Последовательный SCSI - Serial Attached SCSI

SAS
Последовательный SCSI
Четыре красных кабеля ведут к широкому черному электрическому разъему.
Разъем SAS
Ширина в битах1
Нет. устройств65,535
Скорость
  • SAS-1: полнодуплексный[1] 3 Гбит / с (2004)
  • SAS-2: полнодуплексный 6 Гбит / с (2009 г.)
  • SAS-3: полнодуплексный 12 Гбит / с (2013)
  • SAS-4: полнодуплексный 22,5 Гбит / с (2017)[2]
СтильСерийный

В вычисление, Последовательный SCSI (SAS) является двухточечным серийным протокол который перемещает данные в и из компьютер-хранилище такие устройства, как жесткие диски и ленточные накопители. SAS заменяет старые Параллельный SCSI автобусная техника, которая впервые появилась в середине 1980-х годов. SAS, как и его предшественник, использует стандарт Набор команд SCSI. SAS предлагает дополнительную совместимость с Последовательный 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.[3]

Технический комитет T10 Международный комитет по стандартам информационных технологий (INCITS) разрабатывает и поддерживает протокол SAS; в Торговая ассоциация SCSI (SCSITA) продвигает технологию.

Вступление

Серверы хранения с 24 жесткими дисками SAS на сервер

Типичная система Serial Attached SCSI состоит из следующих основных компонентов:

  1. An инициатор: устройство, которое создает сервис-устройство и управление задачами запросы для обработки целевым устройством и получает 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 надстройка. адаптер главной шины.
  2. А цель: устройство, содержащее логические блоки и целевые порты, которое принимает для обработки запросы службы устройств и управления задачами и отправляет ответы на те же запросы устройствам-инициаторам. Целевым устройством может быть жесткий диск или дисковый массив система.
  3. А подсистема предоставления услуг: часть Ввод / вывод система, 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 способствуют обмену данными между устройствами SAS. Расширители упрощают подключение нескольких оконечных устройств SAS к одному порту инициатора.[4]

История

  • SAS-1: 3,0 Гбит / с, введен в 2004 г.[5]
  • 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»,[6] стандарт завершен в 2017 году[5][2]
  • SAS-5: 45 Гбит / с в стадии разработки[7]

Идентификация и адресация

А SAS домен является SAS-версией домена SCSI - он состоит из набора устройств SAS, которые обмениваются данными друг с другом посредством подсистемы доставки услуг. Каждый порт SAS в домене SAS имеет идентификатор порта SCSI, который однозначно определяет порт в домене SAS, Всемирное имя. Он присваивается производителем устройства, как Ethernet устройства MAC-адрес, и, как правило, уникален во всем мире. Устройства SAS используют эти идентификаторы портов для передачи данных друг другу.

Кроме того, каждое устройство SAS имеет имя устройства SCSI, которое однозначно идентифицирует устройство SAS в мире. Эти имена устройств можно увидеть нечасто, потому что идентификаторы портов обычно достаточно идентифицируют устройство.

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

В SAS идентификаторы портов SCSI и имена устройств SCSI имеют форму Адрес SAS, который представляет собой 64-битное значение, обычно в формате NAA IEEE Registered. Люди иногда называют идентификатор порта SCSI как в SAS-адрес устройства из-за недоразумения. 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

  • SAS «Автобус» работает точка-точка а шина SCSI многоточечный. Каждое устройство SAS подключено к инициатору по выделенному каналу, если не используется расширитель. Если один инициатор подключен к одной цели, нет возможности для раздор; с параллельным SCSI даже эта ситуация может вызвать конкуренцию.
  • SAS не имеет прекращение проблем и не требует терминаторов, 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 в 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, следовательно, получает 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; эту функцию обычно называют двухдоменный SAS.[8]
  • 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 SCSI набор команд.

