Serial Attached SCSI (SAS) — последовательный компьютерный интерфейс, разработанный для подключения различных устройств хранения данных, например, жёстких дисков и ленточных накопителей. SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и основывается во многом на терминологии и наборах команд SCSI.
SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства 3 Гбит/с и 6 Гбит/с SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но не наоборот.
Последняя реализация SAS обеспечивает передачу данных со скоростью до 12 Гбит/с на одну линию. К 2017 году ожидается появление спецификации SAS со скоростью передачи данных 24 Гбит/с [1] .
Протокол SAS разработан и поддерживается комитетом T10 [2] . Консорциум производителей различного оборудования под названием SCSI Trade Association (SCSITA) занимается продвижением различных технологий, связанных с SCSI, в том числе SAS.
Содержание
Введение [ править | править код ]
Типичная система с интерфейсом SAS состоит из следующих компонентов:
Инициаторы (англ. Initiators ) Инициатор — устройство, которое порождает запросы на обслуживание для целевых устройств и получает подтверждения по мере исполнения запросов. Чаще всего инициатор выполняется в виде СБИС. Целевые устройства (англ. Targets ) Целевое устройство содержит логические блоки и целевые порты, которые осуществляют приём запросов на обслуживание, исполняет их; после того, как закончена обработка запроса, инициатору запроса отсылается подтверждение выполнения запроса. Целевое устройство может быть как отдельным жёстким диском, так и целым дисковым массивом. Подсистема доставки данных (англ. Service Delivery Subsystem ) Является частью системы ввода-вывода, которая осуществляет передачу данных между инициаторами и целевыми устройствами. Обычно подсистема доставки данных состоит из кабелей, которые соединяют инициатор и целевое устройство. Дополнительно, кроме кабелей, в состав подсистемы доставки данных могут входить расширители SAS. Расширители (экспандеры) (англ. Expanders ) Расширители (экспандеры) SAS — устройства, входящие в состав подсистемы доставки данных и позволяющие облегчить передачу данных между устройствами SAS; например, расширитель позволяет подключить несколько целевых устройств SAS к одному порту инициатора. Подключение через расширитель является абсолютно прозрачным для целевых устройств.
Терминология [ править | править код ]
- Одиночная дифференциальная пара, ведущая от одного устройства к другому (в одном направлении), называется PHY (от physical).
- Пара PHY, образующая дуплексный канал, называется ‘physical link‘.
- Один или несколько physical link образуют port. Если порт содержит более одного physical link, то такой порт называется ‘wide port‘.
- Каждый port имеет sas_address. Все physical link, анонсирующие один и тот же sas_address автоматически объединяются в один wide port (например, если у HBA есть 2 4x SAS интерфейса, то подключив их всех вместе к enclosure, можно получить wide port 8x).
Сравнение SAS и параллельного SCSI [ править | править код ]
- SAS использует последовательный протокол передачи данных между несколькими устройствами и, таким образом, использует меньшее количество сигнальных линий.
- Интерфейс SCSI использует общую шину. Таким образом, все устройства подключены к одной шине, и с контроллером одновременно может работать только одно устройство. Интерфейс SAS использует соединения точка-точка — каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом.
- В отличие от SCSI, SAS не нуждается в терминации шины пользователем.
- В SCSI имеется проблема, связанная с тем, что время распространения сигнала по разным линиям, составляющим параллельный интерфейс, может различаться. Интерфейс SAS лишён этого недостатка.
- SAS поддерживает большое количество устройств (> 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине.
- SAS обеспечивает более высокую пропускную способность (1.5, 3, 6 или 12 Гбит/с). Такая пропускная способность может быть обеспечена на каждом соединении инициатор-целевое устройство, в то время как на шине SCSI пропускная способность шины разделена между всеми подключёнными к ней устройствами.
- контроллеры SAS могут поддерживать подключение устройств с интерфейсом SATA, при прямом подключении — с использованием протокола SATA, при подключении через SAS-экспандеры — с использованием туннелирования через протокол STP (SATA Tunneled Protocol).
- SAS, так же, как и параллельный SCSI, использует команды SCSI для управления и обмена данными с целевыми устройствами.
Сравнение SAS и SATA [ править | править код ]
- SAS имеет частичную совместимость с SATA-устройствами лишь на уровне разъёмов и кабелей для подключения отдельных дисков. Устройства SATA используют другой физический уровень (в том числе разный уровень напряжений [4] ) и другой набор команд (ATA). Для подключения SATA-устройства к домену SAS (то есть к SAS-экспандеру) используется специальный протокол STP (англ. Serial ATA Tunneling Protocol ), описывающий согласование идентификаторов SAS и SATA [5] .
