如何提升磁盤(pán)IO速度之SAS RAID卡介紹篇

服務(wù)器產(chǎn)品的性能，一直以來(lái)都是廠商和用戶所關(guān)心的問(wèn)題。如何讓服務(wù)器保持一個(gè)較低的價(jià)格得到更高的性能，同時(shí)還要讓服務(wù)器的功耗保持不變或者更低，這些都成為廠商將自己的產(chǎn)品不斷更新的動(dòng)力。英特爾作為IT業(yè)界的領(lǐng)軍企業(yè)，在性能與功耗方面一直在做著表率，可以看到他們首先將處理器制程工藝升級(jí)到45納米，在保持功耗不變的同時(shí)提高了處理器每瓦的性能。其實(shí)，不僅在處理器領(lǐng)域英特爾有著先進(jìn)的技術(shù)，在存儲(chǔ)和磁盤(pán)陣列領(lǐng)域英特爾也同樣為提升性能、節(jié)省功耗做著自己的貢獻(xiàn)，像我們了解到的服務(wù)器幾乎都會(huì)用到存儲(chǔ)，而企業(yè)及存儲(chǔ)往往不會(huì)像民用級(jí)那樣簡(jiǎn)單，他們都會(huì)需要RAID組成磁盤(pán)陣列來(lái)保障服務(wù)器長(zhǎng)期不間斷的運(yùn)行穩(wěn)定。本文將給大家介紹一些市場(chǎng)主流基于英特爾處理器芯片的SAS RAID卡產(chǎn)品。

英特爾IOP33x處理器

　　陣列卡自然離不開(kāi)處理器，我們叫做控制芯片，在介紹SAS RAID卡之前我們先給大家介紹一下英特爾的IOP33x和34x系列處理器。

　　在IOP33x系列中，我們將重點(diǎn)介紹英特爾IOP333處理器，該處理器是基于英特爾XScale技術(shù)的高性能I/O處理器，融合了英特爾超級(jí)流水線RISC技術(shù)、7級(jí)整數(shù)/8 級(jí)內(nèi)存超級(jí)流水線內(nèi)核、32K字節(jié)數(shù)據(jù)和指令高速緩存、以及高達(dá)800MHz的運(yùn)行頻率。同時(shí)也是一款用于主板和I/O密集型存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及通信應(yīng)用上RAID的高度集成的I/O片上系統(tǒng)。

　　結(jié)構(gòu)圖

　　IOP333不僅具有高性能內(nèi)部總線，還有雙端口內(nèi)存控制器、PCI Express和PCI-X橋接、針對(duì)智能RAID 6進(jìn)行優(yōu)化的應(yīng)用加速器，以及改進(jìn)的中斷控制器，可提供高性能、高集成的處理器解決方案。其應(yīng)用對(duì)象包括：板上 RAID 和基于 PCI Express 主機(jī)的適配卡(如 RAID 卡、iSCSI 卡、FC 卡、安全 SSL 網(wǎng)卡等)，以及許多其它在帶有集成 PCI Express 接口的芯片處理器上要求高集成、高性能系統(tǒng)的智能I/O應(yīng)用。

　　除此之外，IOP333還兼容上一代Xscale微體系結(jié)構(gòu)處理器，如IOP322 處理器、英特爾IOP331處理器、英特爾IOP321 I/O 處理器和其它基于ARM的設(shè)備，可簡(jiǎn)化現(xiàn)有設(shè)計(jì)的代碼移植。它支持ARMv5TE指令集，不包括浮點(diǎn)運(yùn)算指令。其內(nèi)部總線運(yùn)行頻率為 333 MHz，并提供高達(dá) 2.7 GB/秒的內(nèi)部帶寬。

 

