С появата на достатъчно голям брой Serial Attached SCSI (SAS) периферни устройства можем да констатираме началото на прехода на корпоративната среда към релсите на новата технология. Но SAS е не само признат наследник на UltraSCSI технологията, но също така отваря нови области на използване, издигайки мащабируемостта на системите до немислими висоти. Решихме да демонстрираме потенциала на SAS, като разгледаме по-отблизо технологията, хост адаптерите, твърдите дискове и системите за съхранение.

SAS не е напълно нова технология: тя взема най-доброто от двата свята. Първата част на SAS е за серийната комуникация, която изисква по-малко физически проводници и щифтове. Преходът от паралелно към серийно предаване направи възможно да се отървем от шината. Въпреки че настоящите спецификации на SAS определят пропускателна способност при 300 MB/s на порт, което е по-малко от 320 MB/s за UltraSCSI, подмяната на споделена шина с връзка от точка до точка е значително предимство. Втората част на SAS е SCSI протоколът, който остава мощен и популярен.

SAS може да използва и голям набор видове RAID. Гиганти като Adaptec или LSI Logic предлагат усъвършенстван набор от функции за разширяване, миграция, вмъкване и други функции в своите продукти, включително разпределени RAID масиви в множество контролери и устройства.

И накрая, повечето от действията, споменати днес, вече се извършват „в движение“. Тук трябва да отбележим отлични продукти AMCC/3Ware , АрекаИ Broadcom/Raidcore, което позволи прехвърлянето на функции от корпоративен клас към SATA пространства.

В сравнение със SATA, традиционното внедряване на SCSI губи позиции на всички фронтове, освен в корпоративните решения от висок клас. SATA оферти подходящи твърди дискове, има добра цена и широка гама от решения. И нека не забравяме за още една „интелигентна“ функция на SAS: тя лесно се разбира със съществуващите SATA инфраструктури, тъй като SAS хост адаптерите лесно работят със SATA устройства. Но SAS устройството не може да бъде свързано към SATA адаптера.

Източник: Adaptec.

Първо, струва ни се, трябва да се обърнем към историята на SAS. Стандартът SCSI (съкращение от "интерфейс на малка компютърна система") винаги се е считал за професионална шина за свързване на устройства и някои други устройства към компютри. Твърдите дискове за сървъри и работни станции все още използват SCSI технология. За разлика от масовия ATA стандарт, който позволява само две устройства да бъдат свързани към един порт, SCSI позволява до 15 устройства да бъдат свързани към една шина и предлага мощен команден протокол. Устройствата трябва да имат уникален SCSI ID, който може да бъде присвоен или ръчно, или чрез протокола SCAM (SCSI Configuration Automatically). Тъй като идентификаторите на устройства за шините на два или повече SCSI адаптера може да не са уникални, са добавени номера на логически единици (LUN), за да помогнат за идентифицирането на устройства в сложни SCSI среди.

SCSI хардуерът е по-гъвкав и надежден от ATA (този стандарт се нарича още IDE, Integrated Drive Electronics). Устройствата могат да се свързват както вътре в компютъра, така и отвън, като дължината на кабела може да бъде до 12 m, ако е правилно терминиран (за да се избегнат отражения на сигнала). С развитието на SCSI се появиха множество стандарти, които определят различни ширини на шината, тактови честоти, конектори и напрежения на сигнала (Fast, Wide, Ultra, Ultra Wide, Ultra2, Ultra2 Wide, Ultra3, Ultra320 SCSI). За щастие всички те използват един и същ набор от команди.

Всяка SCSI комуникация се установява между инициатора (хост адаптера), изпращащ команди, и целевото устройство, което отговаря на тях. Веднага след получаване на набор от команди, целевото устройство изпраща така наречения сензорен код (състояние: зает, грешка или свободен), чрез който инициаторът ще разбере дали ще получи желания отговор или не.

Протоколът SCSI определя почти 60 различни команди. Те са разделени на четири категории: без данни, двупосочни, данни за четене и данни за запис.

Ограниченията на SCSI започват да се показват, когато добавите устройства към шината. Днес едва ли е възможно да се намери твърд диск, който да зареди напълно пропускателната способност от 320 MB / s на Ultra320 SCSI. Но пет или повече карания на един и същи автобус е съвсем друг въпрос. Вариант би бил да добавите втори хост адаптер за балансиране на натоварването, но това е на цена. Кабелите също са проблем: усуканите 80-жилни кабели са много скъпи. Ако искате да получите и "гореща смяна" на устройства, тоест лесна смяна на неизправен диск, тогава е необходимо специално оборудване (задна платка).

Разбира се, най-добре е да поставите устройствата в отделни устройства или модули, които обикновено могат да се сменят горещо заедно с други приятни функции за управление. В резултат на това на пазара има повече професионални SCSI решения. Но всички те струват много, поради което стандартът SATA се разви толкова бързо през последните години. И въпреки че SATA никога няма да отговори на нуждите на корпоративните системи от висок клас, този стандарт перфектно допълва SAS при създаването на нови мащабируеми решения за мрежови среди от следващо поколение.

SAS не използва обща шина за множество устройства. Източник: Adaptec.

SATA

Отляво е SATA конекторът за пренос на данни. Вдясно е конекторът за захранване. Има достатъчно щифтове за подаване на напрежение от 3,3V, 5V и 12V към всяко SATA устройство.

