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1、SAS 接口简介SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接 SCSI，是新一代的 SCSI 技术，和现在流行的 Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS 是并行 SCSI 接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与 SATA 硬盘的兼容性。SAS 的接口技术可以向下兼容 SATA。具体来说，二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。在物理层， SAS接口和 SATA 接口完全兼容，SATA 硬盘可以直接使用在 SAS 的环境中，从接口标准上而言，SA
2、TA 是 SAS 的一个子标准，因此 SAS 控制器可以直接操控 SATA 硬盘，但是 SAS 却不能直接使用在 SATA 的环境中，因为 SATA 控制器并不能对 SAS 硬盘进行控制；在协议层，SAS 由 3 种类型协议组成，根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行 SCSI 协议(SSP) 用于传输 SCSI 命令；SCSI 管理协议(SMP) 用于对连接设备的维护和管理； SATA 通道协议(STP)用于 SAS 和 SATA 之间数据的传输。因此在这 3 种协议的配合下， SAS 可以和 SATA 以及部分 SCSI 设备无缝结合。SAS 系统的背板(Backplane
3、) 既可以连接具有双端口、高性能的 SAS 驱动器，也可以连接高容量、低成本的 SATA 驱动器。所以 SAS 驱动器和 SATA 驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA 系统并不兼容SAS，所以 SAS 驱动器不能连接到 SATA 背板上。由于 SAS 系统的兼容性，使用户能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。在系统中，每一个 SAS 端口可以最多可以连接 16256 个外部设备，并且 SAS 采取直接的点到点的串行传输方式，传输的速率高达 3Gbps，估计以后会有 6Gbps 乃
4、至 12Gbps 的高速接口出现。SAS 的接口也做了较大的改进，它同时提供了 3.5 英寸和 2.5 英寸的接口，因此能够适合不同服务器环境的需求。SAS 依靠 SAS 扩展器来连接更多的设备，目前的扩展器以 12 端口居多，不过根据板卡厂商产品研发计划显示，未来会有 28、36 端口的扩展器引入，来连接SAS 设备、主机设备或者其他的 SAS 扩展器。和传统并行 SCSI 接口比较起来，SAS 不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流 Ultra 320 SCSI 速度为 320MB/sec，而 SAS 才刚起步速度就达到 300MB/sec，未来会达到 600MB/sec 甚至更多)，而且
5、由于采用了串行线缆，不仅可以实现更长的连接距离，还能够提高抗干扰能力，并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。存储领域的磁盘介质是最关键的设备，所有数据和信息都要存放在磁盘介质上。而数据的读取速度则是由磁盘介质的连接接口决定的。以往我们都是通过 SCSI 或者 SATA 接口及硬盘来完成数据存储工作。不过近些年一个新型技术越来越得到中小企业甚至是大型企业的青睐。就是 SAS 技术以及与之相对应的 SAS 硬盘。今天我们就从无到有的来了解下什么是 SAS 技术以及使用 SAS 硬盘的优势。一、常见磁盘技术与接口类型优劣:网络存储设备目前大致可分为三大类，即高端中端和近端(Near-L
6、ine)。高端存储设备主要是光纤通道为主，由于光纤通道传输速度很快，所以高端存储光纤设备大部分应用于任务级关键数据的大容量实时存储上。中端存储设备主要是 SCSI 设备，他的历史也很悠久，应用于商业级的关键数据的大容量存储。近端是近年来新出现的存储领域，其产品主要是串行 ATA(Serial ATA，缩写为 SATA)，应用于非关键数据的大容量存储，目的是替代以前使用磁带的数据备份。光纤通道存储设备的最大优势就是传输速度快，但是他的价格很高，维护起来也相对麻烦;而 SCSI 设备存取速度相对比较快，价格位于中等位置，但是他的扩展性稍微差一点，每个 SCSI 接口卡最多只能连接 15 个(单通道
7、)或者 30个(双通道) 设备。SATA 则是近几年飞速发展的技术，他的最大优势就是价格便宜，而且速度并不比 SCSI 接口慢多少，随着技术的发展 SATA 的数据读取速度正在接近并赶超 SCSI 接口。另外由于 SATA 的硬盘价格越来越低，容量越来越大，逐渐可以用于数据备份。因此传统的企业级存储由于考虑到性能和稳定性，以 SCSI 硬盘和光纤通道为主要存储平台，ATA 则多用于非关键性资料或桌面个人计算机上，不过随着 SATA 技术的兴起与 SATA 设备的成熟，这个模式正在被改变，越来越多的人都开始关注 SATA 这种串行数据存储连接方式。二、什么是 SAS 技术?正因为 SATA 技术
8、的飞速发展以及多方面的优势，才会让更多的人考虑能否存在一种方式可以将 SATA 与 SCSI 两者相结合，这样就可以同时发挥两者的优势了。在这种情况下 SAS 应运而生。SAS 是新一代的 SCSI 技术，和现在流行的 Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS 是并行 SCSI 接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行 ATA(Serial ATA，缩写为 SATA)硬盘的兼容性。SAS 的接口技术可以向下兼容 SATA。SAS 系统的背板(Backplane)既可以
