Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В вычислении , Serial Attached SCSI ( SAS ) представляет собой последовательный точка-точка протокола , который перемещает данные в и из компьютера-запоминающих устройств , таких как жесткие диски и накопители на магнитной ленте . SAS заменяет старую технологию шины Parallel SCSI (Parallel Small Computer System Interface, обычно произносится как «scuzzy» [3] [4] ), которая впервые появилась в середине 1980-х годов. SAS, как и его предшественник, использует стандартный набор команд SCSI . SAS предлагает дополнительную совместимость с Serial ATA (SATA) версии 2 и новее. Это позволяет подключать диски SATA к большинству SAS.объединительные платы или контроллеры. Обратное подключение дисков SAS к объединительным платам SATA невозможно. [5]

Технический комитет T10 Международного комитета по стандартам информационных технологий (INCITS) разрабатывает и поддерживает протокол SAS; Trade Association SCSI (SCSITA) продвигает технологию.

Введение [ править ]

Серверы хранения с 24 жесткими дисками SAS на сервер

Типичная система Serial Attached SCSI состоит из следующих основных компонентов:

  1. Инициатор : устройство , которое берет свое начало от устройства обслуживания и задачей управление- запросы на обработку по целевому устройству и получают ответы на те же запросы от других целевых устройств. Инициаторы могут быть предоставлены как встроенный компонент на материнской плате (как в случае со многими серверными материнскими платами) или как дополнительный адаптер главной шины .
  2. Цели : устройство , содержащее логические блоки и целевые порты , которые принимают услугу устройства и управление задачами для обработки запросов и отправляют ответы на одни и те же запросы к устройствам инициатора. Целевым устройством может быть жесткий диск или дисковый массив .
  3. Подсистема служба доставки : часть из ввода / вывода системы , которая передает информацию между инициатором и целью. Обычно кабели, соединяющие инициатор и цель с расширителями и объединительными платами или без них, составляют подсистему доставки услуг.
  4. Расширители : устройства, которые являются частью подсистемы доставки услуг и облегчают обмен данными между устройствами SAS. Расширители упрощают подключение нескольких оконечных устройств SAS к одному порту инициатора. [6]

История [ править ]

  • SAS-1: 3,0 Гбит / с, введен в 2004 г. [7]
  • SAS-2: 6,0 Гбит / с, доступно с февраля 2009 г.
  • SAS-3: 12,0 Гбит / с, доступно с марта 2013 г.
  • SAS-4: 22,5 Гбит / с под названием «24G», [8] стандарт завершен в 2017 году [7] [2]
  • SAS-5: 45 Гбит / с в стадии разработки [9]

Идентификация и адресация [ править ]

SAS домен является версией SAS из сказевого домен состоит из множества устройств SAS , которые взаимодействуют друг с другом посредством подсистемы предоставления услуг. Каждый порт SAS в домене SAS имеет идентификатор порта SCSI, который однозначно идентифицирует порт в домене SAS, всемирное имя . Он назначается производителем устройства, как MAC-адрес устройства Ethernet , и, как правило, также является уникальным во всем мире. Устройства SAS используют эти идентификаторы портов для передачи сообщений друг другу.

Кроме того, каждое устройство SAS имеет имя устройства SCSI, которое однозначно идентифицирует устройство SAS в мире. Эти имена устройств не часто встречаются, потому что идентификаторы портов, как правило, идентифицируют устройство в достаточной степени.

Для сравнения: в параллельном SCSI идентификатор SCSI - это идентификатор порта и имя устройства. В Fibre Channel идентификатором порта является WWPN, а именем устройства - WWNN.

В SAS идентификаторы портов SCSI и имена устройств SCSI принимают форму адреса SAS , который представляет собой 64-битное значение, обычно в формате NAA IEEE Registered. Люди иногда ссылаются на идентификатор порта SCSI , как на адрес SAS устройства, из путаницы. Люди иногда называют адрес SAS всемирным именем или WWN, потому что это, по сути, то же самое, что и WWN в Fibre Channel. Для устройства расширения SAS идентификатор порта SCSI и имя устройства SCSI являются одним и тем же адресом SAS.