Стандартът SATA е на пазара от няколко години, а днес достигна второто си поколение. SATA I включваше 1.5Gb/s пропускателна способност с две серийни връзки, използващи диференциална сигнализация с ниско напрежение. Физическият слой използва 8/10 битово кодиране (10 действителни бита за 8 бита данни), което обяснява максималната пропускателна способност на интерфейса от 150 MB/s. След прехода на SATA към скорост от 300 MB / s, мнозина започнаха да наричат ​​новия стандарт SATA II, въпреки че по време на стандартизацията SATA-IO(Международната организация) планира първо да добави още функции и след това да го нарече SATA II. Следователно последната спецификация се нарича SATA 2.5, тя включва SATA разширения като напр Нативна опашка за команди(NCQ) и eSATA (външен SATA), умножители на портове (до четири устройства на порт) и др. Но допълнителните SATA функции не са задължителни както за контролера, така и за самия твърд диск.

Да се ​​надяваме, че през 2007 г. SATA III при 600 MB/s все пак ще бъде пуснат.

Когато паралелните ATA (UltraATA) кабели бяха ограничени до 46 см, SATA кабелите могат да бъдат дълги до 1 м, а за eSATA два пъти повече. Вместо 40 или 80 проводника, серийното предаване изисква само няколко щифта. Следователно SATA кабелите са много тесни, лесни за поставяне в кутията на компютъра и не пречат толкова много на въздушния поток. Едно устройство разчита на SATA порт, което го прави интерфейс от точка до точка.

SATA конекторите за данни и захранване осигуряват отделни щепсели.

SAS

Протоколът за сигнализиране тук е същият като този на SATA. Източник: Adaptec.

Приятна характеристика на Serial Attached SCSI е, че технологията поддържа както SCSI, така и SATA, в резултат на което SAS или SATA устройства (или и двата стандарта) могат да бъдат свързани към SAS контролери. Въпреки това, SAS устройствата не могат да работят със SATA контролери поради използването на Serial SCSI Protocol (SSP). Подобно на SATA, SAS следва принципа на свързване от точка до точка за устройства (днес 300 MB/s) и благодарение на SAS разширителите (или разширителите, разширителите), повече устройства могат да бъдат свързани, отколкото са наличните SAS портове. SAS твърдите дискове поддържат два порта, всеки със собствен уникален SAS ID, така че можете да използвате две физически връзки, за да осигурите излишък - свържете устройството към два различни хоста. Благодарение на STP (SATA Tunneling Protocol), SAS контролерите могат да комуникират със SATA устройства, свързани към разширителя.

Източник: Adaptec.

Източник: Adaptec.

Източник: Adaptec.

Разбира се, единствената физическа връзка на SAS разширителя към хост контролера може да се счита за "тесно място", така че в стандарта са предвидени широки SAS портове. Широк порт групира множество SAS връзки в една връзка между всякакви две SAS устройства (обикновено между хост контролер и разширител/разширител). Броят на връзките в рамките на връзката може да бъде увеличен, всичко зависи от наложените изисквания. Но излишните връзки не се поддържат, нито са разрешени цикли или пръстени.

Източник: Adaptec.

Бъдещите реализации на SAS ще добавят 600 и 1200 MB/s честотна лента на порт. Разбира се, производителността на твърдите дискове няма да се увеличи в същата пропорция, но ще бъде по-удобно да използвате разширители на малък брой портове.

Устройствата, наречени "Fan Out" и "Edge", са разширители. Но само основният разширител Fan Out може да работи с домейна SAS (вижте 4x връзка в центъра на диаграмата). До 128 физически връзки са разрешени на Edge разширител и можете да използвате широки портове и/или да свързвате други разширители/устройства. Топологията може да бъде доста сложна, но в същото време гъвкава и мощна. Източник: Adaptec.

Източник: Adaptec.

Задната платка е основният градивен елемент на всяка система за съхранение, която трябва да може да се включва горещо. Следователно, SAS разширителите често включват мощни съоръжения (както в един случай, така и не). Обикновено се използва единична връзка за свързване на обикновена добавка към хост адаптер. Разширителите с вградени приставки, разбира се, разчитат на многоканални връзки.

За SAS са разработени три вида кабели и конектори. SFF-8484 е многожилен вътрешен кабел, който свързва хост адаптера към оборудването. По принцип същото може да се постигне чрез разклоняване на този кабел в единия край в няколко отделни SAS конектора (вижте илюстрацията по-долу). SFF-8482 е конектор, през който устройството е свързано към един SAS интерфейс. И накрая, SFF-8470 е външен многожилен кабел с дължина до шест метра.

Източник: Adaptec.

SFF-8470 кабел за външни многолинкови SAS връзки.

Многожилен кабел SFF-8484. Четири SAS канала/порта преминават през един конектор.

SFF-8484 кабел, който ви позволява да свържете четири SATA устройства.

SAS като част от SAN решенията

Защо се нуждаем от цялата тази информация? Повечето потребители няма да се доближат до топологията на SAS, която обсъдихме по-горе. Но SAS е нещо повече от интерфейс от следващо поколение за професионални твърди дискове, въпреки че е идеален за изграждане на прости и сложни RAID масиви, базирани на един или повече RAID контролери. SAS е способен на повече. Това е сериен интерфейс от точка до точка, който се мащабира лесно, докато добавяте броя на връзките между всички две SAS устройства. SAS устройствата се предлагат с два порта, така че можете да свържете един порт през разширител към хост система и след това да създадете резервен път към друга хост система (или друг разширител).