Сравнение с SATA

Физическая разница между SAS и SATA небольшая.[9]

  • Протокол SAS предусматривает наличие нескольких инициаторов в домене SAS, в то время как SATA не имеет аналогичного положения.[9]
  • Большинство дисков SAS обеспечивают помеченная очередь команд, в то время как большинство новых дисков SATA обеспечивают собственная очередь команд.[9]
  • SATA использует набор команд, основанный на параллельный ATA набор команд, а затем расширил этот набор, включив такие функции, как собственная очередь 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 быть туннелированы через ATAPI[9] для таких устройств, как CD / DVD приводы.
  • Оборудование SAS позволяет многопутевый ввод / вывод к устройствам, пока SATA (до SATA 2.0 ) не.[9] Согласно спецификации, SATA 2.0 использует умножители портов для достижения расширения портов, а некоторые производители портовых умножителей реализовали многопутевый ввод-вывод с использованием аппаратного умножителя портов.
  • SATA позиционируется как универсальный преемник параллельного ATA и стал распространены 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 ATA. УМНАЯ команды, используемые дисками SATA.[9]
  • SAS использует более высокие сигнальные напряжения (800–1600 мВ для передачи и 275–1600 мВ для приема.[требуется разъяснение ]), чем SATA (400–600 мВ для передачи и 325–600 мВ для приема[требуется разъяснение ]). Более высокое напряжение предлагает (среди других функций) возможность использовать SAS в объединительных платах серверов.[9]
  • 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.[9]
  • SAS - это полный дуплекс, тогда как SATA полудуплекс. 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.[10]

Характеристики

Технические детали

Стандарт Serial Attached SCSI определяет несколько слои (в порядке убывания): приложение, транспорт, порт, ссылка, PHY и физический. Serial Attached SCSI включает три транспортных протокола:

  • 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 ссылки и PHY Уровни SAS определяет свой собственный уникальный протокол.

На физический слой, 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 сигнализации SATA на скорости 3 Гбит / с с Кодирование 8b / 10b, 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.[11] Планируется, что SAS-4 представит 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.[12]

Кроме того, SCSI Express пользуется преимуществом PCI Express инфраструктура для прямого подключения устройств SCSI через более универсальный интерфейс.[13]

Архитектура

Архитектура слоев SAS

Архитектура SAS состоит из шести уровней:

  • Физический слой:
    • определяет электрические и физические характеристики
    • передача дифференциальной сигнализации
    • Несколько типов разъемов:
      • SFF -8482 – SATA совместимый
      • Внутренние четырехполосные разъемы: SFF-8484, SFF-8087, SFF-8643
      • Внешние четырехполосные разъемы: SFF-8470, SFF-8088, SFF-8644
  • PHY слой:
  • Связующий слой:
    • Вставка и удаление примитивов для согласования несоответствия тактовой частоты
    • Примитивное кодирование
    • Скремблирование данных для уменьшенных EMI
    • Установите и разорвите нативные соединения между целями SAS и инициаторами
    • Устанавливать и разрывать туннельные соединения 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

An инициатор может подключаться напрямую к цель через один или несколько PHYs (такое соединение называется портом независимо от того, использует ли оно один или несколько PHY, хотя термин широкий порт иногда используется для мульти-PHY-соединения).

Расширители SAS

Компоненты, известные как Расширители SCSI с последовательным подключением (SAS Expanders) упрощают 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 обязательно для взаимодействия инициатора и цели SAS, но позволяет одному инициатору связываться с большим количеством целей SAS / SATA. Полезная аналогия: экспандер можно рассматривать как нечто вроде Сетевой коммутатор в сети, которая 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 преимуществ:

  • An расширитель края позволяет связываться с 255 адресами SAS, позволяя инициатору SAS связываться 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 это узкое место.
  • А расширитель разветвления можно подключить до 255 комплектов расширителей кромок, известных как комплект устройства расширения кромки, позволяя 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 для обеспечения более сложных топологий 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 один 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 вычитающими физическими уровнями могут подключаться максимум к двум другим расширителям, 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 топологий, которые содержат два модуля расширения, подключенных через порт вычитания-вычитания. 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.