早在06年秋季的IDF大會(huì)上，英特爾就展示了新一代的IOP34x家族，可想而知IOP 33x家族更加久遠(yuǎn)。這代存儲(chǔ)處理器整合了先進(jìn)的數(shù)據(jù)保護(hù)、基于硬件的RAID 5/6(獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列)、多個(gè)高性能的英特爾XScale處理器核心，并針對(duì)服務(wù)器直連和外部存儲(chǔ)產(chǎn)品，在處理器和控制器中支持高速串行連接SCSI(SAS)和串行ATA(SATA)接口。開(kāi)發(fā)人員將這些靈活的、引腳兼容的處理器設(shè)計(jì)到他們的存儲(chǔ)解決方案中，可以獲得節(jié)省工程投資、被驗(yàn)證的互操作性、更低的系統(tǒng)成本和加速產(chǎn)品上市時(shí)間(time-to-market)等益處。

　　新一代的IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，單核心英特爾IOP341 I/O處理器和雙核心英特爾IOP342 I/O處理器既可用外部存儲(chǔ)，也可用于要求高性能的嵌入式系統(tǒng)。代號(hào)Chevelon的IOP342中兩個(gè)核心可以實(shí)現(xiàn)功能性分離，當(dāng)要求用一個(gè)處理器執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用時(shí)，這是十分理想的選擇，用戶可用它對(duì)不同類型解決方案的性能進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

　　作為這一靈活的存儲(chǔ)產(chǎn)品家族的一部分，IOP348將SAS RAID帶入主流應(yīng)用，使得不同規(guī)模的企業(yè)均可從其存儲(chǔ)保護(hù)、高性能和低功耗的特性中受益。IOP348早在一兩年前便以“Sunrise Lake”的代號(hào)而聞名，這款存儲(chǔ)SoC(system-on-a-chip，片上系統(tǒng))將一個(gè)I/O處理器與SAS/SATA I/O控制器整合到一起，結(jié)合了RAID和SAS技術(shù)，為內(nèi)部和外部的存儲(chǔ)產(chǎn)品帶來(lái)了全新水平的存儲(chǔ)性能。

　　制造SAS RAID卡的廠商有很多，但主流可以數(shù)清楚的最多超不過(guò)三家，像我們知道的LSI、Adaptec基本已經(jīng)壟斷了市場(chǎng)，首先我們先給大家介紹一下Adaptec。

 

Adaptec公司1981年成立，總部位于加州Milpitas市，主要業(yè)務(wù)是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)制造軟硬件產(chǎn)品。擁有25年成功打造最新存儲(chǔ)技術(shù)，并將這些技術(shù)轉(zhuǎn)化為軟硬件結(jié)合的解決方案，以適宜的成本、簡(jiǎn)單易用的方式為不同行業(yè)、不同規(guī)模的企業(yè)所應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)和良好聲譽(yù)。如今，Adaptec成為業(yè)內(nèi)能夠提供最全面存儲(chǔ)解決方案的企業(yè)之一，從芯片到內(nèi)部主機(jī)總線適配器，從RAID控制器到外部存儲(chǔ)局域網(wǎng)(SAN)、基于以太網(wǎng)的iSCSI SAN(IP SAN)、網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)(NAS)，以及能夠提升存儲(chǔ)功能和價(jià)值的軟件。 #p#page_title#e#

　　Adaptec logo

　　Adaptec公司推出的SAS RAID產(chǎn)品主要以產(chǎn)品型號(hào)的大小來(lái)定位產(chǎn)品，以起始段為準(zhǔn)標(biāo)號(hào)越高則定為也就越高。目前Adaptec主要有16款SAS RAID產(chǎn)品，分別是：Adaptec RAID 52445、Adaptec RAID 51645、Adaptec RAID 51245、Adaptec RAID 5805、Adaptec RAID 5445、Adaptec RAID 5405、Adaptec RAID 5085、Adaptec RAID 2405、Adaptec RAID 2045、SAS-3160531205308538053405，以及早期的4805和4800產(chǎn)品。

　　早期的SCSI RAID 4805SAS

　　Adaptec串行連接4805SAS PCI-Express卡是一款8端口控制器，支持SAS、SATA或SATA II 硬盤(pán)。它通過(guò)Adaptec RAID Code(ARC)提供標(biāo)準(zhǔn)的RAID 0、1、5、10和50功能，并配備了可選Adaptec熱備空間(RAID 5EE)、條帶化鏡像(RAID 1E)、雙硬盤(pán)故障保護(hù)(RAID 6, 60)、快照備份、Copyback熱備等高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)套件。該卡配置128MB帶ECC保護(hù)的DDR DRAM高速緩存和一個(gè)可選的電池備份單元。4805和4800的主要區(qū)別是在于4805SAS是采用PCI-Express接口，而4800SAS則采用PCI-X接口。