Сравнение с параллельным SCSI [ править ]

  • «Шина» SAS работает по схеме « точка-точка», тогда как шина SCSI является многоточечной . Каждое устройство SAS подключено к инициатору по выделенному каналу, если не используется расширитель. Если один инициатор подключен к одной цели, нет возможности для конкуренции ; с параллельным SCSI даже эта ситуация может вызвать конкуренцию.
  • SAS не имеет проблем с оконечной нагрузкой и не требует оконечных модулей, таких как параллельный SCSI.
  • SAS устраняет перекос часов .
  • SAS позволяет использовать до 65 535 устройств с помощью расширителей, в то время как параллельный SCSI имеет ограничение на 8 или 16 устройств на одном канале.
  • SAS обеспечивает более высокую скорость передачи (3, 6 или 12 Гбит / с), чем большинство параллельных стандартов SCSI. SAS достигает этих скоростей на каждом соединении инициатор-цель, тем самым обеспечивая более высокую пропускную способность, тогда как параллельный SCSI разделяет скорость по всей многоточечной шине.
  • Устройства SAS имеют два порта, что позволяет использовать резервные объединительные платы или многопутевый ввод-вывод ; эта функция обычно называется двухдоменным SAS . [10]
  • Контроллеры SAS могут подключаться к устройствам SATA либо напрямую с использованием собственного протокола SATA, либо через расширители SAS с использованием протокола туннелирования Serial ATA (STP).
  • И SAS, и параллельный SCSI используют набор команд SCSI .

Сравнение с SATA [ править ]

Физическая разница между SAS и SATA небольшая. [11]

  • Протокол SAS предусматривает наличие нескольких инициаторов в домене SAS, в то время как SATA не имеет аналогичного положения. [11]
  • Большинство дисков SAS обеспечивают очередь команд с тегами , в то время как большинство новых дисков SATA обеспечивают встроенную очередь команд . [11]
  • SATA использует набор команд, основанный на наборе параллельных команд ATA, а затем расширенный за пределы этого набора для включения таких функций, как собственная организация очереди команд, горячее подключение и TRIM. SAS использует набор команд SCSI, который включает в себя более широкий спектр функций, таких как восстановление после ошибок, резервирование и восстановление блоков. В базовом ATA есть команды только для хранилища с прямым доступом. Однако команды SCSI могут туннелироваться через ATAPI [11] для таких устройств, как приводы CD / DVD.
  • Оборудование SAS допускает многопутевый ввод-вывод к устройствам, а SATA (до SATA 2.0 ) - нет. [11] Согласно спецификации, SATA 2.0 использует умножители портов для расширения портов, а некоторые производители умножителей портов реализовали многопутевый ввод-вывод с использованием аппаратных умножителей портов.
  • SATA позиционируется как универсальный преемник параллельного ATA и стал обычным явлением на потребительском рынке, тогда как более дорогой SAS нацелен на критически важные серверные приложения.
  • Для восстановления и создания отчетов об ошибках SAS используются команды SCSI, которые обладают большей функциональностью, чем команды ATA SMART, используемые дисками SATA. [11]
  • SAS использует более высокие сигнальные напряжения (800–1600 мВ для передачи и 275–1600 мВ для приема [ требуется пояснение ] ), чем SATA (400–600 мВ для передачи и 325–600 мВ для приема [ требуется пояснение ] ). Более высокое напряжение предлагает (среди других функций) возможность использовать SAS в серверных объединительных платах. [11]
  • Из-за более высоких сигнальных напряжений SAS может использовать кабели длиной до 10 м (33 фута), тогда как SATA имеет ограничение на длину кабеля 1 м (3,3 фута) или 2 м (6,6 фута) для eSATA . [11]
  • SAS является полнодуплексным , а SATA - полудуплексным . Транспортный уровень SAS может передавать данные на полной скорости канала в обоих направлениях одновременно, поэтому команда SCSI, выполняемая по каналу, может передавать данные на устройство и от устройства одновременно. Однако, поскольку команды SCSI, которые могут это сделать, встречаются редко, а канал SAS должен быть выделен отдельной команде за раз, это обычно не является преимуществом. [12]

Характеристики [ править ]

Технические детали [ править ]

Стандарт Serial Attached SCSI определяет несколько уровней (в порядке от самого высокого до самого низкого): приложение, транспорт, порт, канал, PHY и физический. Serial Attached SCSI состоит из трех транспортных протоколов:

  • Последовательный протокол SCSI (SSP) - для связи на уровне команд с устройствами SCSI.
  • Протокол туннелирования Serial ATA (STP) - для связи на уровне команд с устройствами SATA.
  • Протокол последовательного управления (SMP) - для управления структурой SAS.

Для уровней Link и PHY SAS определяет собственный уникальный протокол.

