SATA
Pro serverové systémy Především pro stolní a mobilní systémy
Používá sadu příkazů SCSI Používá sadu příkazů ATA
Minimální otáčky vřetena HDD 7200 RPM, maximální – 15000 RPM Minimálně 5400 RPM, maximálně 7200 RPM
Podporuje technologii pro kontrolu kontrolních součtů při zápisu dat Velké procento chyb a vadných sektorů
Dva plně duplexní porty Jeden poloviční duplexní port
Podporováno vícecestné I/O Spojení bod-bod
Fronta příkazů až 256 Týmová fronta do 32
Lze použít kabely až 10 m Délka kabelu ne více než 1 m
Propustnost sběrnice až 12 Gbit/s (v budoucnu 24 Gbit/s) Šířka pásma 6 Gbps (SATA III)
Náklady na disky jsou vyšší, někdy výrazně Levnější v přepočtu na cenu za 1 GB

Zavolejte nebo přímo na web! Naši specialisté vám rádi pomohou!

Co je SAS, pozadí Je načase přiznat zřejmý fakt: standard SCSI, dokonce i v podobě nejmodernějších implementací, jako je Ultra320 SCSI, vyčerpal své možnosti. Minimálně další škálování jeho výkonu, byť teoreticky možné, bude velmi nákladné. Situace s tímto vysoce uznávaným standardem vypadá obzvláště depresivně na pozadí rychlého rozvoje veškeré výpočetní techniky a zejména architektury a topologie systémů pro ukládání dat.

Dva klíčové faktory, které tlačí výrobce ke zlepšení rozhraní pevných disků, jsou rostoucí výkon systémů pro ukládání dat s velkým počtem obsluhovaných transakcí a rychlost získávání dat z velkých knihoven. Samozřejmě „svaté místo není nikdy prázdné“ a vznik rozhraní jako optické FCAL nebo sériové SATA do určité míry umožnil zbavit se úzkých míst a přidat rozmanitost do seznamu architektur úložných systémů. Uživatelé zvyklí na možnosti SCSI však stále zůstávají fanoušky tohoto standardu. Navíc do jeho rozvoje byly investovány velmi, velmi velké částky peněz.

To byly předpoklady, které se vyvinuly v době zrodu nového průmyslového standardu tzv Serial-Attached SCSI - Serial-Attached SCSI, nebo jednoduše SAS.


Abychom byli spravedliví, stojí za zmínku nový standard se neobjevilo náhle a ne okamžitě: oficiálnímu oznámení technologie SAS, ke kterému došlo 28. ledna 2004, předcházela seriózní práce týmu vývojářů z různých společností a průmyslových skupin - SCSI Trade Association (STA) a International Committee pro standardy informačních technologií (INCITS), pod záštitou American National Standards Institute (ANSI). Nový standard byl poprvé diskutován v prosinci 2001, kdy představenstvo SCSI Trade Association (STA) odhlasovalo definování specifikací Serial Attached SCSI. Poté, 2. května 2002, byl vývoj standardu převeden na výbor T10 při INCITS (InterNational Committee for Information Technology Standards), vytvořený speciálně pro podporu, rozvoj a propagaci SAS, a byly zveřejněny první návrhy specifikací SAS v polovině roku 2003.

Nejdůležitější věc, na kterou se lze spolehnout, když se pokoušíme formulovat definici standardu SAS: Serial-Attached SCSI je logické a přirozené sériové rozšíření technologie paralelního rozhraní SCSI používané k připojení periferií k počítačům.
Začněme tím, pro začátek.

Účel SAS

Abychom určili účel standardu SAS a jeho místo mezi moderními periferními rozhraními, podívejme se na prohlášení uvedená v „FAQ on Serial Attached SCSI“ na webu T10.

Rozhraní Serial Attached SCSI je produktem logické evoluce moderních rozhraní a je navrženo pro použití v průmyslových centrech sběru a ukládání dat. Standard SAS staví na elektrických a fyzických vlastnostech rozhraní Serial ATA a poskytuje škálovatelnost, výkon, spolehlivost a správu dat na serverech a úložných subsystémech. Architektonická podobnost se SATA nebrání SAS v tom, aby měl nejžádanější vlastnosti SCSI, a zároveň se zbavuje jeho nevýhod: velkých konektorů, krátkých propojovacích kabelů, omezeného výkonu a adresování.

V širším slova smyslu je SAS druh plně duplexního SATA s podporou dvou portů, většími možnostmi adresování, zvýšenou spolehlivostí, výkonem a logickou kompatibilitou s SCSI. Na druhou stranu na Serial ATA lze pohlížet jako na zjednodušenou podmnožinu Serial Attached SCSI pro použití v jednoduchých systémech bez kritických požadavků na spolehlivost a výkon. To neznamená, že zařízení Serial Attached SCSI nelze používat na běžných pracovních stanicích a stolních počítačích, potřebujete pouze příslušný hostitelský adaptér.

