SAS存储：趋势与现实的博弈

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如果有人要问哪项技术同时在服务器和存储领域获得最大的成功和广泛的认可？SCSI是毫无疑问的答案——在过去的20年中，SCSI提供了快速和灵活的磁盘接口。起初，SCSII（全称是Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）并不仅仅是一种磁盘访问连接技术，它同时也是打印机、扫描仪、外置软驱甚至是键盘的接口。但就作为存储接口这一功能而言，SCSI就象是漆黑夜晚里的一轮明月。
企业级高端用户在内外部存储中一般都喜欢用SCSI，但以往只限于并行SCSI。而且并行SCSI在实际应用中已经受到了一些限制，如最新的Ultra320采用过粗的屏蔽线缆，不仅成本高昂，也带来了很多管理问题。今天，随着高速串行技术的发展，SCSI迎来了新生，就象桌面ATA（即IDE）从并行转向串行一样。作为下一代的SCSI，串行SCSI（SAS）不仅维持了并行SCSI传统的软件兼容性优势，更是大大提升了存储的速度和可用性。
SAS好处知多少？
从物理层面来说，SAS带来的好处首先来自于创新的线缆架构。在系统内部采用比SCSI更细、针脚更少的SATA线缆，有助于服务器厂商更好地解决气流和散热问题。而且，用于外部存储的SAS线缆也比目前的并行SCSI线缆要细，也更便宜，并跟InfiniBand的插头标准一致，从而有益于简化机房管理。
InfiniBand最多可以支持4个SAS链接，并能在单一模式下提供12GB带宽。过去，并行SCSI线缆长度被限制在12米以内。而SAS是一种点对点的串行技术，每个磁盘可以独立链接到控制器上，这要优于并行SCSI的菊花链模式。尽管设备之间，比如磁盘或扩展器之间SAS的链接被限制在8米以内，但在一个SAS系统中，线缆数量并没有上限，从而使得SAS的扩展性更好。
跟Ultra320 SCSI相比，SAS可以获得3 Gbps的极高传输速率。在串行领域，这是半双工传输的指标。SAS的发送和接收速率为300MBps。Ultra320 SCSI可以达到320 MBps，但在一个并行SCSI通道中所有设备都必须共享带宽。由于受到机械磁头延迟和转动延迟，所以上述这些性能参数都是理性峰值，无法通过单一设备达到。用户需要多个spindles和RAID阵列来考察实际效果。相对于并行SCSI，SAS的另一大优势是寻址。并行SCSI采用独立的设备编码，从而限制了任何SCSI链上的设备数量。SAS采用预先指定的通用的不重复的名称，从而无需在SAS设备上进行任何地址设置。
服务器厂商对SAS青睐有加主要基于以下几方面的原因。首先，新的控制芯片可以在同一个协议包中支持SAS和SATA，这意味着服务器主板上的同一控制器就能支持这两种技术。而且这种芯片也提供SATA和SAS的RAID功能，加上这二者都是串行协议，因此更易于同PCI-E或超传输技术进行整合。其次，服务器厂商在同一系统中可以同时提供SAS或SATA或两者混用，从而省去了额外的物理配置。再次，在1U和2U服务器中SAS 可以支持2.5英寸硬盘，从而能提高存储密度。另外，SAS可以用串行ATA通道协议访问SATA和SATA II设备，根据协议选择最好的命令序列：支持SATA和SATAII的Native Command Queuing，支持SAS的Tagged Command Queuing。而在过去，服务器厂商不得不采用不同的SKU来提供SATA或SCSI系统。
对用户而言，SAS的实际好处是可以让用户根据应用任务需要来选择合适的磁盘类别，比如交易性存储可以采用SAS来获得更快的性能，而大块的数据存储则可以选用便宜的SATA硬盘，或者采用SATA和SAS的组合。因此，用户在选择服务器存储时，不再需要考虑控制器的变动。
SAS对网络存储的冲击
SAS一个令人感兴趣的功能就是可以通过扩展器来组建SAN网络——以往主要是FC和iSCSI/以太网的天下——这些扩展器本质上相当于SAS交换机，允许将多个SAS设备连接到有限的几个主机端口上。扩展器有两类：fan-out 和edge。