На физическом уровне стандарт SAS определяет разъемы и уровни напряжения. Физические характеристики проводки и сигнализации SAS совместимы и слабо отслеживают характеристики SATA до скорости 6 Гбит / с, хотя SAS определяет более строгие физические характеристики сигнализации, а также более широкий допустимый перепад дифференциального напряжения, предназначенный для более длинных кабелей. . В то время как SAS-1.0 и SAS-1.1 приняли физические характеристики передачи сигналов SATA со скоростью 3 Гбит / с с кодированием 8/10 бит , разработка SAS-2.0 с физической скоростью 6 Гбит / с привела к разработке эквивалентной скорости SATA. В 2013 году в спецификации SAS-3 последовало 12 Гбит / с. [13]В SAS-4 планируется ввести сигнализацию 22,5 Гбит / с с более эффективной схемой кодирования 128/150 бит для реализации полезной скорости передачи данных 2400 МБ / с при сохранении совместимости с 6 и 12 Гбит / с. [14]

Кроме того, SCSI Express использует инфраструктуру PCI Express для прямого подключения устройств SCSI через более универсальный интерфейс. [15]

Архитектура [ править ]

Архитектура слоев SAS

Архитектура SAS состоит из шести уровней:

  • Физический слой:
    • определяет электрические и физические характеристики
    • передача дифференциальной сигнализации
    • Несколько типов разъемов:
      • SFF -8482 - совместимый с SATA
      • Внутренние четырехполосные разъемы: SFF-8484, SFF-8087, SFF-8643
      • Внешние четырехполосные разъемы: SFF-8470, SFF-8088, SFF-8644
  • Слой PHY:
    • Кодирование данных 8b / 10b (3, 6 и 12 Гбит / с)
    • Кодирование пакетов 128b / 150b SPL (22,5 Гбит / с) [16] (2-битный заголовок, 128-битная полезная нагрузка, 20-битное прямое исправление ошибок Рида-Соломона )
    • Последовательности инициализации канала, согласования скорости и сброса
    • Согласование возможностей канала (SAS-2 и далее)
  • Связующий слой:
    • Вставка и удаление примитивов для согласования несоответствия тактовой частоты
    • Примитивное кодирование
    • Скремблирование данных для уменьшения электромагнитных помех
    • Установите и разорвите нативные соединения между целями SAS и инициаторами
    • Установление и разрыв туннельных соединений между инициаторами SAS и целями SATA, подключенными к расширителям SAS
    • Управление питанием (предлагается для SAS-2.1)
  • Слой порта:
    • Объединение нескольких PHY с одинаковыми адресами в широкие порты
  • Транспортный уровень:
    • Содержит три транспортных протокола:
      • Последовательный протокол SCSI (SSP): для связи на уровне команд с устройствами SCSI.
      • Туннельный протокол Serial ATA (STP): для связи на уровне команд с устройствами SATA
      • Протокол последовательного управления (SMP): для управления структурой SAS
  • Уровень приложения

Топология [ править ]

Инициатор может подключаться непосредственно к цели с помощью одного или нескольких PHYs (такое соединение называется порт использует ли он один или несколько Phys, хотя термин широкий порт иногда используется для соединения с несколькими PHY).

Расширители SAS [ править ]

Компоненты, известные как расширители Serial Attached SCSI (SAS Expanders), облегчают обмен данными между большим количеством устройств SAS. Расширители содержат два и более внешних порта-расширителя. Каждое устройство расширения содержит как минимум один целевой порт протокола управления SAS для управления и может содержать само устройство SAS. Например, расширитель может включать в себя целевой порт последовательного протокола SCSI для доступа к периферийному устройству. Расширитель не требуется для взаимодействия инициатора и цели SAS, но позволяет одному инициатору связываться с большим количеством целей SAS / SATA. Полезная аналогия: можно рассматривать расширитель как сетевой коммутатор в сети, который соединяет несколько систем с помощью одного порта коммутатора.

SAS 1 определил два типа расширителей; однако в стандарте SAS-2.0 отсутствует различие между ними, поскольку он создает ненужные топологические ограничения без каких-либо явных преимуществ:

  • Край расширитель позволяет для связи с до 255 адресов SAS, что позволяет инициатор SAS для связи с этими дополнительными устройствами. Пограничные расширители могут выполнять прямую маршрутизацию таблицы и вычитающую маршрутизацию. (Краткое обсуждение этих механизмов маршрутизации см. Ниже). Без расширителя разветвления вы можете использовать не более двух периферийных расширителей в подсистеме доставки (поскольку вы соединяете порт субтрактивной маршрутизации этих периферийных расширителей вместе, и вы не можете подключать дополнительные расширители). Расширители Fanout решают эту проблему.
  • К расширителю разветвления можно подключить до 255 наборов периферийных расширителей, известных как набор периферийных устройств расширения , что позволяет адресовать еще больше устройств SAS. Порт субтрактивной маршрутизации каждого граничного расширителя подключается к физическому разъему расширителя разветвления. Расширитель разветвления не может выполнять субтрактивную маршрутизацию, он может только пересылать запросы субтрактивной маршрутизации подключенным граничным расширителям.

