6Gb/s SAS 部署推進存儲技術飛速發(fā)展

6Gb/s SAS 市場最新信息

        6Gb/s SAS 市場正處于全面發(fā)展的鼎盛時期。服務器主板紛紛采用 6Gb/s SAS 器件或 RAID 控制器。支持 SATA 和 SAS驅動器連接增量擴展的 SAS 擴展器在系統(tǒng)和驅動器存儲設備領域獲得大量部署。SAS 可保護原有中間件投資，正快速改變主流服務器市場，并上升為領先的企業(yè)存儲互聯(lián)技術。從 3Gb/s SAS到 6Gb/s SAS 的演進還在不斷發(fā)展，并新增了標準化分區(qū)和擴展器發(fā)現(xiàn)等增強型企業(yè)級功能。新添加的改進功能將有助于開辟全新的市場和應用領域，從而推動 SAS 進一步向高可用性存儲解決方案方向發(fā)展。

企業(yè)領域的發(fā)展

        “自加密驅動器 (SED)”和“端對端數(shù)據(jù)保護”（即通常所說的 T10 DIF）等增強技術雖然并非 SAS 所獨有，但正通過 6Gb/s SAS 組件和產(chǎn)品的大量部署而加速推廣。此外，不同來源的高容量 SAS 驅動器憑借其在分層存儲環(huán)境中的架構優(yōu)勢也將對企業(yè) SATA 驅動器提出挑戰(zhàn)?？傊?，SAS 具備的這些優(yōu)勢以及寬廣的產(chǎn)品選擇面必然會持續(xù)支持 SAS 的進一步發(fā)展。

        SAS 除了作為基本的服務器存儲連接技術之外，驅動器的外形大小、產(chǎn)品豐富性、高可用性、與 SATA 的共存性以及價位優(yōu)勢等因素都有助于 SAS 成為外部 NAS 或 SAN 連接型存儲子系統(tǒng)的重要選擇方案，而這部分細分市場此前一直由光纖通道 (FC) 驅動器所占據(jù)。向外部子系統(tǒng)領域的發(fā)展使 SAS 成為多種云和分層存儲環(huán)境中外設連接功能的首選技術。

性能擴展

        顯然，性能是 6Gb/s SAS 的重要優(yōu)勢。性能改善不僅體現(xiàn)為傳輸速率翻倍，更體現(xiàn)在協(xié)議和架構方面的改進。此外，第二代 SAS 產(chǎn)品的時延顯著縮短，這主要歸功于各種器件和組件的驅動器、固件和硬件性能的大幅提升。6Gb/s SAS RAID 控制器可輕松支持 200 個乃至更多驅動器，還能提供超過 2.5GB/s 的 RAID 連續(xù)帶寬性能，從而全面超越 3.0Gb/s 的讀寫吞吐量。

        此外，如前所述的擴展器發(fā)現(xiàn)等架構增強性能可減少主機軟件工作開銷，并將發(fā)現(xiàn)功能分配由擴展器網(wǎng)絡承擔，從而大幅減少配置大中型 SAS 所需的消息發(fā)送流量。

        第一代 SAS 使供應商能在多用戶多處理系統(tǒng)以及采用虛擬機的系統(tǒng)中進行磁盤驅動器分區(qū)。不過，這種早期方案受到廠商技術的制約。6Gb/s SAS 可通過擴展器和 SAS 開關設計為驅動器分區(qū)提供標準化機制。SAS 開關其實就是用于可擴展 SAS 部署的專業(yè)化擴展器實施方案，可改進 SAS 存儲的整體可擴展性、可服務性、可管理性以及可用性。

 
圖1—用于在 SAS 連接主機之間共享多擴展器存儲單元的 SAS 開關

        6Gb/s SAS 的高傳輸速率與通過 SAS 開關實現(xiàn)的整合端口帶寬功能完美結合，可為我們帶來一款可共享的低成本存儲系統(tǒng)，從而實現(xiàn)出色的性能水平。以下介紹的有效傳輸速率會根據(jù)不同實施方案而有所差異，同時也受到主機服務器、CPU、SAS HBA/控制器、JBOD 供應商以及 HDD 的影響，尤其會受到用于支持中等構建水平所需的 SAS 鏈路數(shù)量的影響。

 

圖2—采用 SAS 開關的共享存儲實施方案中的 6Gb/s SAS 性能水平

測試設置：

6 個服務器（每個主機 2 個 HBA）連接到 4 個 JBOD 對，每個 JBOD 對有 24 個 HDD，采用 SAS開關。
o 多個白盒服務器，帶單部 Intel Xeon® 5520
o 多個 6Gb/s SAS HBA
o 多個 6Gb/s SAS JBOD（4 個 JBOD 對）
o 一部 6Gb/s SAS 開關
o IOmeter 2006，客戶端/服務器配置
o IO 隊列深度為 8

結果：

（性能受連接至 JBOD 的共享 SAS 端口數(shù)量的影響）
  突發(fā)最大值—9600 MB/s
  理論最大值（考慮系統(tǒng)開銷）：8,400-8,600 MB/s
  7,820 MB/s 的讀取速度
  8,069 MB/s 的寫入速度

