速度翻倍 SAS 6Gb/s接口性能全揭秘
多年來(lái)，Serial Attached SCSI（SAS）在企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)領(lǐng)域已逐步取代了老邁的SCSI。雖然SCSI是一個(gè)具有很多特性的并行總線技術(shù)，但SAS是一種串行互連架構(gòu)，可以讓企業(yè)用戶以更為靈活的方式進(jìn)行擴(kuò)展和管理他們的存儲(chǔ)系統(tǒng)。而第二代SAS則具有更高的性能，帶寬增加了一倍，從3Gb/s的連接速度提高到了6Gb/s。
SAS 6Gb/s接口時(shí)代來(lái)臨
SAS并不僅僅是將SCSI接口串行化，更重要的是，SAS是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，因此除了提高性能之外，每個(gè)設(shè)備連接到指定的數(shù)據(jù)通路上提高了帶寬。同時(shí)，比起傳統(tǒng)的并行方式，串行傳輸方式可以有效的減少數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，另外，SAS的電纜結(jié)構(gòu)還可以節(jié)省空間，從而提高了使用SAS硬盤服務(wù)器的散熱、通風(fēng)能力。
第二代SAS將外部接口速度由3Gb/s提高到了6Gb/s，傳輸速度更快，散熱量卻在降低，可靠性也更高。同時(shí)，可支持線纜長(zhǎng)度也由第一代的8米提升到了10米（SATA僅為1米）。
與SATA不同的是，SAS可以工作在全雙工模式下，提供充分的雙向帶寬。并且，SAS是通過(guò)建立物理連接使用的唯一設(shè)備地址，而相反的，SATA只能處理端口號(hào)。
每個(gè)SAS地址可以由多個(gè)物理層，通過(guò)InfiniBand（SFF-8470）或mini-SAS線纜 (SFF-8087或-8088)建立廣泛的聯(lián)系，通常情況下，四個(gè)物理層SAS連接可使用一個(gè)路由連接到SAS設(shè)備。
SAS接口工作原理圖
SAS的接口技術(shù)可以向下兼容SATA。SAS系統(tǒng)的背板(Backplane)既可以連接具有雙端口、高性能的SAS驅(qū)動(dòng)器，也可以連接高容量、低成本的SATA驅(qū)動(dòng)器。因?yàn)镾AS驅(qū)動(dòng)器的端口與SATA驅(qū)動(dòng)器的端口形狀看上去類似，所以SAS驅(qū)動(dòng)器和SATA驅(qū)動(dòng)器可以同時(shí)存在于一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)之中。但需要注意的是，SATA系統(tǒng)并不兼容SAS，所以SAS驅(qū)動(dòng)器不能連接到SATA背板上。
SAS接口工作原理圖
SAS技術(shù)還有簡(jiǎn)化內(nèi)部連接設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，存儲(chǔ)設(shè)備廠商目前投入相當(dāng)多的成本以支持包括光纖通道陣列、SATA陣列等不同的存儲(chǔ)設(shè)備，而SAS連接技術(shù)將可以通過(guò)共用組件降低設(shè)計(jì)成本#p#page_title#e#
下圖為摘自ww.scsita.org的相關(guān)資料，可以看到，SAS 2.0相對(duì)于SAS 1.0/1.1最大的區(qū)別就是外部接口速度，由3Gb/s提升到了6Gb/s。而此時(shí)，PCI-Express 1.0將成為系統(tǒng)瓶頸，因?yàn)檩^為流行的SAS卡都是基于PCI-Express 1.0 8x接口，其帶寬僅為單向2Gb/s（250MB/s），所以所有即將面市的SAS 2.0標(biāo)準(zhǔn)的SAS卡一律基于PCI-Express 2.0標(biāo)準(zhǔn)，由于采用雙向傳輸模式，其帶寬可提升一倍，到4.0Gb/s。
SAS1.0和SAS2.0對(duì)比
前面我們已經(jīng)提到。SAS 1.0/1.1可支持8米長(zhǎng)的線纜，而SAS 2.0可支持到10米，雖然提升的幅度并不十分明顯，但長(zhǎng)度的增加對(duì)線纜的要求變得更高，使數(shù)據(jù)傳輸變得更加的安全可靠。
SAS1.0同SAS2.0對(duì)線纜需求
MiniSAS 4X 連接器
InfiniBand是目前屈指可數(shù)的SAS 2.0標(biāo)準(zhǔn)的連接器。
InfiniBand
價(jià)值對(duì)比
上圖企業(yè)用戶比較常見(jiàn)的幾種存儲(chǔ)方式的對(duì)比。#p#page_title#e#
● SAS 2.0控制器：LSI MegaRaid 9260-8i和9210-8i
LSI MegaRaid 9260-8i
從命名上來(lái)看LSI 9260-8i和9210-8i都屬于LSI的“9200”系列，該系列最大的特點(diǎn)就是支持PCI-Express 2.0接口，并且支持Raid 6模式。