- Устройства SATA 1 и SAS поддерживают тегированные очереди командTCQ (англ. Tagged Command Queuing ). В то же время устройства SATA версии 2 поддерживают как TCQ, так и NCQ (англ. Native Command Queuing ). В современных дисках SAS максимальная глубина очереди равна 256, для дисков SATA — 32.
- Современные диски SAS имеют два физических порта. Это позволяет использовать такие диски в схемах с повышенной отказоустойчивостью, например, в 2-контроллерных системах хранения данных. Для некоторых СХД возможно применение дисков SATA в сочетании с дополнительными SATA-интерпозерами, обеспечивающими двухпортовое подключение [6] .
- Протокол SAS обеспечивает полнодуплексную передачу данных, в то время как SATA работает в полудуплексном режиме [7][8] .
- С дисками SAS может быть реализована сквозная проверка целостности данных (англ. End-to-end Data Protection ) [9] .
Инфраструктура SAS [ править | править код ]
Разъёмы [ править | править код ]
Как правило, разъёмы SAS значительно меньше разъёмов традиционного интерфейса SCSI, что позволяет использовать разъёмы SAS для подключения компактных накопителей размером 2,5 дюйма.
Существует несколько вариантов разъёмов SAS: [10]
| Изображение | Кодовое название | Также известен как | Внешн./внутр. | К-во контактов | К-во устр-в | Комментарий |
|---|---|---|---|---|---|---|
 |
SFF-8482 | SAS-разъём | Внутренний | 1 | Форм-фактор, совместимый с SATA-устройствами. Позволяет подключить SATA-диск к SAS-контроллеру или бэкплейну SAS. Однако диски с интерфейсом SAS не могут быть подключены к контроллеру SATA, так как разъём SFF-8482 имеет «ключ», не позволяющий подключить обычный SATA-кабель. На рисунке изображён разъём кабеля. |
Для обеспечения совместимости бэкплейнов SAS как с дисками, так и контроллерами SATA используется разъём SFF-8482 со стороны дисков и SATA-разъёмы для подключения контроллера. Кабели с разъёмом SFF-8482 используются для подключения SAS и SATA дисков напрямую к контроллеру.
Кабели [ править | править код ]
Спецификациями SAS 2.1 и 3.0 предусмотрена максимальная длина кабелей для внешних подключений: [11]
- 10 метров для пассивных медных кабелей.
- 25 метров для активных медных кабелей.
- 100 метров для оптических кабелей. [12]
С каждым днем объемы информации только растут, поэтому надежная система хранения с высокой скоростью обработки информации становится необходимостью.
Для хранения данных применяются следующие типы дисков:
- HDD (hard disk drive) — накопитель на магнитных дисках с интерфейсами SATA и SAS
- SSD (solid-state drive) – твердотельный накопитель на основе технологий флеш-памяти
- NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это SSD, подключенные по быстрому протоколу
В этой статье рассмотрим первые два типа. Оба вида накопителей широко используются, имеют свои особенности и решают разные задачи. Так какой же диск подходит под потребности бизнеса? Давайте разберемся.
Что отличает HDD-диски
Внутри такого накопителя несколько алюминиевых пластин. За счет их вращения и считывающей головки происходят все операции чтения и записи информации при скорости до 15 тыс. оборотов в минуту. В основном конечно используются диски с 7200 оборотов в минуту. Накопители этого типа отличает большой объем дискового пространства — до 10ТБ на одном диске и надежность при хранении и записи информации.
Подключение современного диска к серверу осуществляется с помощью интерфейсов SATA или SAS.
По названиям интерфейсов в профессиональной среде SATA и SAS принято называть и сами типы дисков для корпоративного применения. Так чем же отличаются SATA и SAS диски?
Применение того или иного типа дисков обусловлено типом решаемых задач.
SATA – Serial Advanced Technology Attachment —жёсткий диск для работы с большими объемами данных на относительно невысоких скоростях до 600 Мбит/с при пропускной способности 6 Гбит/с. SATA диски обычно применяются для создания хранилища данных или резервного копирования.
Через SATA можно подключить HDD диск практически на любой сервер Intel. Что касается SSD, то на таких дисках SATA-интерфейс способен передавать данные со скоростью до 6 Гбит/с.
SAS — Serial Attached SCSI – жесткий диск, подключаемый через набор команд SCSI, который работает на скорости до 1,2 ГБ/с, с пропускной способностью до 24 Гбит/с. SAS применяется для высокоскоростных операций с множественными циклами перезаписи информации, например, для управления базами данных (СУБД), для высоконагруженных веб-серверов и веб-приложений и серверных систем. Более того, системы на базе SAS просты в установке и легко масштабируются.
