SAS詳解

askewheartwolf

（一）什么是SAS
SAS（Serial Attached SCSI）即串行SCSI技術，是一種磁盤連接技術，它綜合了并行SCSI和串行連接技術（如FC、SSA、IEEE1394等）的優(yōu)勢，以串行通訊協(xié)議為協(xié)議基礎架構，采用SCSI-3擴展指令集，并兼容SATA設備，是多層次的存儲設備連接協(xié)議棧。
說到SAS，自然會聯(lián)想到在存儲上廣泛使用的另外一種磁盤通道連接技術：FC（光纖通道），這里將2種磁盤通道連接技術做一個簡單的對比：。
FC：
優(yōu)點：基于Fabric Channel環(huán)路協(xié)議基礎上的串行技術，通過給后端磁盤提供帶寬2.0Gbit/s或者4.0Gbit/s的FC環(huán)路來進行磁盤的連接；FC線纜的連接距離遠，比較容易擴展，是目前廣泛采用的磁盤通道連接技術之一；
缺點：FC接口速率雖然能到2.0Gbit/s或者4.0Gbit/s，但由于FC磁盤通道工作于環(huán)路模式下，一個光纖環(huán)路在同一時間只能實現(xiàn)單個磁盤的I\O，導致FC帶寬不能被充分利用，并且影響到磁盤并行訪問的性能。
SAS:：
優(yōu)點：SAS具備目前磁盤通道技術里面的最高接口速率，通過采用通道合并技術，SAS支持將多個phy合入一個port，可提供高達幾十G的通道帶寬，比如常用的4*SAS寬端口，帶寬可達12Gbit/s；SAS的交換構架支持多個設備的擴展，一個SAS域理論上最多可接16128個設備，同時SAS設備支持24×7的多線程設計，可滿足多任務的應用；SAS設備基于目前存儲領域最成熟的SCSI技術，可兼容SATA，這使得SAS通道技術具備廣泛的適用范圍和良好兼容性。
缺點：由于與SAS通道技術配合的SAS磁盤價格偏高，目前主要應用于企業(yè)級場合。
小結：SAS作為磁盤通道技術，在接口帶寬、工作性能、可擴展性、組網(wǎng)應用、可靠性等方面，有著突出的優(yōu)勢，尤其適合應用于企業(yè)級系統(tǒng)。
（二）SAS的交換構架
要了解SAS的構架，先弄清幾個概念：
SAS Phy：一個phy即是一個transceiver，每個phy都有一個SAS addresss，和一個唯一的identifier；
SAS Port：一個port包含一個或一組phy，每個SAS PORT有一個唯一的SAS地址，同一個Port中的所有phy共用一個address，即一個port只有一個SAS address；
SAS device：一個SAS device可以包括一個或多個SAS port，device里的每個phy有一個獨立的identifier；
圖1 SAS device,SAS port,SAS phy關系示意圖
End device：是一種SAS device，SAS物理連接的末端設備，例如HBA卡、Disk driver都是end device；
Expander device：包括Edge expander device和Fanout expander device Fanout expander device：起中心交換作用，既可以直接連接到end device，也可以連接到edge expander device； Edge expander device：一般用于連接fanout expander device和end device，也可以連接其它的edge expander device，一個edge expander set中只能包含128個SAS address。
圖2 SAS Expander拓撲構圖
Domain：即整個SAS交換構架，由SAS device和SAS expander device組成，其中Device又區(qū)分為Initiator和Target，它們可以直接對接起來，也可以經(jīng)過Expander進行連接，Expander起到通道交換或者端口擴展的作用，如下圖所示：
圖3 SAS交換構架示意圖
每一個SAS initiator port和SAS target port都有一個單獨的SAS address，expander device也有自己單獨的一個SAS address，SAS的交換比較簡單，直接用port的SAS address作為交換路由表的內容，沒有任何轉換過程，一般的交換方法有如下三種：
Routing Method
Function
Direct Routing
Routes connection requests to attached devices with the specific SAS address.
Subtractive Routing
The method the expander connection manager uses to route connection requests not resolved using the direct routing method or table routing method.
Table Routing
The method the expander connection manager uses to route connection requests using an expander route table.
理論上，每個"Edge Expander Set"可以支持128個port，每個SAS Domain可以有128 個"Edge Expander Set"，這樣每個SAS Domain中最多可以有128 x 128 = 16384 個port。當然，這并不是說每個SAS Domain可以連接16384 個磁盤和SAS適配器，因為"Fanout Expander"與"Edge Expander"相連接時，會占用一部分port。如果128 個"Edge Expander"全部連接到"Fanout Expander"，內部互聯(lián)至少要占用256個port。也就是說，一個SAS域理論上可以連接16384 - 256 = 16128個SAS End Device。對比光纖環(huán)路126 個device的上限，16128 這個數(shù)字仍然是非�？捎^。
（三）SAS寬端口技術
SAS port可根據(jù)使用情況不同，分為窄端口和寬端口，窄端口是指只包含一個SAS phy的端口，寬端口包含N個SAS phy，這些phy共用一個SAS地址，N的取值一般在2～8之間。
圖4 SAS port示意圖
一個寬端口和對端端口建立wide link，通過將幾個物理鏈接捆綁起來，提供一個更高帶寬的SAS通路，目前普遍使用到的4*SAS寬端口帶寬可達12Gbps。
寬端口在使用中，一般有兩種方式：
a) 一個N-wide port和另一個N-wide port直接連接，N個phy同時連接建立一個N-wide link，比如常用的兩個4*SAS寬端口通過線纜直接對接；
b) 一個N-wide port接到多個narrow port或者M-wide port，分別建立起多條連接，比如一個4*SAS的端口，可以分別接到4個窄端口，也可以接到2個2*SAS的寬端口，還可以接到2個窄端口和一個2*SAS寬端口。
SAS在IX3000產(chǎn)品中的應用
在H3C公司自主開發(fā)的新一代中端存儲系統(tǒng)IX3000中，完全支持SAS技術標準，同時支持SAS和SATA II硬盤，對硬盤種類的識別和硬盤速率的檢測完全是自動地。如下圖所示，在IX3000 SCU里，IO處理器通過1個8*SAS的寬端口，接到SAS fanout expander模塊，fanout expander對外又提供3路4*SAS的寬端口（下面的圖中只畫出1路），用以掛接IX3000 DEU磁盤柜。SCU為雙主控，對外最多可提供6個4*SAS寬端口。DEU就是SAS edge expander的功能，同樣采用雙控模式，下面掛接16個SATA/SAS磁盤，對外各提供兩個4*SAS寬端口，一個接到SCU，一個用以擴展下級的DEU，具體的組網(wǎng)請參見下圖：
圖5 SAS在IX3000產(chǎn)品中的應用
按照上述的組網(wǎng)方式，SCU的雙主控里任何一個控制模塊都能訪問到下面掛接的所有磁盤，其中一個主控板故障的情況下，可保證業(yè)務不中斷；同樣，DEU采用雙控模式，采用上述組網(wǎng)，對下面掛接的每個磁盤的訪問都提供了兩條可用的通道，在其一個expander故障的情況下，仍能保證磁盤正常訪問，從而實現(xiàn)較高的可靠性。
每個SCU控制器可以對外提供3個x4 SAS磁盤柜端口，每一個SAS端口下面可以級連7個DEU，因此系統(tǒng)最大可以連接21個DEU，配備以高性能的15000RPM SAS硬盤，完全可以滿足各種高可靠性、高性能的存儲應用需求。



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liurg112

SAS 整套協(xié)議相對比較復雜，是否以后的趨勢是PCIE替代SAS？