入門級(jí)的2系列產(chǎn)品

　　Adaptec 2系列RAID控制卡專為提供頂級(jí)經(jīng)濟(jì)有效型解決方案而設(shè)計(jì)，滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)及擴(kuò)展需要。該系列控制卡裝備了128MB DDR2緩存，用戶可通過(guò)SAS擴(kuò)展器連接多達(dá)128臺(tái) SATA/SAS I/O設(shè)備，包括硬盤(pán)或磁帶機(jī)。 2系列產(chǎn)品采用最新的PCIe接入技術(shù)，提供最全面的操作系統(tǒng)支持，包括嵌入式開(kāi)源Linux驅(qū)動(dòng)和業(yè)內(nèi)公認(rèn)的兼容性支持。

　　2405陣列卡

　　2系列控制卡包含3款產(chǎn)品：Adaptec RAID 2405 套件(US0)，提供4個(gè)內(nèi)部端口； Adaptec 2405單件(US5)，提供4個(gè)內(nèi)部端口； Adaptec 2045 單件(US0)，提供4個(gè)外部端口。Adaptec 2系列套件中配套一根扇出電纜。

中高端的Adaptec RAID 5805

　　這款5805控制卡是Adaptec在今年三月份推出了新的5系SAS/SATA Raid卡，Adaptec 5805裝備了IOP 348處理器，主頻是1.2GHz Dual Core RAID on Chip (ROC), 接口也全面使用了PCI-E x8來(lái)增加帶寬, 達(dá)到每秒超過(guò)250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度，同時(shí)提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫(xiě)熱備(Copyback Hot Spare)等眾多RAID功能。

　　這款A(yù)daptec RAID 5805帶8個(gè)內(nèi)部端口的小尺寸Unified Serial RAID控制卡，性能出眾，擴(kuò)展能力強(qiáng)，提供高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)功能，是定位于企業(yè)級(jí)應(yīng)用的一款SAS接口產(chǎn)品，主要適合：DAS、SAN、NAS和在線事務(wù)處理(OTLP)、web、數(shù)字監(jiān)控和流媒體應(yīng)用等應(yīng)用。

高端的Adaptec RAID 52445

　　Adaptec RAID 52445同樣配有英特爾IOP 348處理器雙核RAID on Chip (ROC)、最新的x8 PCI-Express連接和512MB DDR2高速緩存，達(dá)到每秒超過(guò)250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度。該卡擁有24個(gè)內(nèi)部端口和4個(gè)外部端口，可通過(guò)SAS擴(kuò)展器接入最多256塊SATA/SAS硬盤(pán)。

　　Adaptec RAID 52445

　　作為首款超高端口數(shù)量控制卡，其靈活性之強(qiáng)可完全按您的商業(yè)需求個(gè)性配置。Adaptec RAID 52445裝有Adaptec RAID Code (ARC)，提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫(xiě)熱備(Copyback Hot Spare)等眾多RAID功能，是帶寬密集型應(yīng)用的理想選擇。

LSI相信大家都并不陌生，這家公司一直是SAS技術(shù)的忠實(shí)擁護(hù)者。該公司成立于1981年, 總部位于美國(guó)加州的跨國(guó)公司, 1983年在美國(guó)NASDAQ上市，2005年的營(yíng)業(yè)額約為20億美金。LSI在全球50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有分公司或辦事處，1998年在中國(guó)成立設(shè)計(jì)中心。LSI為市場(chǎng)上頂級(jí)的存儲(chǔ)和消費(fèi)電子產(chǎn)品提供領(lǐng)先的存儲(chǔ)、消費(fèi)電子產(chǎn)品技術(shù)。目前，LSI正在領(lǐng)導(dǎo)SAS控制器芯片和4 Gb/s光纖通道OEM存儲(chǔ)系統(tǒng)市場(chǎng)。針對(duì)OEM存儲(chǔ)和SAN基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用市場(chǎng)，LSI8.5 Gb/s串行器/解串器(serializer/deserializer，SerDes)接收器內(nèi)核，再次創(chuàng)下一個(gè)行業(yè)里程碑。