Прямая маршрутизация позволяет устройству идентифицировать устройства, напрямую подключенные к нему. Таблица маршрутизации идентифицирует устройства, подключенные к расширителям, подключенным к собственному PHY устройства. Вычитающая маршрутизация используется, когда вы не можете найти устройства в дочерней ветви, к которой вы принадлежите. Это полностью передает запрос в другую ветку.

Расширители существуют, чтобы позволить более сложные топологии межсоединений. Расширители помогают в коммутации каналов (в противоположность коммутации пакетов) конечным устройствам (инициаторам или целям). Они могут определить местонахождение конечного устройства либо напрямую (когда конечное устройство подключено к нему), либо через таблицу маршрутизации (сопоставление идентификаторов конечных устройств и расширителя, канал должен быть переключен на нисходящий поток для маршрутизации к этому идентификатору), или, когда эти методы не работают, через субтрактивную маршрутизацию: канал направляется на единственный расширитель, подключенный к порту субтрактивной маршрутизации. Если к вычитающему порту не подключен расширитель, конечное устройство недоступно.

Расширители без PHY, настроенных как вычитающие, действуют как расширители разветвления и могут подключаться к любому количеству других расширителей. Расширители с вычитающим PHY могут подключаться максимум к двум другим модулям расширения, и в этом случае они должны подключаться к одному расширителю через вычитающий порт, а к другому через невычитающий порт.

Топологии SAS-1.1, построенные с помощью расширителей, обычно содержат один корневой узел в домене SAS, за исключением одного случая, когда топологии содержат два модуля расширения, подключенных через порт вычитания к вычитанию. Если он существует, то корневой узел - это расширитель, который не подключен к другому расширителю через вычитающий порт. Следовательно, если в конфигурации существует расширитель разветвления, он должен быть корневым узлом домена. Корневой узел содержит маршруты для всех конечных устройств, подключенных к домену. Обратите внимание, что с появлением в SAS-2.0 маршрутизации от таблицы к таблице и новых правил для сквозного зонирования более сложные топологии, построенные на правилах SAS-2.0, не содержат ни одного корневого узла.

Соединители [ править ]

Разъемы SAS намного меньше традиционных параллельных разъемов SCSI . Обычно SAS обеспечивает точечную передачу данных со скоростью до 12 Гбит / с. [17]

Физический разъем SAS бывает нескольких различных вариантов: [18]

Nearline SAS [ править ]

Накопители Nearline SAS (сокращенно NL-SAS , иногда называемые midline SAS ) имеют интерфейс SAS, но головка, носитель и скорость вращения традиционных накопителей SATA корпоративного класса, поэтому они стоят меньше, чем другие накопители SAS. По сравнению с SATA диски NL-SAS имеют следующие преимущества: [25] : 20

  • Двойные порты, обеспечивающие резервные пути
  • Возможность подключения устройства к нескольким компьютерам
  • Полный набор команд SCSI
  • Нет необходимости использовать протокол туннелирования Serial ATA (STP), который необходим для подключения жестких дисков SATA к SAS HBA . [25] : 16
  • Нет необходимости SATA Interposer карт, которые необходимы для псевдо-двухпортовой высокой доступности жестких дисков SATA. [25] : 17
  • Большая глубина очередей команд

См. Также [ править ]

  • Список пропускной способности устройства
  • Перевод SCSI / ATA
  • Архитектура последовательного хранилища
  • Подключенный к USB SCSI