Serial Attached SCSI je v podstatě SCSI, ale ne s obvyklou paralelní, ale s point-to-point (point-to-point) sériovou architekturou, s přímým připojením řadiče k diskům. SAS podporuje až 128 disků různé typy a velikostí, společně propojeny tenčími a delšími (než v případě SCSI) kabely. Zatímco rozhraní SCSI posouvá data po svých drátech rychlostí asi 20 MB/s a poloduplexní SATA první generace - 1,5 GB/s v jednom směru za jednotku času, plně duplexní signálové sériové rozhraní SAS s podporou hot plug-in Současná implementace poskytuje výměnu dat rychlostí až 3,0 Gb/s na port.

Klíčovým rozdílem mezi SAS a SCSI je schopnost připojit jednotky SAS současně ke dvěma různým portům, z nichž každý představuje jinou doménu SAS. Dokážete si představit, jak výrazně to ovlivňuje spolehlivost ukládání dat a odolnost proti chybám systému. Kromě toho „přepínací“ povaha architektury SAS teoreticky umožňuje připojit tisíce jednotek „kaskádově po etapě“ (až 16 384 jednotek bez snížení výkonu!), což činí škálovatelnost takových systémů teoreticky neomezenou. Hlavní rozdíly mezi technologiemi SCSI a SAS jsou uvedeny v tabulce níže.

Specifikace konektoru a kabelu SAS

Jeden z klíčové vlastnosti Při vývoji rozhraní SAS byla stanovena možnost výrazného zvýšení rychlosti výměny dat. Další generace specifikací SAS, které jsou v současné době vyvíjeny, zahrnuje výměnu dat rychlostí až 6,0 GB/s s plnou kompatibilitou s první generací zařízení SAS. O další generaci po tomto se zatím vážně neuvažuje, ale mluví se o možnosti dosáhnout rychlosti přenosu dat až 12 GB/s.


Při vývoji konektorů pro zařízení SAS byl zohledněn slibný růst rychlosti výměny dat a zároveň byly zohledněny zkušenosti s miniaturizací spatřené ve specifikacích SATA. Specifikum konektoru spočívá v umístění druhého datového portu, protože každý z portů zařízení SAS je umístěn v různých doménách a slouží k organizaci nezávislých cest z jednoho zařízení SAS k druhému pro zajištění bezproblémového provozu. Pokud jeden z pohonů v řetězci selže, nemá to žádný vliv na provoz ostatních zařízení. Zrodil se tak návrh konektoru pro periferie s rozhraním SAS, který má v podstatě architektonickou podobnost s 68pinovými konektory pro disky s klasickým paralelním rozhraním SCSI nebo SCA-2, ale zároveň, podobně jako SATA, podporuje „hot plugging“ a spolehlivý kontakt.

Kabeláž SAS je mnohem kompaktnější než paralelní kabeláž ATA a SCSI, což má za následek méně nepořádku a lepší proudění vzduchu ke komponentám uvnitř. systémový případ. Typická délka kabelů rozhraní SAS pro aplikace, jako jsou pracovní stanice, nepřesahuje 1 m, maximální délka takového kabelu může být až 8 m. Teoreticky je to srovnatelné s délkou kabelu pro rozhraní SCSI, protože některé moderní zařízení umožňují spojení mezi hostitelským řadičem a periferiemi SCSI na vzdálenost více než 8 m, v případě potřeby však může být vzdálenost mezi zařízeními SAS výrazně zvýšena díky takzvaným expandérům SAS - jakési „potrubní čerpací stanice“. .


Zajímavostí je, že při vývoji specifikací SAS pracovní skupina okamžitě zohlednila nutnost definovat parametry konektorů a kabelů nejen pro interní, ale i pro externí připojení, podobně jako moderní možnosti SCSI, jako je „server - systém JBOD“. U rozhraní SATA bylo přijetí těchto specifikací odloženo na později, v důsledku toho vývoj externího rozhraní SATA stále není dokončen.

Pokud jde o externí připojení SAS, jako základ byl vzat návrh společnosti Infiniband, kde externí konektory a kabelový systém určeno pro 4 zařízení a zároveň poskytuje výkon první generace externích SAS připojení rychlostí 1,2 GB/s v každém směru, tedy až 2400 MB/s v plně duplexním režimu! Souhlasím, více než působivé pro externí rozhraní.