Комуникацията между SAS адаптери и разширители (както и между два разширителя) може да бъде толкова широка, колкото има налични SAS портове. Разширителите обикновено са системи за монтиране на стелажи, които могат да побират голям брой устройства и възможното свързване на SAS към по-високо устройство в йерархията (например хост контролер) е ограничено само от възможностите на разширителя.

С богата и функционална инфраструктура, SAS ви позволява да създавате сложни топологии за съхранение, вместо специални твърди дискове или отделно мрежово съхранение. В този случай „сложно“ не трябва да означава, че е трудно да се работи с такава топология. SAS конфигурациите се състоят от прости дискови устройства или използват разширители. Всяка SAS връзка може да бъде увеличена или намалена в зависимост от изискванията за честотна лента. Можете да използвате както мощни SAS твърди дискове, така и SATA модели с голям капацитет. Заедно с мощни RAID контролери можете лесно да настроите, разширите или преконфигурирате масиви от данни - както по отношение на нивото на RAID, така и на хардуерната страна.

Всичко това става още по-важно, когато вземете предвид колко бързо се разраства корпоративното съхранение. Днес всички говорят за SAN - мрежа за съхранение. Това предполага децентрализирана организация на подсистема за съхранение на данни с традиционни сървъри, използващи физически отдалечени хранилища. Леко модифициран SCSI протокол се стартира през съществуващи Gigabit Ethernet или Fibre Channel мрежи, капсулирани в Ethernet пакети (iSCSI - Internet SCSI). Система, която работи от един твърд диск до сложни вложени RAID масиви, става така наречената цел (цел) и е обвързана с инициатор (хост система, инициатор), който третира целта, сякаш е просто физически елемент.

iSCSI, разбира се, ви позволява да създадете стратегия за развитие на съхранение, организация на данни или контрол на достъпа. Получаваме още едно ниво на гъвкавост, като премахваме хранилището, директно свързано със сървъри, което позволява на всяка подсистема за съхранение да стане iSCSI цел. Преминаването към отдалечено съхранение прави системата независима от сървърите за съхранение (опасна точка на повреда) и подобрява управляемостта на хардуера. От програмна гледна точка, съхранението все още е "вътре" в сървъра. iSCSI целта и инициаторът могат да бъдат наблизо, на различни етажи, в различни стаи или сгради – всичко зависи от качеството и скоростта на IP връзката между тях. От тази гледна точка е важно да се отбележи, че SAN не е подходящ за изискванията на онлайн приложения като бази данни.

2,5" SAS твърди дискове

2,5" твърди дискове за професионалния сектор все още се възприемат като новост. От доста време преглеждаме първото такова устройство от Seagate - 2,5" Ultra320 Savvioкойто остави добро впечатление. Всички 2,5" SCSI устройства използват скорост на шпиндела от 10 000 RPM, но те не достигат нивата на производителност на 3,5" твърди дискове със същата скорост на шпиндела. Факт е, че външните писти на 3,5" модели се въртят с по-висока линейна скорост, което осигурява по-висока скорост на предаване на данни.

Предимството на малките твърди дискове не се крие в капацитета: днес максималният за тях все още е 73 GB, докато при твърдите дискове от 3,5" корпоративен клас вече получаваме 300 GB. В много области съотношението на производителността към заетия физически обем е много важно или енергийна ефективност. Колкото повече твърди дискове използвате, толкова по-голяма производителност получавате – в съчетание с подходящата инфраструктура, разбира се. В същото време 2,5-инчовите твърди дискове консумират почти наполовина по-малко енергия от 3,5-инчовите конкуренти. Ако вземем предвид съотношението производителност на ват (I/O операции на ват), 2,5" форм-фактор дава много добри резултати.

Ако имате нужда от капацитет преди всичко, тогава 3,5" 10 000 rpm дискове едва ли ще бъдат най-добрият избор. Факт е, че 3,5" SATA твърди дискове осигуряват 66% повече капацитет (500 вместо 300 GB на твърд диск), оставяйки нивото на производителност приемливо. Много производители на твърди дискове предлагат SATA модели за 24/7 работа, а цената на дисковете е намалена до минимум. Проблемите с надеждността могат да бъдат решени чрез закупуване на резервни (резервни) устройства за незабавна подмяна в масива.

Линията MAY представлява текущото поколение 2,5" устройства на Fujitsu за професионалния сектор. Скоростта на въртене е 10 025 rpm, а капацитетът е 36,7 и 73,5 GB. Всички устройства идват с 8 MB кеш и дават средно време за търсене на четене 4,0 ms и 4,5 ms пише Както вече споменахме, приятна характеристика на 2.5" твърди дискове е намалената консумация на енергия. Обикновено един 2,5-инчов твърд диск спестява поне 60% енергия в сравнение с 3,5-инчов диск.

3,5" SAS твърди дискове

MAX е текущата линия на Fujitsu от високопроизводителни твърди дискове с 15 000 rpm. Така че името си пасва идеално. За разлика от 2,5" дискове, тук получаваме огромните 16MB кеш и кратко средно време за търсене от 3,3ms за четене и 3,8ms за запис. Fujitsu предлага модели с 36,7GB, 73,4GB и 146 GB (с един, два и четири плочи).

Флуидно-динамичните лагери също си проправиха път към твърдите дискове от корпоративен клас, така че новите модели са значително по-тихи от предишните при 15 000 оборота в минута. Разбира се, такива твърди дискове трябва да бъдат правилно охладени и оборудването също осигурява това.