LSI使用了兩個(gè)內(nèi)部的SFF-8087 MiniSAS連接器，每個(gè)連接器可連接4個(gè)SAS/SATA設(shè)備。同時(shí)，該卡使用半高設(shè)計(jì)，也可以安裝在緊湊的2U服務(wù)器跡象中。
LSI 9260-8i SAS 2.0控制器
為了滿足SAS/600環(huán)境的要求，LSI完全重新設(shè)計(jì)了其架構(gòu)。在Raid-on-Chip（RoC）體系結(jié)構(gòu)是圍繞一個(gè)LSI SAS2108芯片，其中包括PCI-Express 2.0 8x接口以及SAS/600接口。
同時(shí)，這塊Raid卡上還帶有一個(gè)512MB DDR2-800的高速緩存，以及電池備份單元（BBU），可防止在突然斷電的情況下丟失數(shù)據(jù)。
根據(jù)LSI官方給出的數(shù)據(jù)，這款Raid卡可支持最大2875MB/S的數(shù)據(jù)吞吐量，峰值1800MB/S的寫入性能。另外可支持Raid 0，1，5，6，以及10，50，和60。
LSI MegaRaid 9210-8i
LSI MegaRaid 9210-8i在PCB板型以及所支持的SATA接口數(shù)量上，與9260基本相同，但它并沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)大的Raid功能，只可支持Raid 5和6，同時(shí)并不帶有高速緩存以及電池備份單元。
LSI MegaRaid 9210-8i SAS 2.0控制器
接口方面，LSI 9210-8i同樣采用了PCI-Express 2.8 8x接口。#p#page_title#e#
● SAS硬盤簡(jiǎn)介
Hitachi Ultrastar C10K300
Hitachi Ultrastar C10K300
日立的Ultrastar C10K300是一款10000RPM、2.5寸企業(yè)級(jí)硬盤，采用SAS 6Gb/s接口，它是目前峰值數(shù)據(jù)吞吐量最大的硬盤，在64MB高速緩存的幫助下可達(dá)到341MB/S，目前有147GB和300GB容量。
Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)
Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)
Savvio 15K.2同樣為2.5寸硬盤，其主軸轉(zhuǎn)速為15000RPM，采用SAS 6Gb/s接口，配備16MB高速緩存。目前有73GB和147GB兩款產(chǎn)品，其讀/寫尋道時(shí)間分別為3.2ms和3.5ms，數(shù)據(jù)吞吐量可達(dá)到307MB/S。
Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)
Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)
外觀上Savvio 10K.3與上面的Savvio 15K.2十分相似，只是其主軸轉(zhuǎn)速降低到了10000RPM，同樣配備16MB緩存，并采用SAS 6Gb/s接口。
Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)
Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)
Cheetah 15K.7是一款3.5寸硬盤產(chǎn)品，希捷將其定位于高性能企業(yè)級(jí)硬盤，其主軸轉(zhuǎn)速為15000RPM，同樣采用SAS 6Gb/s接口及配備16MB緩存，但在數(shù)據(jù)吞吐量及訪問(wèn)時(shí)間上，都要優(yōu)于Savvio系列。
Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)
Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)#p#page_title#e#
● 測(cè)試平臺(tái)
測(cè)試平臺(tái)介紹
● 測(cè)試結(jié)果與總結(jié)
延遲測(cè)試對(duì)比
帶寬對(duì)比
I/O平均每秒處理能力
IOMeter Web服務(wù)器數(shù)據(jù)測(cè)試對(duì)比
通過(guò)上面的測(cè)試，我們看到雖然性能的提升并不明顯，但是別忘了，我們只使用單塊硬盤進(jìn)行測(cè)試，此時(shí)外部接口速度還不足以對(duì)其形成瓶頸，如果使用更多的硬盤呢？10塊？20塊？50塊？這時(shí)性能的差距將會(huì)明顯的被體現(xiàn)出來(lái)。
全文總結(jié)：衡量一種技術(shù)的優(yōu)劣通常有4個(gè)基本指標(biāo)，即性能、可靠性、可擴(kuò)展性和成本。SAS接口做到了這4點(diǎn)的均衡，而SAS 2.0接口的出現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域中，將SAS推向一個(gè)新的高度