Edge扩展器最多可以访问128个物理磁盘，fan-out扩展器则允许连接最多128个扩展器，或者在一个SAS domain中进行分段，这样两者配合最多可以实现16384个（128*128）物理链接。在主机HBA卡和扩展器之间，以及扩展器与扩展器之间，都可以使用多路链接。对于大规模系统而言，edge扩展器可以使用subtractive路由端口连接到另一个domain的扩展器上。
Subtractive 路由是SAS的专用术语，意思是指如果A扩展器在路由表中没有特定的地址，就会直接找到B路由，而不需要复杂的路由表，这可以降低扩展器的内存消耗和复杂度。不过，只有edge扩展器可以执行subtractive 路由。大多数用户在大规模的SAS系统中都会用到edge扩展器。
但在SAS并不能取代FC。FC的优势也是显而易见的：用户在交换节点间的距离可以达到11公里；FC的网络协议也更先进，在安全性和配置灵活性方面都比SAS网络要好，这一点在高端SAN领域更为重要；最新一代FC的速度也比SAS快。不过，在SAN并不占优的中低端市场，SAS对FC的威胁已经很明显。尽管FC供应商也在试图推出适合SMB用户的易于部署和使用的FC-SAN方案，但SMB用户是否真的需要SAN呢？SAS的诞生将会大大冲击FC的这些努力。另外，网络型SAS也会挑战iSCSI的一部分市场。受SAS较大冲击的主要是针对SMB的高性能应用领域，如HD影像编辑、音频编辑和文件镜像等。
用户投资：趋势与现实的矛盾
SAS是SCSI的未来趋势，目前，几乎每个磁盘厂商都已经或即将推出SAS产品。到明年这个时候，SAS很可能会完全取代并行SCSI的地位。系统厂商也推出了一些方案，还有一些公司在生产SAS的edge和fan-out扩展器。
但SAS的不足之处在于不能兼容现有的并行SCSI系统。而实际应用中，许多设备却都需要用到并行SCSI，特别是磁带和外部存储阵列。为了同时使用这些SCSI设备和SAS服务器，用户需要安装标准的并行SCSI适配器。另外，并行SCSI设备并不会消失。在未来数年内，并行SCSI设备和控制器仍然还会存在，甚至在未来两年内性能还会进一步提升。
那么，面对趋势和现实的矛盾，用户到底什么时候可以考虑采用SAS技术呢？其实，短期内SAS到底能造成多大的影响，关键还是要看用户的存储投资结构——当前对SCSI技术的投资和长远的存储投资计划。可见，用户需要在现有投资和未来投资之间进行平衡与取舍。
另外，用户在SAS、FC和SATA之间的选择也两样是趋势与现实的博弈。从技术的观点来看，SAS似乎有充分的理由来实现存储的标准化，一统天下。但从现实的观点来看，选择什么样的存储主要是取决于数据。比如，现实中，最重要的数据是交易型的数据，这类数据不断地快速变化和被经常访问。作为日常运作的关键所在，交易型数据的存储就需要最快的和最可靠的存储，但对存储空间要求并不高，所以可以选择价格较贵，但速度和可靠性很高的SAS和FC。
跟交易型数据相对应的是备用性数据，这类数据的特点是体积较大，变化缓慢。一般而言，备用性数据过去曾经是交易型数据，比如静态的客户账户信息，但这些数据不再每天都会被用到。因此，备用性数据不需要最快的存储，但需要消耗大量的磁盘空间，因此，可以选用速度和可靠性较低，但每GB成本较低和近线存储密度更高的SATA磁盘。
小 结
SAS（串行SCSI）不仅保留了并行SCSI传统的软件兼容性优势，而且获得了更高的速度和可用性，从而成为服务器和存储领域SCSI往下一代演变的趋势。新的SAS控制器芯片可以同时支持SAS和SATA协议，并提供RAID功能。SAS也可以组成SAN网络。过去，用户购买服务器或存储时，要么选择SATA，要么选择SCSI，但现在，SAS的出现让用户们可以根据需要来灵活选择更加合适的磁盘。
当然，就目前而言，并非所有的存储设备都会马上用到SAS。但几乎所有的存储厂商都已经或即将推出SAS产品。预计到明年下半年，SAS很可能会完全取代的并行SCSI的地位。


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