Hitachi Global Storage Technologies също предлага своя собствена линия от високопроизводителни решения. UltraStar 15K147 работи при 15 000 оборота в минута и има 16 MB кеш, точно като устройствата на Fujitsu, но конфигурацията на плочата е различна. Моделът от 36,7 GB използва две плочи вместо една, докато моделът от 73,4 GB използва три чинии вместо две. Това показва по-ниска плътност на данните, но такъв дизайн всъщност ви позволява да не използвате вътрешните, най-бавни области на плочите. В резултат на това главите трябва да се движат по-малко, което дава по-добро средно време за достъп.

Hitachi също предлага модели с 36.7GB, 73.4GB и 147GB с заявено време за търсене (четене) от 3.7ms.

Въпреки че Maxtor вече стана част от Seagate, продуктовите линии на компанията все още са запазени. Производителят предлага модели с 36, 73 и 147 GB, всички от които разполагат със скорост на шпиндела 15 000 rpm и 16 MB кеш. Компанията твърди, че средното време за търсене е 3,4 мс за четене и 3,8 мс за запис.

Cheetah отдавна се свързва с високопроизводителни твърди дискове. Seagate успя да създаде подобна асоциация с пускането на Barracuda в сегмента на настолните компютри, като предложи първото настолно устройство със 7200 RPM през 2000 г.

Предлага се в модели от 36,7 GB, 73,4 GB и 146,8 GB. Всички те се отличават със скорост на шпиндела от 15 000 об/мин и 8 MB кеш памет. Средното време за търсене за четене е 3,5 ms, а за запис 4,0 ms.

Хост адаптери

За разлика от SATA контролерите, SAS компонентите могат да бъдат намерени само на дънни платки от сървърен клас или като карти за разширение за PCI-X или PCI Express. Ако направим крачка по-далеч и разгледаме RAID контролерите (излишен масив от евтини устройства), те се продават в по-голямата си част като отделни карти поради тяхната сложност. RAID картите съдържат не само самия контролер, но и чип за ускорение за изчисление на излишната информация (XOR двигател), както и кеш памет. Малко количество памет понякога е запоено към картата (най-често 128 MB), но някои карти ви позволяват да разширите количеството с помощта на DIMM или SO-DIMM.

Когато избирате хост адаптер или RAID контролер, трябва ясно да дефинирате от какво се нуждаете. Гамата от нови устройства нараства точно пред очите ни. Простите многопортови хост адаптери ще струват сравнително малко, докато мощните RAID карти ще струват много. Помислете къде ще поставите вашите устройства: външното съхранение изисква поне един външен слот. Rack сървърите обикновено изискват нископрофилни карти.

Ако имате нужда от RAID, тогава решете дали ще използвате хардуерно ускорение. Някои RAID карти отнемат ресурси на процесора за XOR изчисления за RAID 5 или 6 масиви; други използват свой собствен хардуерен двигател XOR. RAID ускорението се препоръчва за среди, в които сървърът прави повече от съхраняване на данни, като бази данни или уеб сървъри.

Всички хост адаптерни карти, които цитирахме в нашата статия, поддържат 300 MB/s на SAS порт и позволяват много гъвкаво внедряване на инфраструктурата за съхранение. Днес малко хора ще бъдат изненадани от външни портове и ще вземат предвид поддръжката както за SAS, така и за SATA твърди дискове. И трите карти използват интерфейса PCI-X, но PCI Express версиите вече са в процес на разработка.

В нашата статия обърнахме внимание на карти с осем порта, но броят на свързаните твърди дискове не се ограничава до това. С помощта на SAS разширител (външен) можете да свържете всяко хранилище. Докато 4-лентовата връзка е достатъчна, можете да увеличите броя на твърдите дискове до 122. Поради разходите за производителност при изчисляване на информацията за паритет RAID 5 или RAID 6, типичните външни RAID хранилища няма да могат да заредят достатъчно честотна лента с четири ленти, дори ако се използват голям брой устройства.

48300 е SAS хост адаптер, предназначен за PCI-X шината. Пазарът на сървъри днес продължава да бъде доминиран от PCI-X, въпреки че все повече дънни платки са оборудвани с PCI Express интерфейси.

Adaptec SAS 48300 използва PCI-X интерфейс на 133 MHz, осигурявайки пропускателна способност от 1,06 GB/s. Достатъчно бързо, ако PCI-X шината не е заредена с други устройства. Ако включите устройство с по-ниска скорост в шината, тогава всички други PCI-X карти ще намалят скоростта си до същата. За тази цел понякога на платката се инсталират няколко PCI-X контролера.

Adaptec позиционира SAS 4800 за сървъри и работни станции от среден и нисък клас. Препоръчителната цена на дребно е $360, което е доста разумно. Поддържа се функцията Adaptec HostRAID, която ви позволява да надстроите до най-простите RAID масиви. В този случай това са нива на RAID 0, 1 и 10. Картата поддържа външна четириканална връзка SFF8470, както и вътрешен SFF8484 конектор, сдвоен с кабел за четири SAS устройства, тоест получаваме осем порта в обща сума.

Картата се вписва в 2U rack сървър, когато е инсталиран нископрофилен капак на слота. Пакетът включва също компактдиск с драйвер, ръководство за бързо инсталиране и вътрешен SAS кабел, чрез който до четири системни устройства могат да бъдат свързани към картата.