9、连接具有双端口、高性能的 SAS 驱动器，也可以连接高容量、低成本的 SATA 驱动器。因为 SAS 驱动器的端口与 SATA 驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS 驱动器和 SATA 驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA 系统并不兼容 SAS，所以SAS 驱动器不能连接到 SATA 背板上。由于 SAS 系统的兼容性，IT 人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥最大的投资效益。说白了 SAS 接口技术就是使用串行接口的 SCSI 硬盘，他和 SATA 硬盘是兼容的，我们可以在 SAS 接口
10、上安装 SAS 硬盘或者 SATA 硬盘。三、SAS 技术的优势 :正如前面所说 SAS 技术与 SAS 硬盘是在人们希望发挥 SATA 与 SCSI 接口共同优势的基础上诞生的。那么集中两者优势形成的 SAS 到底在哪些方面存在过人之处呢?(1)SAS 技术降低了磁盘阵列的成本:以往不管使用 SCSI 接口还是 FC 光纤接口，当一个厂商生产磁盘阵列柜时需要的技术是非常高的，成本也很高，因为存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA 阵列等不同的存储设备。而 SAS 技术具备简化内部连接设计的优势，可以通过共用组件降低设计成本。这样就可以花更少的钱享受 SCSI 接口的
11、性能。(2)串行接口让传输性能提高:串行 SCSI 是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。通过点到点技术可以减少了地址冲突以及菊花链连结的减速，为每个设备提供了专用的信号通路来保证最大的带宽，并且每个传输通道都是在全双工方式下进行的。总的说来他的性能要比传统 SCSI 更高。(3)更好的扩展性能:上面笔者也提到了 SCSI 接口的扩展性能一般，最多只能连接 15 个(单通道)或者 30 个(双通道) 设备。而经过改良后的 SAS 接口则大大不同， SAS 结构有非常好的扩展能力，最多可以连接 16384 个磁盘设备。(4)安装更简单:SAS 接口使用更细的电缆搭配更小的连接器，一方面
12、节约了服务器或存储设备的空间，另一方节省了空间，从而提高了使用 SAS 硬盘服务器的散热、通风能力。而传统的 SCSI 接口使用较大的并行电缆，这会带来部分电子干扰，采用 SAS 的电缆结构就不会出现此问题。另外每个 SAS 电缆有四根电缆，两根输入两根输出。SAS 可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。(5)更好的兼容性:正如上文所说我们在 SAS 接口卡上安装 SATA 设备也是可以正常工作的，这样就让我们的存储系统应用更加灵活，可以根据实际需求选择 SAS 磁盘或者 SATA 磁盘，降低了成本的同时也保证了性能。对于对数据读取速度要求不高的地方可以使用 SATA 设
13、备替代 SAS 设备。总的来说 SAS 技术是结合了 SATA 与 SCSI 两者的优点而诞生的，同时串行 SCSI(SAS)是点到点的结构，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽，从而为数据传输与存取提供了必要保障。SAS 线缆为什么这样多罗马并非一日建成，一个规范从诞生到发展逐步走向成熟也远非一日之功。特别在 IT 行业里，任何技术都在不断完善自我进化，SAS（Serial Attached SCSI，串行 SCSI）规范亦是如此。作为并行 SCSI 的接班人，SAS 规范出现在人们的视野中已有些时间了。在 SAS 走过的这些年之中，其规范一直在改进，虽然底层协议得
14、以保留，基本没有太多的变化，但是外部接口连接器的规格却经历了多次变迁，这是 SAS 为适应市场环境而做出的调整，有了这些“积跬步而至千里”的不断改进，SAS 规范才日益成熟，而不同规格的接口连接器则堪称 SAS 发展历史的见证人。本文作者张广彬推荐 SAS 相关背景资料了解 SASSAS 技术详解（点击阅读）完整的生态环境 SAS 产品大观（点击阅读）为什么会有 SAS？（点击阅读）10 款 SAS 硬盘驱动器横向评测（点击阅读）在这里我们有必要区分一下“端口” （port）与“接口连接器”（connector ）的概念。硬件设备的端口又称接口，其电气信号由接口规范定义，而数量则取决于控制芯片
15、（Controller IC，也包括 RoC）的设计。但接口也好，端口也好，都必须要依托一个实体的表现形式主要是引脚和接插件，才可以起到连接的作用，进而组成数据通路。因此，就有了接口连接器，它们总是成对使用：在硬盘驱动器、HBA、RAID 卡或背板上的一方，与位于线缆（ Cable）一端的另一方“咬合”在一起。至于哪一方是“插座 ”（receptacle connector，插座连接器），哪一方是“插头” （plug connector，插头连接器），视具体的连接器规范而定。各种 SAS 线缆和连接器，要让人眼花缭乱实在是太容易了你见过几种呢？在 SATA 问世之初，线缆和连接器的情况相对简单
16、毕竟 SATA 不支持端口聚合，一个端口对应一个接口连接器，线缆也就只有单路连接。SAS 则不同：一开始便支持 4 路的宽链接（wide link），允许多达 4 个窄端口（narrow link）聚合为一个宽端口（wide port），并制订了相应的连接器规范。这样一来，SAS 的接口连接器至少有两种了，再加上内外之别，各种可行的组合使得 SAS 线缆的类型多达 10 种以上，因此，出现“手中虽有 SAS 线缆，却无法将两端的SAS 设备连接起来”的情况是常有的事儿。目前与 SAS 有关的线缆端连接器已经有 6 种之多，再加上配对使用的设备端连接器不考虑最右侧的 2 种，内部 SAS 线缆也有 7 种之多外部 SAS 线缆有 3 种，算在一起至少 10 种兼容 SATASAS 首先定义了硬盘驱动器的接口连接器，其规范即 SFF-8482。由于 SAS 兼容 SATA，既要向下兼容 SATA 硬盘驱动器，又不能让 SATA 的数据线连接到 SAS 硬盘驱动器上，SFF-8482 规范的制订者们很是下了一番心