Разъемы

Разъемы SAS намного меньше традиционных параллельных Разъемы SCSI. Обычно SAS обеспечивает точечную передачу данных со скоростью до 12 Гбит / с.[15]

Физический разъем SAS бывает нескольких различных вариантов:[16]

Кодовое названиеДругие именадоб. / внутр.БулавкиНет устройств
/ полосы		КомментарийИзображение
SFF-8086Внутренний mini-SAS,
внутренний mSAS		внутренний264Это менее распространенная реализация внутреннего mSAS, чем 36-схемная версия SFF-8087.
Меньшее количество позиций обеспечивается тем, что он не поддерживает боковые полосы.		SFF 8086.jpg
SFF-8087Внутренний mini-SAS,
внутренний mSAS,
внутренний iSAS,
внутренний iPass		внутренний364Неэкранированная 36-схемная реализация SFF-8086.
Молекс iPass уменьшенной ширины внутренний 4 × разъем; Скорость 12 Гбит / с.		SFF-8087 SMC.jpg
SFF-8088Внешний mini-SAS,
внешний mSAS,
внешний iSAS,
внешний iPass		внешний264Экранированная 26-схемная реализация SFF-8086.
Молекс Внешний разъем iPass уменьшенной ширины 4 ×; Скорость 12 Гбит / с.		SFF 8088.jpg
SFF-8436QSFP +,
Четыре SFP +		внешний384Обычно используется со многими NetApp системы хранения.
Часто встречается с SFF-8088 или SFF-8644 на другом конце; 6 Гбит / с.
SFF-8470InfiniBand CX4
разъем
Molex LaneLink		внешний344Внешний разъем высокой плотности (также используется как внутренний разъем).SFF 8470.jpg
SFF-8482внутренний292 полосыЭтот форм-фактор разработан для совместимости с SATA, но может управлять устройством SAS.
Контроллер SAS может управлять дисками SATA, но контроллер SATA не может управлять дисками SAS.		SFF-8482 SAS Plug - боке на f22.jpg
SFF-8484внутренний32 или
19		4 или 2Внутренний соединитель высокой плотности, 2- и 4-полосные версии определяются стандартом SFF.Прямой соединитель SFF-8484.jpg
SFF-8485Определяет SGPIO (расширение SFF 8484),
протокол последовательной связи, обычно используемый для светодиодных индикаторов.
SFF-8613
(SFF-8643)		внутренний364 или 8 с
двойной разъем		Mini-SAS HD (представлен с SAS 12 Гбит / с)


Также известен как порт U.2[17] вместе с SFF-8639.

SFF-8643 SMC.jpg
SFF-8614
(SFF-8644)		внешний4 или 8 с
двойной разъем		Mini-SAS HD (представлен с SAS 12 Гбит / с)SFF-8644 cable.jpg
Боковая полоса
соединитель		внутреннийЧасто встречается с 1 × SFF-8643 или 1 × SFF-8087 на другом конце -
внутренний разветвление для 4 × SATA дисков.
Подключает контроллер к дискам без объединительной платы или
к объединительной плате (SATA) и, опционально, к светодиодным индикаторам состояния.		Sideband.jpg
SFF-8680внутренний
  • 1
  • (2 порта)
Разъем объединительной платы SAS 12 Гбит / с
SFF-8639внутренний68
  • 1
  • (2 порта)
  • Разъем объединительной платы SAS 12 Гбит / с;
  • доработка SFF-8680.
  • Также известен как «U.2».[18]
SFF-8639.jpg
SFF-8638
  • Четыре порта 1x со скоростью до 24 Гбит / с каждый;
  • два 2x порта со скоростью до 48 Гбит / с каждый;
  • один 4 порта со скоростью до 96 Гбит / с.
SFF-8640
  • Четыре порта 1x со скоростью до 24 Гбит / с каждый;
  • два 2x порта со скоростью до 48 Гбит / с каждый;
  • один 4 порта со скоростью до 96 Гбит / с.[19]
SFF-8681
  • Два порта 1x со скоростью до 24 Гбит / с каждый;
  • один 2 порта со скоростью до 48 Гбит / с каждый.