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Различия между SAS и SATA» .
  2. ^ a b «Завершена разработка спецификации хранилища данных SAS 24G; торговая ассоциация SCSI освещает технологию на саммите по флеш-памяти 2017» . Торговая ассоциация SCSI. 2017-08-07.
  3. ^ Томпсон, Роберт Брюс; Томпсон, Барбара Фричман (24 июля 2003 г.). Краткое описание аппаратного обеспечения ПК: Краткий справочник по настольному ПК . "O'Reilly Media, Inc.". п. 422. ISBN. 978-0-596-55234-3.
  4. ^ Корпорация NCR (1990). Scsi: понимание интерфейса небольшой компьютерной системы . Университет Вирджинии: Прентис Холл. п. 5 .
  5. ^ «SAS и SATA: беспрецедентная совместимость» . Проверено 5 августа 2013 .
  6. ^ "Архитектура SAS" . ibm . Проверено 14 января 2016 года .
  7. ^ a b «Дорожная карта мастера последовательного подключения SCSI» . Торговая ассоциация SCSI. 2015-10-14 . Проверено 26 февраля 2016 .
  8. ^ "Serial Attached SCSI - 4 (SAS-4) draft" (PDF) . T10. 2016-05-11 . Проверено 15 мая 2016 .
  9. ^ http://www.t10.org/cgi-bin/ac.pl?t=f&f=sas5r01a.pdf
  10. ^ «Резервирование в корпоративных сетях хранения данных с использованием двухдоменных конфигураций SAS» . Компания Hewlett-Packard Development. Май 2008. Архивировано из оригинального (PDF) 10 января 2016 года . Проверено 10 января 2016 .
  11. ^ a b c d e f g h «Сравнение жестких дисков SATA и SAS на выделенных серверах» . Steadfast.net . Стойкий . Проверено 5 августа 2013 .
  12. ^ Шмид, Патрик; Роос, Ахим (31 августа 2009 г.). «Особенности и основы SAS - SAS нового поколения: хранилище 6 Гбит / с на предприятии» . Оборудование Тома . Проверено 15 июля 2014 .
  13. ^ «Последовательный интерфейс SCSI - 3 (SAS-3)» (PDF) . T10. 2013-11-07 . Проверено 11 мая 2015 .
  14. ^ «Последовательный интерфейс SCSI - 4 (SAS-4), 5.8.1 Общие электрические характеристики» (PDF) . Проверено 11 мая 2015 .
  15. ^ «Библиотека» SCSI Express » . Торговая ассоциация SCSI . Проверено 5 августа 2013 .
  16. ^ "Уровень протокола SAS - 4 (SPL-4) черновик, стр." (PDF) . T10. 2016-05-09 . Проверено 15 мая 2016 .
  17. ^ «LSI первой начала поставлять новые высокопроизводительные продукты SAS 12 Гбит / с» . SCSITA.org . Торговая ассоциация SCSI . Проверено 3 декабря 2013 .
  18. ^ "Спецификации комитета SFF" . ftp.Seagate.com . Seagate Technology . Проверено 5 августа 2013 .
  19. ^ servethehome (31.01.2011). «Руководство по разъемам SAS / SATA SFF-8087, 8088, 8470, 8482, 8484» . ServeTheHome . Проверено 12 января 20 .
  20. ^ «Совместимые жесткие диски для серверов Dell PowerEdge» . Водяная пантера . Проверено 12 января 20 .
  21. ^ «Совместимые жесткие диски для серверов HPE ProLiant» . Водяная пантера . Проверено 12 января 20 .
  22. ^ «ICY TIPs_ICY DOCK производитель Съемный корпус, корпус безвинтового жесткого диска, мобильная стойка SAS SATA, запись видеонаблюдения DVR, монтаж видео и аудио, корпус переносного жесткого диска SATA» . www.icydock.com . Проверено 29 июня 2020 .
  23. ^ "Обзор SFF-8639" . Перспектива ПК . ТекПерспектива . Проверено 21 июля 2016 .
  24. ^ "Дорожная карта межсетевых соединений между устройствами SAS" . SCSITA.org . Торговая ассоциация SCSI . 2015-08-15 . Проверено 14 октября 2017 .
  25. ^ a b c Уиллис Уиттингтон (2007). «Дисковые накопители для настольных ПК, устройств Nearline и Enterprise» (PDF) . Промышленная ассоциация сетей хранения данных (SNIA) . Проверено 22 сентября 2014 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Комитет T10
  • Торговая ассоциация SCSI
  • Текущая версия проекта версии SAS-2 от T10 (6,83 МБ PDF после регистрации)
  • Текущая версия проекта версии SAS-3 от T10 (2,8 МБ PDF после регистрации)
  • Технический документ Seagate по Nearline SAS
  • Обновление стандартов и технологий SAS , SNIA , 2011 г., Гарри Мейсон и Марти Чекальски (описание MultiLink SAS см. На стр. 17–19)
  • Презентации, пресс-релизы и дорожные карты MultiLink SAS , Торговая ассоциация SCSI
  • Руководство для интеграторов SAS , Торговая ассоциация SCSI, апрель 2006 г.
  • Распиновка SAS SFF-8482 и других разъемов