　　LSI Logic Logo

　　LSI Logic的SAS RAID卡的產(chǎn)品線非常豐富，從產(chǎn)品線上可以分為入門型、經(jīng)濟(jì)型和功能型。 #p#page_title#e#

入門型：MegaRAID SAS 8208ELP、MegaRAID SAS 8208XLP、MegaRAID SAS 8204ELP、MegaRAID SAS 8204XLP。

經(jīng)濟(jì)型：MegaRAID SAS 84016E、MegaRAID SAS 8704ELP、MegaRAID SAS 8708ELP、MegaRAID SAS 8300XLP、MegaRAID SAS 8704EM2、MegaRAID SAS 8708EM2。

功能型：MegaRAID SAS 8408E、MegaRAID SAS 8480E、MegaRAID SAS 8344ELP、MegaRAID SAS 8888ELP、MegaRAID SAS 8880EM2

　　從產(chǎn)品命名規(guī)則上來(lái)看我們很容易看清楚產(chǎn)品的定位及規(guī)格，數(shù)字組合數(shù)越高則產(chǎn)品的定位及檔次也就越高，8888ELP則是最高端產(chǎn)品。ELP代表設(shè)備采用PCI-E接口，XLP代表設(shè)備采用PCI-X接口，以4和8作為數(shù)字組合后綴表示的是4個(gè)或8個(gè)接口。

　　此外，LSI還生產(chǎn)過(guò)MegaRAID SAS 8308ELP、8344ELP、8408E、8480E等產(chǎn)品。

　　早期的MegaRAID SAS 8308ELP

　　半高M(jìn)egaRAID SAS 8308ELP滿足了高密度架裝底盤(pán)環(huán)境下對(duì)RAID不斷增長(zhǎng)的需求。這一八端口MegaRAID SAS 8308ELP采用Intel IOP333 I/O處理器，支持SAS和SATA II驅(qū)動(dòng)器，提供了更大的使用靈活性，通過(guò)SAS擴(kuò)展器可支持16個(gè)設(shè)備，提供了高達(dá)3Gb/s每端口的數(shù)據(jù)傳送率，PCI Express主機(jī)接口，128M DDR SDRAM，一個(gè)高性能I/O處理器，遠(yuǎn)程電池備份支持，帶來(lái)了企業(yè)級(jí)應(yīng)用所需的性能和實(shí)用性。附加的高實(shí)用性能包括支持所有關(guān)鍵RAID level，在線容量擴(kuò)展(OCE)，RAID級(jí)升級(jí)(RLM)和巡航讀取。

入門級(jí)的MegaRAID SAS 8208ELP

　　MegaRAID SAS 8208ELP是一款八端口產(chǎn)品，該產(chǎn)品基于LSI率先上市的SAS芯片技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)證的MegaRAID技術(shù)，為需要高性能和可靠數(shù)據(jù)保護(hù)的中低端PCI-Express服務(wù)器和工作站環(huán)境提供低成本RAID 5解決方案。通過(guò)支持SAS和SATA II硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，客戶現(xiàn)在能夠用SAS/SATA適配器定制系統(tǒng)配置，支持低成本SATA硬盤(pán)和高性能SAS硬盤(pán)之間進(jìn)行任意組合。

經(jīng)濟(jì)型的MegaRAID SAS 8708ELP

　　8708ELP

　　LSI SAS 8708ELP是LSI的第二代SAS/SATA RAID產(chǎn)品，專門針對(duì)入門級(jí)服務(wù)器和小型辦公室環(huán)境提供低成本然而功能強(qiáng)大的內(nèi)部RAID解決方案。MegaRAID SAS 8708ELP適配器采用LSISAS1078芯片，強(qiáng)大的I/O存儲(chǔ)引擎，可透明執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和恢復(fù)任務(wù)。半高PCI適配器提供在兩個(gè)SFF8087迷你多線連接器上的八個(gè)內(nèi)部3Gb/s串行SCSI端口，256MB DDR II寫(xiě)緩存和PCI Express主機(jī)接口。8708ELP同時(shí)支持SAS擴(kuò)展器和SATA本地命令隊(duì)列，RAID 0，1，5，6可擴(kuò)展到10，50，60等陣列功能。