SAS плейърът LSI Logic ни изпрати хост адаптер SAS3442X PCI-X, директен конкурент на Adaptec SAS 48300. Той идва с осем SAS порта, които са разделени между два интерфейса с четири платна. "Сърцето" на картата е чипът LSI SAS1068. Един от интерфейсите е предназначен за вътрешни устройства, вторият - за външен DAS (Direct Attached Storage). Платката използва интерфейса на шината PCI-X 133.

Както обикновено, интерфейсът от 300 MB/s се поддържа за SATA и SAS устройства. На контролната платка има 16 светодиода. Осем от тях са прости светодиоди за активност, а още осем са предназначени да съобщават за неизправност на системата.

LSI SAS3442X е карта с нисък профил, така че се вписва лесно във всеки 2U rack сървър.

Забележете поддръжка на драйвери за Linux, Netware 5.1 и 6, Windows 2000 и Server 2003 (x64), Windows XP (x64) и Solaris до 2.10. За разлика от Adaptec, LSI избра да не добавя поддръжка за никакви RAID режими.

RAID адаптери

SAS RAID4800SAS е решението на Adaptec за по-сложни SAS среди и може да се използва за сървъри на приложения, сървъри за стрийминг и др. Пред нас отново е карта с осем порта, с една външна четирилентова SAS връзка и два вътрешни четирилентови интерфейса. Но ако се използва външна връзка, тогава от вътрешните остава само един четириканален интерфейс.

Картата е проектирана и за шината PCI-X 133, която осигурява достатъчно честотна лента дори за най-взискателните RAID конфигурации.

Що се отнася до режимите на RAID, SAS RAID 4800 лесно изпреварва своя „по-млад брат“: нивата на RAID 0, 1, 10, 5, 50 се поддържат по подразбиране, ако имате достатъчно дискове. За разлика от 48300, Adaptec е инвестирал два SAS кабела, така че можете да свържете осем твърди диска към контролера веднага. За разлика от 48300, картата изисква пълноразмерен PCI-X слот.

Ако решите да надстроите картата си до Adaptec Разширен пакет за защита на данните, ще можете да надстроите до режими с двойно излишен RAID (6, 60), както и набор от функции от корпоративен клас: лентово огледално устройство (RAID 1E), горещо разстояние (RAID 5EE) и горещо резервно копиране. Помощната програма Adaptec Storage Manager има интерфейс, подобен на браузър, и може да се използва за управление на всички адаптери на Adaptec.

Adaptec предоставя драйвери за Windows Server 2003 (и x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 и 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 и 9 и FreeBSD.

SAS приставки

335SAS е аксесоар за SAS или SATA устройство с четири диска, но трябва да бъде свързан към SAS контролер. Благодарение на 120 мм вентилатор дисковете ще бъдат добре охладени. Ще трябва също да свържете два захранващи щепсела Molex към оборудването.

Adaptec е включил I2C кабел, който може да се използва за управление на платформата чрез подходящ контролер. Но със SAS дискове това вече няма да работи. Допълнителен LED кабел е предназначен да сигнализира за активността на устройствата, но отново само за SATA устройства. Пакетът включва и вътрешен SAS кабел за четири устройства, така че външен четириканален кабел ще бъде достатъчен за свързване на устройствата. Ако искате да използвате SATA устройства, ще трябва да използвате SAS към SATA адаптери.

Цената на дребно от $369 не е евтина. Но ще получите солидно и надеждно решение.

SAS съхранение

SANbloc S50 е решение от корпоративен клас с 12 устройства. Ще получите 2U корпус за монтиране в стойка, който се свързва към SAS контролери. Това е един от най-добрите примери за мащабируеми SAS решения. 12-те устройства могат да бъдат SAS или SATA. Или представляват смесица от двата вида. Вграденият разширител може да използва един или два четирилентови SAS интерфейса за свързване на S50 към хост адаптер или RAID контролер. Тъй като имаме ясно професионално решение, то е оборудвано с две захранвания (с резервиране).

Ако вече сте закупили хост адаптер Adaptec SAS, можете лесно да го свържете към S50 и да управлявате устройства с помощта на Adaptec Storage Manager. Ако инсталирате 500 GB SATA твърди дискове, тогава получаваме 6 TB място за съхранение. Ако вземем 300 GB SAS дискове, тогава капацитетът ще бъде 3,6 TB. Тъй като разширителят е свързан към хост контролера чрез два интерфейса с четири ленти, ще получим пропускателна способност от 2,4 GB / s, което ще бъде повече от достатъчно за масив от всякакъв тип. Ако инсталирате 12 диска в RAID0 масив, тогава максималната пропускателна способност ще бъде само 1,1 GB / s. В средата на тази година Adaptec обещава да пусне леко модифицирана версия с два независими SAS I/O блока.

SANbloc S50 съдържа функцията за автоматично наблюдение и автоматично управление на скоростта на вентилатора. Да, уредът е твърде силен, така че с облекчение го върнахме от лабораторията след приключване на тестовете. Съобщение за неизправност на устройството се изпраща до контролера чрез SES-2 (SCSI Enclosure Services) или чрез физическия I2C интерфейс.

Работните температури за задвижващите механизми са 5-55°C, а за аксесоарите - от 0 до 40°C.

В началото на нашите тестове получихме пикова пропускателна способност от само 610 MB/s. Чрез смяна на кабела между S50 и хост контролера Adaptec все още успяхме да достигнем 760 MB / s. Използвахме седем твърди диска, за да заредим системата в режим RAID 0. Увеличаването на броя на твърдите дискове не доведе до увеличаване на пропускателната способност.