К недостаткам такого диска можно отнести его высокую цену, которая отчасти оправдана высокой производительностью.
Технологии развиваются, поэтому разъемы SAS уже совместимы с разъемами SATA, что активно используется на выделенных виртуальных серверах для сохранения скорости при увеличении емкости хранилища. То есть, в одной подсистеме можно объединять приложения с разной степенью производительности.
Плюсы и минусы SSD-диска
В основе SSD-дисков микросхемы памяти. Он обрабатывает файлы примерно в 80 раз быстрее, чем в SATA.
Но у такой высокой производительности есть свои минусы — каждый новый цикл перезаписи «сжигает» диск, существенно сокращая срок его службы. А любой сбой в работе такого диска может стоить записанной на нем информации. Поэтому для организации резервного хранилища SSD лучше не использовать.
SSD-диски необходимы для проектов, где критична скорость процессов записи и чтения. С такими дисками значительно увеличивается скорость работы сайта на любой CMS.
Какой диск выбрать под задачи бизнеса?
Важно понимать, что применение у этих дисков также различное, и не стоит их использовать для решения одних задач – это чревато сбоем в работе. Например, применение SSD для регулярной генерации потокового видео быстро приводит к его сгоранию и потере данных. При выборе диска SATA или SAS также следует учитывать задачи бизнеса:
Сколько запросов одновременно будет обрабатывать диск? Если стабильно большое число обращений множества пользователей, тогда стоит выбрать интерфейс SAS.
Какой объем хранилища необходим для дисковой подсистемы сервера? Если объем данных превышает 1 Тб, стоит обратить внимание на SATA-диск.
Планируется ли наращивание объема данных и дальнейшее масштабирование сервера? Для увеличения производительности сервера и повышения отказоустойчивости стоит обратить внимание на SAS-диск.
Таблица 1 Выбор диска под решаемую задачу
Современный компьютер похож на гоночный автомобиль. Двигатель, каким бы современным он ни был, сам по себе ехать не может. Ему нужна хорошая трансмиссия, но и она нуждается в свою очередь, в улучшенных шинах, которые смогут выдержать возрастающие скорости, и совершенных тормозах, чтобы остановить движение. Двигатель, в эволюционном смысле «тащит», всю упряжку на себе.
Примерно так и в случае с компьютером. Увеличение мощности процессора стимулирует совершенствовать материнские платы, модули памяти и жесткие диски и тд.
К слову, жесткие диски развиваются несколько обособлено. Они более привязаны к потребностям хранения данных, которые не так зависимы от скорости процессора. Однако скорость записи и чтения для жестких дисков неотъемлемая по своей важности характеристика.
Одними из наиболее распространенных типов в современных компьютерах, являются жесткие диски с интерфейсами SATA и SAS. Что их объединяет?
· Это последовательные интерфейсы обмена данных.
· Это механические устройства с движущимися составными элементами (в отличие от твердотельных накопителей)
· Эти интерфейсы используют схожие наборы команд и инструкций. Другими словами – массив команд SATA, является подмножеством SAS.
Таким образом, видно, что SATA и SAS – это родственные интерфейсы. Тогда для чего произвели такое разделение в стане жестких дисков?
Дело в том, что в условиях высоких нагрузок и многопоточности, требования к жестким дискам также возрастают. Если домашнему компьютеры достаточна передача данных в режиме «точка-точка», то, например, серверам необходима поддержка сразу нескольких пользователей, когда в определенный момент времени, может быть несколько обращений от разных «точек». Соответственно, жесткий диск должен быть «проворнее» — быстрее вращаться. У него должна быть выше отказоустойчивость.
Таким образом, интерфейс SAS имеет следующие основные преимущества
· Высокая скорость вращения. До 15 000 RPM
· Более высокая отказоустойчивость, за счет, в частности, дополнительных технологий проверки при записи данных, которые позволяют бороться с ошибками и bad секторами
· Высокая пропуская способность – до 12 Гбит/с. (SATA III – до 6 Гбит/с)
· Мультиподдержка. К одному порту можно подключить до 128 устройств.
· Более широкий арсенал команд
Казалось бы, преимущества налицо! Почему бы не использовать SAS везде, в том числе в домашних системах? Дело в том, что жесткий диск SAS имеет и свои минусы
· Более высокая цена
· Более высокие показатели шума
· Более высокие показатели тепловыделения
· Сравнительно незначительный прирост в нетребовательных задачах, которые составляют львиную долю нагрузок «домашних» систем
В этой связи, жесткие диски SAS , как правило, используются в серверных системах. А для настольных компьютеров, еще используют привычные жесткие диски SATA