功能型的MegaRAID SAS 8408E

　　MegaRAID SAS 8408E

　　MegaRAID SAS 8408E是LSI Logic公司首個(gè)推向市場(chǎng)的8端口串行SCSI(SAS)RAID解決方案產(chǎn)品，8408E為SAS驅(qū)動(dòng)器、SATA II驅(qū)動(dòng)器或者兩種驅(qū)動(dòng)器的任意組合提供了RAID0、1、5、6、10、50及60高級(jí)容錯(cuò)能力，最多可以支持32個(gè)物理硬盤(pán)。另外，此適配器支持256MB DDRII SDRAM用于數(shù)據(jù)緩存，并且支持智能便攜式電池備份模塊(iTBBU)，可在72小時(shí)完全斷電事故下保存緩存數(shù)據(jù)。便攜式緩存模塊甚至能移到新的MegaRAID適配器上，同時(shí)保存完整的數(shù)據(jù)。

MegaRAID SAS 8888ELP

　　MegaRAID SAS 8888ELP

　　與其它產(chǎn)品不同，MegaRAID SAS 8888ELP采用500MHz PowerPC，提供了超過(guò)1.5 GB/s吞吐和支持碼流視頻或者數(shù)據(jù)備份應(yīng)用運(yùn)行快語(yǔ)1MB條帶配置，并采用667MHz寫(xiě)緩存和x8 PCI express接口。用靈活部署來(lái)形容SAS 8888ELP的特點(diǎn)可以說(shuō)是非常恰當(dāng)。

　　用戶可以選擇兩個(gè)連接器，可以是兩個(gè)內(nèi)部、兩個(gè)外部或者一個(gè)內(nèi)部一個(gè)外部。系統(tǒng)構(gòu)建商可以連接高達(dá)240個(gè)硬盤(pán)，可選擇高性能SAS硬盤(pán)或者高容量的SATA硬盤(pán)，或者兩種的混合——從而獲得更大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性。最后，該適配器還具有一個(gè)可替換的DDR II 256MB mini DIMM緩存模塊，具有可選電池備份模塊。可獨(dú)特操作內(nèi)部或者外部硬盤(pán)設(shè)備，8888ELP投資可以相當(dāng)省心。

　　8888ELP所提供的包括RAID6和60在內(nèi)的磁盤(pán)陣列可允許兩個(gè)同時(shí)失效，因此有能力處理重建中的不可修復(fù)媒介失效。當(dāng)采用大量高容量、低成本SATA硬盤(pán)時(shí)，這個(gè)功能是特別有用的。而一致性校驗(yàn)、巡航讀取，用于查找和修復(fù)硬盤(pán)商損壞媒介塊的高級(jí)后臺(tái)站崗服務(wù)等功能為關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)能力，適合金融、政府、電信等行業(yè)應(yīng)用。 #p#page_title#e#

總結(jié)：

　　除了本文中向大家介紹的LSI和Adaptec這兩家廠商外，像AMCC和Promise也有自己的SAS RAID產(chǎn)品，在07年11月份Promise推出的3款SAS RAID卡，分別是STEX4360、STEX8360、STEX8368。從Promise提供的資料來(lái)看，STEX4360是4內(nèi)部端口的具有128MB緩存、8內(nèi)部端口的STEX8360和8外部端口的STEX8368都提供了256MB緩存，均采用PCI-e x8接口，支持RAID 1,5,6,10,50,60和JBOD?？梢?jiàn)廠商對(duì)于今后SAS技術(shù)和產(chǎn)品在市場(chǎng)中的地位已經(jīng)逐漸樹(shù)立了信心。我們完全有理由相信SAS技術(shù)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)被淘汰。