Тестова конфигурация

В тази статия ще разгледаме бъдещето на SCSI и ще разгледаме някои от предимствата и недостатъците на интерфейсите SCSI, SAS и SATA.

Всъщност проблемът е малко по-сложен от просто замяната на SCSI със SATA и SAS. Традиционният паралелен SCSI е изпитан интерфейс, който съществува от дълго време. В момента SCSI предлага много бърза скорост на трансфер на данни от 320 мегабайта в секунда (Mbps), използвайки модерния Ultra320 SCSI интерфейс. В допълнение, SCSI предлага широк набор от функции, включително Command-Tag Queuing (метод за оптимизиране на I/O команди за повишаване на производителността). SCSI твърдите дискове са надеждни; на кратко разстояние можете да създадете последователна верига от 15 устройства, свързани към SCSI връзка. Тези функции правят SCSI отличен избор за високопроизводителни настолни компютри и работни станции, до и включително корпоративни сървъри, и до днес.

SAS твърдите дискове използват SCSI командния набор и имат същата надеждност и производителност като SCSI устройствата, но използват серийна версия на SCSI интерфейса при 300 Mbps. Макар че е малко по-бавен от 320 Mbps SCSI, SAS интерфейсът е в състояние да поддържа до 128 устройства на по-големи разстояния от Ultra320 и може да се разшири до 16 000 устройства на канал. SAS твърдите дискове предлагат същата надеждност и скорост на въртене (10000-15000) като SCSI устройствата.

SATA устройствата са малко по-различни. Когато SCSI и SAS устройствата се фокусират върху производителността и надеждността, SATA устройствата ги обменят в полза на масивно увеличаване на капацитета и намаляване на разходите. Например, SATA устройство вече е достигнало капацитет от 1 терабайт (TB). SATA се използва там, където е необходим максимален капацитет, като например архивиране на данни или архивиране. SATA вече предлага връзки от точка до точка със скорост до 300 Mbps и лесно превъзхожда традиционния паралелен ATA интерфейс при 150 Mbps.

И така, какво ще се случи с SCSI? Работи страхотно. Проблемът с традиционния SCSI е, че току-що е към края на полезния си живот. Паралелният SCSI при 320 Mb/s няма да работи много по-бързо при текущи дължини на SCSI кабел. За сравнение, SATA устройствата ще достигнат 600 Mb/s в близко бъдеще, SAS планират да достигнат 1200 Mb/s. SATA устройствата също могат да работят с интерфейса SAS, така че тези устройства могат да се използват едновременно в някои системи за съхранение. Потенциалът за повишена мащабируемост и производителност при пренос на данни далеч надхвърля този на SCSI. Но SCSI няма да изчезне скоро. Ще видим SCSI в малки и средни сървъри още няколко години. С надстройките на хардуера, SCSI ще бъде систематично заменен от SAS/SATA устройства, за да получите по-бързи и по-удобни връзки.

Тази статия има за цел да обясни разликата между типовете твърди дискове и да ви помогне да направите правилния избор, когато купувате специален сървър.

SATA - сериен ATA

В момента SATA устройствата се използват на повечето персонални компютри в света и на хардуерни конфигурации на бюджетни сървъри. В сравнение със SAS и SSD устройствата, скоростта на четене и запис на SATA устройствата е значително по-ниска, но те са избрани поради голямото количество съхранявана информация.

SATA устройствата са много подходящи за сървъри за игри, които не изискват често записване и четене на информация. Също така е препоръчително да използвате SATA дискове за следните цели:

• стрийминг операции, като видео кодиране;
• складове за данни;
• резервни системи;
• обемни, но незаредени файлови сървъри.

SAS - Сериен прикачен SCSI

SAS устройствата са проектирани от самото начало с мисъл за корпоративни и индустриални работни натоварвания, което има положителен ефект върху тяхната производителност. Скоростта на въртене на SAS устройствата е два пъти по-бърза от тази на SATA, така че те трябва да бъдат избрани за задачи, които са чувствителни към скоростта и изискват многонишков достъп. Също така, SAS устройствата (за разлика от SSD) могат да осигурят надеждно и повтарящо се презаписване на данни.

За хостинг SAS устройствата ще бъдат оптимални, тъй като могат да осигурят висока надеждност на съхранение на данни. В допълнение, SAS твърдите дискове са много подходящи за следните задачи:

• Системи за управление на бази данни (СУБД);
• WEB сървъри с високо натоварване;
• разпределени системи;
• системи, които обработват голям брой заявки - терминални сървъри, 1C сървъри.

Единственият недостатък на SAS устройствата (като SSD) е техният малък обем и висока цена.

SSD - Solid State Drive

Напоследък SSD дисковете стават все по-популярни. SSD не използва магнитни дискове за запис, а съдържа само енергонезависими чипове памет, подобни на тези, използвани в USB флаш устройства.

SSD дисковете нямат движещи се части, което гарантира висока механична якост, намалена консумация на енергия и висока скорост. В момента SSD устройствата осигуряват възможно най-високата скорост на четене и запис, което им позволява да се използват за всякакви проекти с високо натоварване.

Основният недостатък на SSD устройствата е, че те са ограничени в количеството информация, която може да бъде презаписана на устройството. Съответно, ако вашата система презаписва повече от 20 GB данни на ден, бъдете готови да смените SSD устройството след известно време. Между другото, цената на такива дискове е по-висока от тази на двата вида по-горе.

