6Gb/s SAS 部署推進(jìn)存儲(chǔ)技術(shù)飛速發(fā)展

6Gb/s SAS 市場(chǎng)最新信息

        6Gb/s SAS 市場(chǎng)正處于全面發(fā)展的鼎盛時(shí)期。服務(wù)器主板紛紛采用 6Gb/s SAS 器件或 RAID 控制器。支持 SATA 和 SAS驅(qū)動(dòng)器連接增量擴(kuò)展的 SAS 擴(kuò)展器在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)設(shè)備領(lǐng)域獲得大量部署。SAS 可保護(hù)原有中間件投資，正快速改變主流服務(wù)器市場(chǎng)，并上升為領(lǐng)先的企業(yè)存儲(chǔ)互聯(lián)技術(shù)。從 3Gb/s SAS到 6Gb/s SAS 的演進(jìn)還在不斷發(fā)展，并新增了標(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)和擴(kuò)展器發(fā)現(xiàn)等增強(qiáng)型企業(yè)級(jí)功能。新添加的改進(jìn)功能將有助于開辟全新的市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域，從而推動(dòng) SAS 進(jìn)一步向高可用性存儲(chǔ)解決方案方向發(fā)展。

企業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展

        “自加密驅(qū)動(dòng)器 (SED)”和“端對(duì)端數(shù)據(jù)保護(hù)”（即通常所說(shuō)的 T10 DIF）等增強(qiáng)技術(shù)雖然并非 SAS 所獨(dú)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(lái)源的高容量 SAS 驅(qū)動(dòng)器憑借其在分層存儲(chǔ)環(huán)境中的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)也將對(duì)企業(yè) SATA 驅(qū)動(dòng)器提出挑戰(zhàn)。總之，SAS 具備的這些優(yōu)勢(shì)以及寬廣的產(chǎn)品選擇面必然會(huì)持續(xù)支持 SAS 的進(jìn)一步發(fā)展。

        SAS 除了作為基本的服務(wù)器存儲(chǔ)連接技術(shù)之外，驅(qū)動(dòng)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(jià)位優(yōu)勢(shì)等因素都有助于 SAS 成為外部 NAS 或 SAN 連接型存儲(chǔ)子系統(tǒng)的重要選擇方案，而這部分細(xì)分市場(chǎng)此前一直由光纖通道 (FC) 驅(qū)動(dòng)器所占據(jù)。向外部子系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展使 SAS 成為多種云和分層存儲(chǔ)環(huán)境中外設(shè)連接功能的首選技術(shù)。

性能擴(kuò)展

        顯然，性能是 6Gb/s SAS 的重要優(yōu)勢(shì)。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(gòu)方面的改進(jìn)。此外，第二代 SAS 產(chǎn)品的時(shí)延顯著縮短，這主要?dú)w功于各種器件和組件的驅(qū)動(dòng)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(gè)乃至更多驅(qū)動(dòng)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(kuò)展器發(fā)現(xiàn)等架構(gòu)增強(qiáng)性能可減少主機(jī)軟件工作開銷，并將發(fā)現(xiàn)功能分配由擴(kuò)展器網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)，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(yīng)商能在多用戶多處理系統(tǒng)以及采用虛擬機(jī)的系統(tǒng)中進(jìn)行磁盤驅(qū)動(dòng)器分區(qū)。不過，這種早期方案受到廠商技術(shù)的制約。6Gb/s SAS 可通過擴(kuò)展器和 SAS 開關(guān)設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)器分區(qū)提供標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制。SAS 開關(guān)其實(shí)就是用于可擴(kuò)展 SAS 部署的專業(yè)化擴(kuò)展器實(shí)施方案，可改進(jìn) SAS 存儲(chǔ)的整體可擴(kuò)展性、可服務(wù)性、可管理性以及可用性。

 
圖1—用于在 SAS 連接主機(jī)之間共享多擴(kuò)展器存儲(chǔ)單元的 SAS 開關(guān)

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

 

圖2—采用 SAS 開關(guān)的共享存儲(chǔ)實(shí)施方案中的 6Gb/s SAS 性能水平

測(cè)試設(shè)置：

6 個(gè)服務(wù)器（每個(gè)主機(jī) 2 個(gè) HBA）連接到 4 個(gè) JBOD 對(duì)，每個(gè) JBOD 對(duì)有 24 個(gè) HDD，采用 SAS開關(guān)。
o 多個(gè)白盒服務(wù)器，帶單部 Intel Xeon® 5520
o 多個(gè) 6Gb/s SAS HBA
o 多個(gè) 6Gb/s SAS JBOD（4 個(gè) JBOD 對(duì)）
o 一部 6Gb/s SAS 開關(guān)
o IOmeter 2006，客戶端/服務(wù)器配置
o IO 隊(duì)列深度為 8

