SAS (Serial Attached SCSI) 技术详解

(一)什么是SAS SAS(Serial Attached SCSI)即串行SCSI技术,是一种磁盘连接技术,它综合了并行SCSI和串行连接技术(如FC、SSA、IEEE1394等)的优势,以串行通讯协议为协议基础架构,采用SCSI-3扩展指令集,并兼容SATA设备,是多层次的存储设备连接协议栈。 说到SAS,自然会联想到在存储上广泛使用的另外一种磁盘通道连接技术:FC(光纤通道),这里将2种磁盘通道连接技术做一个简单的对比。 FC 优点:基于Fabric Channel环路协

       (一)什么是SAS

      
SAS(Serial Attached SCSI)即串行SCSI技术,是一种磁盘连接技术,它综合了并行SCSI和串行连接技术(如FC、SSA、IEEE1394等)的优势,以串行通讯协议为协议基础架构,采用SCSI-3扩展指令集,并兼容SATA设备,是多层次的存储设备连接协议栈。

       说到SAS,自然会联想到在存储上广泛使用的另外一种磁盘通道连接技术:FC(光纤通道),这里将2种磁盘通道连接技术做一个简单的对比。

       FC

      

 
优点:基于Fabric Channel环路协议基础上的串行技术,通过给后端磁盘提供带宽2.0Gbit/s或者4.0Gbit/s的FC环路来进行磁盘的连接;FC线缆的连接距离远,比较容易扩展,是目前广泛采用的磁盘通道连接技术之一。

       缺点:FC接口速率虽然能到2.0Gbit/s或者4.0Gbit/s,但由于FC磁盘通道工作于环路模式下,一个光纤环路在同一时间只能实现单个磁盘的I\O,导致FC带宽不能被充分利用,并且影响到磁盘并行访问的性能。

       SAS

      
优点:SAS具备目前磁盘通道技术里面的最高接口速率,通过采用通道合并技术,SAS支持将多个phy合入一个port,可提供高达几十G的通道带宽,比如常用的4*SAS宽端口,带宽可达12Gbit/s;SAS的交换构架支持多个设备的扩展,一个SAS域理论上最多可接16128个设备,同时SAS设备支持24×7的多线程设计,可满足多任务的应用;SAS设备基于目前存储领域最成熟的SCSI技术,可兼容SATA,这使得SAS通道技术具备广泛的适用范围和良好兼容性。

       缺点:由于与SAS通道技术配合的SAS磁盘价格偏高,目前主要应用于企业级场合。

       小结:SAS作为磁盘通道技术,在接口带宽、工作性能、可扩展性、组网应用、可靠性等方面,有着突出的优势,尤其适合应用于企业级系统。

       (二)SAS的交换构架

      
要了解SAS的构架,先弄清几个概念:

       SAS Phy:一个phy即是一个transceiver,每个phy都有一个SAS addresss,和一个唯一的identifier;
       SAS Port:一个port包含一个或一组phy,每个SAS PORT有一个唯一的SAS地址,同一个Port中的所有phy共用一个address,即一个port只有一个SAS address;
       SAS device:一个SAS device可以包括一个或多个SAS port,device里的每个phy有一个独立的identifier。

SAS (Serial Attached SCSI) 技术详解_第1张图片

                                                              图1 SAS device,SAS port,SAS phy关系示意图

       End device:是一种SAS device,SAS物理连接的末端设备,例如HBA卡、Disk driver都是end device;
       Expander device:包括Edge expander device和Fanout expander device Fanout expander device:起中心交换作用,既可以直接连接到end device,也可以连接到edge expander device; Edge expander device:一般用于连接fanout expander device和end device,也可以连接其它的edge expander device,一个edge expander set中只能包含128个SAS address。

SAS (Serial Attached SCSI) 技术详解_第2张图片

                                                                          图2 SAS Expander拓扑构图

       Domain:即整个SAS交换构架,由SAS device和SAS expander device组成,其中Device又区分为Initiator和Target,它们可以直接对接起来,也可以经过Expander进行连接,Expander起到通道交换或者端口扩展的作用,如下图所示:

                                                                               图3 SAS交换构架示意图

       每一个SAS initiator port和SAS target port都有一个单独的SAS address,expander device也有自己单独的一个SAS address,SAS的交换比较简单,直接用port的SAS address作为交换路由表的内容,没有任何转换过程,一般的交换方法有如下三种:

       理论上,每个"Edge Expander Set"可以支持128个port,每个SAS Domain可以有128 个"Edge Expander Set",这样每个SAS Domain中最多可以有128 x 128 = 16384 个port。当然,这并不是说每个SAS Domain可以连接16384 个磁盘和SAS适配器,因为"Fanout Expander"与"Edge Expander"相连接时,会占用一部分port。如果128 个"Edge Expander"全部连接到"Fanout Expander",内部互联至少要占用256个port。也就是说,一个SAS域理论上可以连接16384 - 256 = 16128个SAS End Device。对比光纤环路126 个device的上限,16128 这个数字仍然是非常可观。

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