Nearline SAS

Рядом SAS (сокращенно NL-SAS, а иногда называли средняя линия SAS) диски имеют интерфейс SAS, но головка, носитель и скорость вращения традиционных дисков SATA корпоративного класса, поэтому они стоят меньше, чем другие диски SAS. По сравнению с SATA диски NL-SAS имеют следующие преимущества:[20]:20

  • Два порта, 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.[20]:16
  • Нет необходимости в SATA посредник карты, которые необходимы для псевдодвухпортовой высокой доступности жестких дисков SATA.[20]:17
  • Большая глубина очередей команд

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Различия между SAS и SATA».
  2. ^ а б «Завершена разработка спецификации хранилища данных 24G SAS; торговая ассоциация SCSI освещает технологию на саммите по флеш-памяти 2017». Торговая ассоциация SCSI. 2017-08-07.
  3. ^ «SAS и SATA: беспрецедентная совместимость». Получено 2013-08-05.
  4. ^ «Архитектура SAS». ibm. Получено 14 января, 2016.
  5. ^ а б «Дорожная карта Master Attached SCSI». Торговая ассоциация SCSI. 2015-10-14. Получено 2016-02-26.
  6. ^ «Проект Serial Attached SCSI - 4 (SAS-4)» (PDF). T10. 2016-05-11. Получено 2016-05-15.
  7. ^ http://www.t10.org/cgi-bin/ac.pl?t=f&f=sas5r01a.pdf
  8. ^ «Резервирование в корпоративных сетях хранения данных с использованием двухдоменных конфигураций SAS». Компания Hewlett-Packard Development. Май 2008. Архивировано с оригинал (PDF) на 2016-01-10. Получено 2016-01-10.
  9. ^ а б c d е ж грамм час «Жесткие диски SATA и SAS на выделенных серверах». Steadfast.net. Стойкий. Получено 2013-08-05.
  10. ^ Шмид, Патрик; Роос, Ахим (31 августа 2009 г.). «Особенности и основы SAS - SAS нового поколения: хранилище 6 Гбит / с для предприятий». Оборудование Тома. Получено 2014-07-15.
  11. ^ «Последовательный интерфейс SCSI - 3 (SAS-3)» (PDF). T10. 2013-11-07. Получено 2015-05-11.
  12. ^ «Последовательный интерфейс SCSI - 4 (SAS-4), 5.8.1 Общие электрические характеристики» (PDF). Получено 2015-05-11.
  13. ^ «Библиотека» SCSI Express ». Торговая ассоциация SCSI. Получено 2013-08-05.
  14. ^ «SAS Protocol Layer - 4 (SPL-4) draft, p.» (PDF). T10. 2016-05-09. Получено 2016-05-15.
  15. ^ «LSI первой начала поставлять новые высокопроизводительные продукты SAS со скоростью 12 Гбит / с». SCSITA.org. Торговая ассоциация SCSI. Получено 2013-12-03.
  16. ^ «Спецификации комитета SFF». ftp.Seagate.com. Seagate Technology. Получено 2013-08-05.
  17. ^ «Производитель ICY TIPs_ICY DOCK Съемный корпус, корпус для жесткого диска без винтов, мобильная стойка SAS SATA, запись видеонаблюдения с помощью цифрового видеорегистратора, монтаж видео и аудио, корпус для портативного жесткого диска SATA». www.icydock.com. Получено 2020-06-29.
  18. ^ "Обзор SFF-8639". Перспектива ПК. ТекПерспектива. Получено 2016-07-21.
  19. ^ "Дорожная карта межсетевых соединений между устройствами SAS". SCSITA.org. Торговая ассоциация SCSI. 2015-08-15. Получено 2017-10-14.
  20. ^ а б c Уиллис Уиттингтон (2007). «Дисковые накопители для настольных ПК, устройств Nearline и Enterprise» (PDF). Промышленная ассоциация сетей хранения данных (SNIA). Получено 2014-09-22.

внешняя ссылка