結(jié)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(chǔ)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、交換服務(wù)器、預(yù)/后視頻處理/制作、媒體流、安全、科學(xué)分析和安防監(jiān)控等領(lǐng)域。這種高性能數(shù)據(jù)共享模型能以相當(dāng)?shù)偷膬r(jià)位為商業(yè)解決方案帶來(lái)真正的企業(yè)級(jí)功能。

低時(shí)延 SAS 支持非易失性存儲(chǔ)

        當(dāng)然，性能對(duì)支持 SSD 等新型低時(shí)延存儲(chǔ)設(shè)備至關(guān)重要。SSD 作為數(shù)據(jù)緩存技術(shù)被廣泛采用，正成為整個(gè)分層存儲(chǔ)鏈中的重要組成部分。無(wú)論是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用還是數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、視頻制作、流媒體還是各種其它低時(shí)延應(yīng)用，非易失性存儲(chǔ)器解決方案都能在極高的工作負(fù)載要求下改進(jìn)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

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

        HBA 控制器解決方案對(duì)軟件和固件進(jìn)行了調(diào)節(jié)，能夠充分發(fā)揮低時(shí)延驅(qū)動(dòng)器 (SSD) 的優(yōu)勢(shì)，從而將 RAID 5 I/O 的性能從 20 萬(wàn)次隨機(jī) IOPS 提升到超過 45 萬(wàn)次的水平。

        隨著平均響應(yīng)時(shí)間已降至不到 200 微秒，在目前的 6Gb/s SAS 技術(shù)下，已完全可以推出針對(duì) 1K 隨機(jī)讀取工作負(fù)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(jì)，所有這些優(yōu)勢(shì)都可確保 SAS 繼續(xù)成為 HDD、SSD 和其它非易失性存儲(chǔ)解決方案的前沿存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)。

 
圖 3—6Gb/s SAS 可為低時(shí)延 (SSD) 存儲(chǔ)設(shè)備提供業(yè)界最佳性能

        SCSI 在滿足業(yè)界性能要求的同時(shí)還繼續(xù)保持業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的企業(yè)級(jí) SAS 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這將有助于保持 SCSI 在新型存儲(chǔ)架構(gòu)領(lǐng)域的前沿地位。

拓?fù)淙哂?(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(biāo)準(zhǔn)化分區(qū)和發(fā)現(xiàn)技術(shù)對(duì) 6Gb/s SAS 可擴(kuò)展性的改進(jìn)，高效連接存儲(chǔ)支架之間的存儲(chǔ)設(shè)備通常需要更長(zhǎng)的連接距離，同樣，在物理存儲(chǔ)部署選項(xiàng)中提供更高靈活性也需要較長(zhǎng)的連接距離。

        為了解決上述問題，可使用有源銅線延長(zhǎng) SAS 互連產(chǎn)品之間的連接距離，連接長(zhǎng)度可超過 20 米。近期舉辦的 SAS 插拔大會(huì) (plugfest) 活動(dòng)證實(shí)：大型系統(tǒng)構(gòu)造采用多條有源線纜在 8 個(gè)分離擴(kuò)展器組成的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行串聯(lián)，即使連接距離長(zhǎng)達(dá) 100 米也能確保系統(tǒng)的可靠性。這種技術(shù)為 SAS 服務(wù)器和子系統(tǒng)提供了更長(zhǎng)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(jié)構(gòu)擴(kuò)展的需求。

        隨著連接距離的進(jìn)一步擴(kuò)大以及擴(kuò)展選項(xiàng)的進(jìn)一步豐富，SAS 已成為有效的主機(jī)互連選擇。這些使用案例對(duì)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(shí)現(xiàn) DAS 的低成本和簡(jiǎn)便性。因此 SAS 可在眾多不同市場(chǎng)中與 iSCSI 和 FC 展開有效的競(jìng)爭(zhēng)。

不斷前進(jìn)……
SAS 幾乎在所有企業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域都站穩(wěn)了腳跟。增強(qiáng)型的企業(yè)功能已將 SAS 從設(shè)備連接方案轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N重要的存儲(chǔ)互連結(jié)構(gòu)，可在分層存儲(chǔ)解決方案中發(fā)揮重要作用。

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

雖然存儲(chǔ)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向還不明確，但 SAS 將繼續(xù)推進(jìn)高級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展，同時(shí)保護(hù)原有投資。SCSI 和 SAS 技術(shù)不僅沒有被無(wú)數(shù)次的市場(chǎng)變革所淘汰，而且還會(huì)繼續(xù)快速向前發(fā)展。這種由技術(shù)改進(jìn)和完善的發(fā)展策略作為堅(jiān)實(shí)后盾的強(qiáng)韌生命力已成為 SCSI/SAS 的重要特質(zhì)，并且在可預(yù)見的未來(lái)還將一如既往地繼續(xù)保持這一優(yōu)勢(shì)。