        這些共享存儲系統(tǒng)廣泛應用于數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、交換服務器、預/后視頻處理/制作、媒體流、安全、科學分析和安防監(jiān)控等領域。這種高性能數(shù)據(jù)共享模型能以相當?shù)偷膬r位為商業(yè)解決方案帶來真正的企業(yè)級功能。

低時延 SAS 支持非易失性存儲

        當然，性能對支持 SSD 等新型低時延存儲設備至關重要。SSD 作為數(shù)據(jù)緩存技術被廣泛采用，正成為整個分層存儲鏈中的重要組成部分。無論是數(shù)據(jù)庫應用還是數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉庫、視頻制作、流媒體還是各種其它低時延應用，非易失性存儲器解決方案都能在極高的工作負載要求下改進系統(tǒng)的響應時間。

        如前所述，我們已經(jīng)做了大量工作對 SAS 性能進行提升，并降低了協(xié)議時延。SSD I/O 性能通常由通道數(shù)量以及 NAND 組件自身時延所決定。即便如此，SAS 供應商仍在為進一步降低 SAS 時延而加大投入，以確保在后續(xù)低時延存儲解決方案中不會出現(xiàn)時延瓶頸。

        HBA 控制器解決方案對軟件和固件進行了調節(jié)，能夠充分發(fā)揮低時延驅動器 (SSD) 的優(yōu)勢，從而將 RAID 5 I/O 的性能從 20 萬次隨機 IOPS 提升到超過 45 萬次的水平。

        隨著平均響應時間已降至不到 200 微秒，在目前的 6Gb/s SAS 技術下，已完全可以推出針對 1K 隨機讀取工作負載且超出 1M IOPS 的系統(tǒng)。

        以下給出的性能圖展示了 SAS I/O 的現(xiàn)有性能以及性能發(fā)展的保守估計，所有這些優(yōu)勢都可確保 SAS 繼續(xù)成為 HDD、SSD 和其它非易失性存儲解決方案的前沿存儲架構技術。

 
圖 3—6Gb/s SAS 可為低時延 (SSD) 存儲設備提供業(yè)界最佳性能

        SCSI 在滿足業(yè)界性能要求的同時還繼續(xù)保持業(yè)經(jīng)驗證的企業(yè)級 SAS 技術優(yōu)勢，這將有助于保持 SCSI 在新型存儲架構領域的前沿地位。

拓撲冗余 (Topology to spare)

        隨著數(shù)據(jù)創(chuàng)建和保存需求的不斷提升，以及標準化分區(qū)和發(fā)現(xiàn)技術對 6Gb/s SAS 可擴展性的改進，高效連接存儲支架之間的存儲設備通常需要更長的連接距離，同樣，在物理存儲部署選項中提供更高靈活性也需要較長的連接距離。

        為了解決上述問題，可使用有源銅線延長 SAS 互連產(chǎn)品之間的連接距離，連接長度可超過 20 米。近期舉辦的 SAS 插拔大會 (plugfest) 活動證實：大型系統(tǒng)構造采用多條有源線纜在 8 個分離擴展器組成的網(wǎng)絡中進行串聯(lián)，即使連接距離長達 100 米也能確保系統(tǒng)的可靠性。這種技術為 SAS 服務器和子系統(tǒng)提供了更長的連接距離，顯著改變了解決方案的格局，從而能夠更好地滿足結構擴展的需求。

        隨著連接距離的進一步擴大以及擴展選項的進一步豐富，SAS 已成為有效的主機互連選擇。這些使用案例對距離的要求雖然不是很高，但需要具備同類最佳的性能，而且要實現(xiàn) DAS 的低成本和簡便性。因此 SAS 可在眾多不同市場中與 iSCSI 和 FC 展開有效的競爭。

不斷前進……
SAS 幾乎在所有企業(yè)存儲領域都站穩(wěn)了腳跟。增強型的企業(yè)功能已將 SAS 從設備連接方案轉變?yōu)橐环N重要的存儲互連結構，可在分層存儲解決方案中發(fā)揮重要作用。

新一代 SAS 設備將隨著行業(yè)的發(fā)展進一步提升性能和擴展性，將實現(xiàn)：12Gb/s 的傳輸速率；光學連接和有源銅線連接；可提升系統(tǒng)可用性和可服務性的布線管理；實施多端口 SAS 以為部署高級 SSD 解決方案的系統(tǒng)構建人員增加可用的系統(tǒng)帶寬。

雖然存儲技術的未來發(fā)展方向還不明確，但 SAS 將繼續(xù)推進高級存儲架構的發(fā)展，同時保護原有投資。SCSI 和 SAS 技術不僅沒有被無數(shù)次的市場變革所淘汰，而且還會繼續(xù)快速向前發(fā)展。這種由技術改進和完善的發(fā)展策略作為堅實后盾的強韌生命力已成為 SCSI/SAS 的重要特質，并且在可預見的未來還將一如既往地繼續(xù)保持這一優(yōu)勢。