Много съвременни CMS при генериране на страница често изискват едновременен достъп до няколко файла на диска. Именно за работа с такива системи SSD дисковете са идеалният избор. Използването на SSD устройства за натоварени сайтове е гаранция, че ще получите максимална скорост на четене на данни.

Защо SAS?

Серийно прикрепеният SCSI интерфейс не е просто серийна реализация на SCSI протокола. Той прави много повече от просто пренасяне на SCSI функции като TCQ (Tagged Command Queuing) през новия конектор. Ако искаме максимална простота, тогава бихме използвали интерфейса Serial ATA (SATA), който е проста връзка от точка до точка между хост и крайно устройство, като твърд диск.

Но SAS се основава на обектен модел, който дефинира "SAS домейн" - система за доставка на данни, която може да включва опционални разширители и крайни SAS устройства, като твърди дискове и хост адаптери (Host bus адаптери, HBA). За разлика от SATA, SAS устройствата могат да имат множество портове, всеки от които може да използва множество физически връзки, за да осигури по-бързи (по-широки) SAS връзки, множество инициатори могат да имат достъп до всяка дадена цел, а дължината на кабела може да бъде до осем метра (за първото поколение SAS) спрямо един метър за SATA. Ясно е, че това предоставя много възможности за създаване на високопроизводителни или резервни решения за съхранение. Освен това SAS поддържа SATA Tunneling Protocol (STP), който ви позволява да свържете SATA устройства към SAS контролера.

Второто поколение SAS стандарт увеличава скоростта на връзката от 3 на 6 Gb / s. Това повишаване на скоростта е много важно за сложни среди, където се изисква висока производителност поради високоскоростното съхранение. Новата версия на SAS също има за цел да намали сложността на окабеляването, както и броя на връзките на Gb/s пропускателна способност чрез увеличаване на възможната дължина на кабелите и подобряване на производителността на разширителите (зониране и автоматично откриване). По-долу ще говорим подробно за тези промени.

SAS скорост до 6 Gb/s

За да предостави предимствата на SAS на по-широка аудитория, SCSI Trade Association (SCSI TA) представи урок за SAS технологията на Световната конференция за мрежи за съхранение по-рано тази година в Орландо, Флорида, САЩ. Така нареченият SAS Plugfest, който демонстрира 6Gb/s SAS работа, съвместимост и функции, се проведе още по-рано през ноември 2008 г. LSI и Seagate бяха първите, които представиха 6Gb/s SAS-способен хардуер на пазара, но и други доставчици трябва да наваксат скоро. В нашата статия ще разгледаме текущото състояние на SAS технологията и някои нови устройства.

Функции и основи на SAS

Основи на SAS

За разлика от SATA, интерфейсът SAS работи на база пълен дуплекс, осигурявайки пълна честотна лента и в двете посоки. Както бе споменато по-рано, SAS връзките винаги се установяват през физически връзки, използвайки уникални адреси на устройства. За разлика от тях, SATA може да адресира само номера на портове.

Всеки SAS адрес може да съдържа множество интерфейси за физически слой (PHY), което позволява по-широки връзки чрез InfiniBand (SFF-8470) или мини-SAS кабели (SFF-8087 и -8088). Обикновено четири SAS интерфейса с по един PHY всеки се комбинират в един широк SAS интерфейс, който вече е свързан към SAS устройството. Комуникацията може да се осъществява и чрез разширители, които действат повече като превключватели, отколкото SAS устройства.

Функции като зониране вече позволяват на администраторите да свързват конкретни SAS устройства с инициатори. Това е мястото, където увеличената пропускателна способност от 6Gb/s SAS ще бъде полезна, тъй като връзката с четири платна вече ще има два пъти по-голяма скорост. И накрая, SAS устройствата могат дори да имат няколко SAS адреса. Тъй като SAS устройствата могат да използват два порта, с един PHY на всеки, устройството може да има два SAS адреса.

Връзки и интерфейси

Кликнете върху снимката, за да я увеличите.

SAS връзките се адресират през SAS портове, като се използва SSP (Serial SCSI Protocol), но комуникацията в долния слой от PHY към PHY се извършва с помощта на една или повече физически връзки поради съображения за честотна лента. SAS използва 8/10 битово кодиране, за да преобразува 8 бита данни в предавания с 10 символа за възстановяване на времето, баланс на DC и откриване на грешки. Това води до ефективна пропускателна способност от 300 MB/s за 3 Gb/s режим на трансфер и 600 MB/s за 6 Gb/s връзки. Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire и други работят в подобна схема на кодиране.

SAS и SATA интерфейсите за захранване и данни са много сходни един с друг. Но ако SAS има интерфейси за данни и захранване, комбинирани в един физически интерфейс (SFF-8482 от страната на устройството), тогава SATA изисква два отделни кабела. Пропастта между щифтовете за захранване и данни (виж илюстрацията по-горе) е затворена в случая на SAS, което не позволява свързване на SAS устройство към SATA контролер.

От друга страна, SATA устройствата могат да работят добре в SAS инфраструктура благодарение на STP или в естествен режим, ако не се използват разширители. STP добавя допълнителна латентност към разширителите, тъй като те трябва да установят връзка, която е по-бавна от директна SATA връзка. Закъсненията обаче все още са много малки.