Topologie systému SAS

Použití konfigurací typu point-to-point umožňuje vysokou propustnost, nicméně druhou stranou mince je organizace specifické topologie, kdy interakce iniciačních (hostitelských) zařízení a periferií implikuje podporu více než dvou zařízení „v spojení". Když byl standard SAS vyvinut, specifikace okamžitě zahrnovala existenci levných expandérů, které by umožňovaly vytváření systémů s více než jedním inicializačním hostitelem a podporou více než jednoho periferního zařízení.

Dalším důležitým cílem, který si vývojáři nového standardu stanovili, bylo vymanit se z omezení klasického SCSI, což znamená ne více než 16 zařízení v jednom řetězci. Výsledkem je, že každý systém SAS je při použití příslušného počtu expandérů schopen podporovat adresování až 16 256 zařízení v jedné doméně SAS. Rozhodně stojí za zmínku konfigurační flexibilita expandérů SAS: jejich specifikace znamenají vytvoření heterogenních systémů, kde mohou zařízení SAS i SATA koexistovat jako periferní jednotky. Souhlasíte, je to velmi pohodlné, zejména při vytváření systémů pro ukládání rozpočtových dat nebo zařízení s škálováním plánovaným do budoucna.



Ilustrace principu organizace domény SAS
maximální kapacita


Věnujte pozornost obrázku výše: tmavě zelený modul uprostřed je stejný přepínač expandéru (fanout expander). Takový „přepínací“ expandér může být přítomen v jedné doméně SAS v jediném množství a kombinovat až 128 zařízení SAS. Zařízení SAS by však neměla být chápána výhradně jako pevné disky, protože se tím rozumí jakákoli možná kombinace takzvaných „periferních expandérů“ (světle zelené moduly), spouštěcích zařízení a samotných jednotek. Periferní expandéry zase mohou podporovat až 128 zařízení SAS, nelze k nim však připojit více než jeden další expandér. Modré moduly v diagramu označují iniciátory (hostitele) a hnědé válečky označují disky SAS nebo SATA.

protokoly SAS

Vytvoření nové topologie a nových rozhraní vedlo k vytvoření zcela nové definice techniky pro adresování všech možných portů v doméně SAS. S paralelním SCSI je samozřejmě vše jednodušší, protože adresování všech zařízení v doméně je předdefinováno na hardwarové úrovni.

Jako výsledek pracovní skupina Podle vývoje protokolu SAS bylo rozhodnuto zvolit jako identifikátory celosvětově unikátní 64bitová jména - WWN (WorldWide Name) pro všechny typy zařízení SAS. Opět není nic nového pod sluncem, toto je druh adresování, který se již dlouho používá při pojmenovávání zařízení Fibre Channel.


V okamžiku zapnutí napájení si tedy všechna zařízení sloučená do jednoho prostoru SAS navzájem vymění své WWN a teprve poté se ze sady zařízení SAS stane „smysluplný“ systém SAS. Přidání nového zařízení do systému SAS (přidáním v tomto případě máme na mysli pouze „hot plugging“) nebo jeho odebrání ze systému vede k zobrazení upozornění, které upozorní všechny iniciátory události a umožní upravit systém tak, aby novou konfiguraci. Expandéry jsou zase zodpovědné za „vydání“ WWN všem zařízením SATA systému, a to jak při zapnutí systému, tak v případě „horkého“ připojení nového zařízení. Po dokončení procesu inicializace systému komunikují zařízení SATA pomocí protokolů SATA pro zařízení SAS se používá protokol SAS, popsaný v jiných standardech SCSI, jako je SPI (SCSI Parallel Interface).

Pak je vše jednodušší: výměna příkazů, dat, stavů a ​​dalších informací mezi zařízeními SAS se provádí v paketech, jejichž specifikace jsou velmi podobné charakteristikám paketů pro výměnu informací při práci s paralelními zařízeními SCSI nebo Fibre Channel. Formát balíčku data SAS, nazývané „rámce“, jsou zvláště podobné specifikacím Fibre Channel: každý z nich se skládá z bloků deskriptorů příkazů (CDB) a dalších konstrukcí SCSI definovaných jinými standardy SCSI, jako je primární sada příkazů SCSI nebo příkaz SCSI Block Command. Zde je další výhoda standardu SAS: použití protokolu a architektury podobné SCSI vám umožňuje kombinovat návrhy SAS s jinými systémy úložiště a zpracování dat s architekturou Infiniband, iSCSI nebo Fibre Channel, což jsou ve skutečnosti také objekty SCSI.

