6Gb/s SAS 部署推进存储技术飞速发展

6Gb/s SAS 市场最新信息

        6Gb/s SAS 市场正处于全面发展的鼎盛时期。服务器主板纷纷采用 6Gb/s SAS 器件或 RAID 控制器。支持 SATA 和 SAS驱动器连接增量扩展的 SAS 扩展器在系统和驱动器存储设备领域获得大量部署。SAS 可保护原有中间件投资，正快速改变主流服务器市场，并上升为领先的企业存储互联技术。从 3Gb/s SAS到 6Gb/s SAS 的演进还在不断发展，并新增了标准化分区和扩展器发现等增强型企业级功能。新添加的改进功能将有助于开辟全新的市场和应用领域，从而推动 SAS 进一步向高可用性存储解决方案方向发展。

企业领域的发展

        “自加密驱动器 (SED)”和“端对端数据保护”（即通常所说的 T10 DIF）等增强技术虽然并非 SAS 所独有，但正通过 6Gb/s SAS 组件和产品的大量部署而加速推广。此外，不同来源的高容量 SAS 驱动器凭借其在分层存储环境中的架构优势也将对企业 SATA 驱动器提出挑战。总之，SAS 具备的这些优势以及宽广的产品选择面必然会持续支持 SAS 的进一步发展。

        SAS 除了作为基本的服务器存储连接技术之外，驱动器的外形大小、产品丰富性、高可用性、与 SATA 的共存性以及价位优势等因素都有助于 SAS 成为外部 NAS 或 SAN 连接型存储子系统的重要选择方案，而这部分细分市场此前一直由光纤通道 (FC) 驱动器所占据。向外部子系统领域的发展使 SAS 成为多种云和分层存储环境中外设连接功能的首选技术。

性能扩展

        显然，性能是 6Gb/s SAS 的重要优势。性能改善不仅体现为传输速率翻倍，更体现在协议和架构方面的改进。此外，第二代 SAS 产品的时延显著缩短，这主要归功于各种器件和组件的驱动器、固件和硬件性能的大幅提升。6Gb/s SAS RAID 控制器可轻松支持 200 个乃至更多驱动器，还能提供超过 2.5GB/s 的 RAID 连续带宽性能，从而全面超越 3.0Gb/s 的读写吞吐量。

        此外，如前所述的扩展器发现等架构增强性能可减少主机软件工作开销，并将发现功能分配由扩展器网络承担，从而大幅减少配置大中型 SAS 所需的消息发送流量。

        第一代 SAS 使供应商能在多用户多处理系统以及采用虚拟机的系统中进行磁盘驱动器分区。不过，这种早期方案受到厂商技术的制约。6Gb/s SAS 可通过扩展器和 SAS 开关设计为驱动器分区提供标准化机制。SAS 开关其实就是用于可扩展 SAS 部署的专业化扩展器实施方案，可改进 SAS 存储的整体可扩展性、可服务性、可管理性以及可用性。

 
图1—用于在 SAS 连接主机之间共享多扩展器存储单元的 SAS 开关

        6Gb/s SAS 的高传输速率与通过 SAS 开关实现的整合端口带宽功能完美结合，可为我们带来一款可共享的低成本存储系统，从而实现出色的性能水平。以下介绍的有效传输速率会根据不同实施方案而有所差异，同时也受到主机服务器、CPU、SAS HBA/控制器、JBOD 供应商以及 HDD 的影响，尤其会受到用于支持中等构建水平所需的 SAS 链路数量的影响。

 

图2—采用 SAS 开关的共享存储实施方案中的 6Gb/s SAS 性能水平

测试设置：

6 个服务器（每个主机 2 个 HBA）连接到 4 个 JBOD 对，每个 JBOD 对有 24 个 HDD，采用 SAS开关。
o 多个白盒服务器，带单部 Intel Xeon® 5520
o 多个 6Gb/s SAS HBA
o 多个 6Gb/s SAS JBOD（4 个 JBOD 对）
o 一部 6Gb/s SAS 开关
o IOmeter 2006，客户端/服务器配置
o IO 队列深度为 8