Protokol SAS obsahuje čtyři tradiční vrstvy: fyzickou (fyzická vrstva), komunikační vrstvu (linková vrstva), portovou vrstvu (portová vrstva) a transportní vrstvu (transportní vrstva). Konsolidace čtyř vrstev na každém portu SAS znamená, že programy a ovladače používané pro provozování paralelních portů SCSI lze stejně dobře použít pro provoz portů SAS, pouze s malými úpravami.



Architektura SAS


Aplikační vrstvy, včetně ovladačů a samotných aplikací, vytvářejí specifické úlohy pro transportní vrstvu, která zase zapouzdřuje příkazy, data, stavy atd. do rámců SAS a deleguje jejich přenos na vrstvu portů. Transportní vrstva je samozřejmě také zodpovědná za přijímání rámců SAS z vrstvy portů, rozebírání přijatých rámců a předávání obsahu aplikační vrstvě.

Vrstva portu SAS je zodpovědná za výměnu datových paketů s komunikační vrstvou (linkovou vrstvou) za účelem navázání spojení a také za výběr fyzické vrstvy, přes kterou budou pakety přenášeny současně na několik zařízení. Fyzická vrstva SAS odkazuje na odpovídající hardwarové prostředí - transceivery a kódovací moduly, které se připojují k fyzickému rozhraní SAS a posílají signály po drátových obvodech.





Mimochodem, dovolte mi, abych vám to připomněl fyzické úrovni připojení v případě sériového rozhraní SAS jsou plně duplexní diferenciální páry obvodů, které lze také kombinovat pro zvýšení výkonu (no, stejně jako PCI Express) na „široké“ porty. V souladu s tím může mít každé zařízení více než jeden port a každý z nich může být nakonfigurován jako "úzký" nebo "široký". Rozhraní hostitele a expandéru se mohou skládat z více portů, přičemž každá adresa hostitele je přístupná všem periferní zařízení a propustnost se sečte. Organizace více datových cest díky přítomnosti „širokých“ portů znamená paralelní provádění příkazů a odpovídající snížení promarněného času čekáním ve frontě.

Závěr

Předkládaný materiál představuje pouze stručný úvod do principů konstrukce architektury rozhraní SAS a vlastností implementace tohoto standardu. Podrobnější zkoumání specifikací rozhraní si s největší pravděpodobností vyžádá vydání celé série článků na toto téma. Je možné, že to tak bude, naštěstí, začátek masové implementace rozhraní je za dveřmi a počet aplikovaných dotazů ohledně implementace SAS systémů bude časem jen narůstat.

Hlavní definicí SAS, na kterou by se podle mého názoru nemělo zapomínat, je, že nové rozhraní Serial Attached SCSI bylo navrženo pro potřeby široké škály úložných systémů na podnikové úrovni, ale stále se jedná o „krátký rozsah“ rozhraní a v žádném případě nemá nahradit žádné síťová rozhraní, není třeba „kupovat“ podobnou implementaci architektury „point-to-point“.

Přes veškerou svou povahu „šitou na míru“ pro práci ve velkých a téměř nekonečně škálovatelných systémech ukládání dat, rozhraní Serial Attached SCSI znamená plnou kompatibilitu s relativně levné pohony Serial ATA, které umožňuje navrhovat zcela dostupné systémy i v měřítku malého podniku. Zároveň podpora 2portových jednotek Serial Attached SCSI umožňuje dosáhnout úrovní výkonu, o kterých se současným systémům na jednotkách SCSI ani nesnilo.

Pro ty, kteří jsou připraveni vrhnout se do studia funkcí Serial Attached SCSI samostatně, uvádíme na závěr seznam webů, kde se nacházejí vzdělávací a standardizační dokumenty.

Zdroje webu Adaptec
Zdroje webových stránek Maxtor
Zdroje webových stránek Seagate

T10:

Serial Attached SCSI –
SCSI Architecture Model – 3 (SAM-3)
Primární příkazy SCSI – 3 (SPC-3)
SCSI blokové příkazy – 2 (SBC-2)
SCSI Stream Commands – 2 (SSC-2)
SCSI Enclosure Services – 2 (SES-2)

Specifikace konektoru SAS:

SFF 8482 (interní propojovací deska/jednotka)
SFF 8470 (externí 4-široký)
SFF 8223, 8224, 8225 (formát 2,5", 3,5", 5,25")
SFF 8484 (interní 4-široký)

Specifikace Serial ATA:

Serial ATA II: Rozšíření na Serial ATA 1.0
Serial ATA II: Multiplikátor portů
Serial ATA II: Port Selector
Serial ATA II: Kabely a konektory, svazek 1

Dodatečné zdroje:

Mezinárodní výbor pro standardy informačních technologií
T11 (standardy Fibre Channel)
SCSI Trade Association
SNIA (Storage Networking Industry Association)