结果：

（性能受连接至 JBOD 的共享 SAS 端口数量的影响）
  突发最大值—9600 MB/s
  理论最大值（考虑系统开销）：8,400-8,600 MB/s
  7,820 MB/s 的读取速度
  8,069 MB/s 的写入速度

        这些共享存储系统广泛应用于数据库、数据仓库、交换服务器、预/后视频处理/制作、媒体流、安全、科学分析和安防监控等领域。这种高性能数据共享模型能以相当低的价位为商业解决方案带来真正的企业级功能。

低时延 SAS 支持非易失性存储

        当然，性能对支持 SSD 等新型低时延存储设备至关重要。SSD 作为数据缓存技术被广泛采用，正成为整个分层存储链中的重要组成部分。无论是数据库应用还是数据挖掘、数据仓库、视频制作、流媒体还是各种其它低时延应用，非易失性存储器解决方案都能在极高的工作负载要求下改进系统的响应时间。

        如前所述，我们已经做了大量工作对 SAS 性能进行提升，并降低了协议时延。SSD I/O 性能通常由通道数量以及 NAND 组件自身时延所决定。即便如此，SAS 供应商仍在为进一步降低 SAS 时延而加大投入，以确保在后续低时延存储解决方案中不会出现时延瓶颈。

        HBA 控制器解决方案对软件和固件进行了调节，能够充分发挥低时延驱动器 (SSD) 的优势，从而将 RAID 5 I/O 的性能从 20 万次随机 IOPS 提升到超过 45 万次的水平。

        随着平均响应时间已降至不到 200 微秒，在目前的 6Gb/s SAS 技术下，已完全可以推出针对 1K 随机读取工作负载且超出 1M IOPS 的系统。

        以下给出的性能图展示了 SAS I/O 的现有性能以及性能发展的保守估计，所有这些优势都可确保 SAS 继续成为 HDD、SSD 和其它非易失性存储解决方案的前沿存储架构技术。

 
图 3—6Gb/s SAS 可为低时延 (SSD) 存储设备提供业界最佳性能

        SCSI 在满足业界性能要求的同时还继续保持业经验证的企业级 SAS 技术优势，这将有助于保持 SCSI 在新型存储架构领域的前沿地位。

拓扑冗余 (Topology to spare)

        随着数据创建和保存需求的不断提升，以及标准化分区和发现技术对 6Gb/s SAS 可扩展性的改进，高效连接存储支架之间的存储设备通常需要更长的连接距离，同样，在物理存储部署选项中提供更高灵活性也需要较长的连接距离。

        为了解决上述问题，可使用有源铜线延长 SAS 互连产品之间的连接距离，连接长度可超过 20 米。近期举办的 SAS 插拔大会 (plugfest) 活动证实：大型系统构造采用多条有源线缆在 8 个分离扩展器组成的网络中进行串联，即使连接距离长达 100 米也能确保系统的可靠性。这种技术为 SAS 服务器和子系统提供了更长的连接距离，显著改变了解决方案的格局，从而能够更好地满足结构扩展的需求。

        随着连接距离的进一步扩大以及扩展选项的进一步丰富，SAS 已成为有效的主机互连选择。这些使用案例对距离的要求虽然不是很高，但需要具备同类最佳的性能，而且要实现 DAS 的低成本和简便性。因此 SAS 可在众多不同市场中与 iSCSI 和 FC 展开有效的竞争。

不断前进……
SAS 几乎在所有企业存储领域都站稳了脚跟。增强型的企业功能已将 SAS 从设备连接方案转变为一种重要的存储互连结构，可在分层存储解决方案中发挥重要作用。

新一代 SAS 设备将随着行业的发展进一步提升性能和扩展性，将实现：12Gb/s 的传输速率；光学连接和有源铜线连接；可提升系统可用性和可服务性的布线管理；实施多端口 SAS 以为部署高级 SSD 解决方案的系统构建人员增加可用的系统带宽。

虽然存储技术的未来发展方向还不明确，但 SAS 将继续推进高级存储架构的发展，同时保护原有投资。SCSI 和 SAS 技术不仅没有被无数次的市场变革所淘汰，而且还会继续快速向前发展。这种由技术改进和完善的发展策略作为坚实后盾的强韧生命力已成为 SCSI/SAS 的重要特质，并且在可预见的未来还将一如既往地继续保持这一优势。