Домейни, разширители

SAS домейните могат да бъдат представени като дървовидни структури, подобни на сложни Ethernet мрежи. SAS разширителите могат да работят с голям брой SAS устройства, но те използват принципа на превключване на вериги, а не по-често срещаното превключване на пакети. Някои разширители съдържат SAS устройства, други не.

SAS 1.1 разпознава крайни разширители, които позволяват на SAS инициатор да комуникира с до 128 допълнителни SAS адреса. В домейн SAS 1.1 могат да се използват само два разширителя на ръба. Въпреки това, един разклонителен разширител може да свърже до 128 крайни разширители, което значително увеличава инфраструктурния капацитет на вашето SAS решение.

Кликнете върху снимката, за да я увеличите.

В сравнение със SATA, интерфейсът SAS може да изглежда сложен: различни инициатори осъществяват достъп до целевите устройства чрез разширители, което предполага полагане на подходящи маршрути. SAS 2.0 опростява и подобрява маршрутизирането.

Имайте предвид, че SAS не позволява цикли или множество пътища. Всички връзки трябва да бъдат от точка до точка и изключителни, но самата архитектура на връзката се мащабира добре.

Нови характеристики на SAS 2.0: Разширители, производителност

Разширителни зони и автоматична конфигурация

Граничните (ръбови) и разширяващи се (fanout) разширители практически останаха в историята. Това често се приписва на актуализации в SAS 2.0, но причината всъщност са SAS зоните, въведени в 2.0, които премахват разделението между крайните и разширения разширители. Разбира се, зоните обикновено се изпълняват специално за всеки производител, а не като единен индустриален стандарт.

Всъщност сега няколко зони могат да бъдат разположени в една инфраструктура за доставка на информация. Това означава, че различни инициатори могат да осъществяват достъп до цели за съхранение (хранилища) чрез един и същ SAS разширител. Сегментирането на домейни се извършва чрез зони, достъпът се извършва по изключителен начин.

В съвременните компютърни системи интерфейсите SATA и SAS се използват за свързване на основните твърди дискове. По правило първият вариант е подходящ за домашни работни станции, а вторият - за сървърни, така че технологиите не се конкурират помежду си, отговаряйки на различни изисквания. Значителната разлика в цената и размера на паметта кара потребителите да се чудят как SAS се различава от SATA и да търсят компромиси. Да видим дали това има смисъл.

SAS(Serial Attached SCSI) е сериен интерфейс за свързване на устройства за съхранение, разработен на базата на паралелен SCSI за изпълнение на същия набор от команди. Използва се предимно в сървърни системи.

SATA(Serial ATA) е сериен интерфейс за обмен на данни, базиран на паралелен PATA (IDE). Използва се в дома, офиса, мултимедийни компютри и лаптопи.

Ако говорим за HDD, тогава, въпреки различните технически характеристики и конектори, няма кардинални разлики между устройствата. Обратната еднопосочна съвместимост прави възможно свързването на дискове към сървърната платка, като се използва както един, така и втори интерфейс.

Струва си да се отбележи, че и двете опции за свързване са реални и за SSD, но значителната разлика между SAS и SATA в този случай ще бъде в цената на устройството: първата може да бъде десетки пъти по-скъпа със сравним обем. Следователно днес подобно решение, ако не е рядко, е достатъчно балансирано и е предназначено за бързи центрове за данни на корпоративно ниво.

Сравнение

Както вече знаем, SAS се използва в сървърите, SATA - в домашните системи. На практика това означава, че много потребители имат достъп до първото по едно и също време и се решават много задачи, а с второто се занимава един човек. Съответно натоварването на сървъра е много по-високо, така че дисковете трябва да са достатъчно устойчиви на грешки и бързи. SCSI протоколите (SSP, SMP, STP), внедрени в SAS, ви позволяват да обработвате повече I/O операции едновременно.

Директно за HDD скоростта на достъп се определя основно от скоростта на въртене на шпиндела. За настолни системи и лаптопи 5400 - 7200 RPM са необходими и достатъчни. Съответно е почти невъзможно да се намери SATA устройство с 10 000 RPM (освен да погледнем серията WD VelociRaptor, отново предназначена за работни станции), а всичко по-високо е абсолютно недостижимо. SAS HDD върти най-малко 7200 RPM, 10000 RPM може да се счита за стандарт, а 15000 RPM е достатъчен максимум.

Серийните SCSI устройства се считат за по-надеждни и имат по-висок MTBF. На практика стабилността се постига повече благодарение на функцията за проверка на контролната сума. SATA устройствата, от друга страна, страдат от „тихи грешки“, когато данните са частично записани или повредени, което води до лоши сектори.

Основното предимство на SAS работи и за отказоустойчивостта на системата - два дуплексни порта, които ви позволяват да свържете едно устройство през два канала. В този случай обменът на информация ще се извършва едновременно в двете посоки, а надеждността се осигурява от технологията Multipath I/O (два контролера се застраховат един друг и споделят товара). Опашката от маркирани команди се изгражда до дълбочина от 256. Повечето SATA устройства имат един полудуплексен порт, а дълбочината на опашката при използване на технологията NCQ е не повече от 32.

Интерфейсът SAS предполага използването на кабели с дължина до 10 м. До 255 устройства могат да бъдат свързани към един порт чрез разширители. SATA е ограничен до 1 m (2 m за eSATA) и поддържа връзка точка до точка само на едно устройство.

Перспективи за по-нататъшно развитие - каква е разликата между SAS и SATA също се усеща доста рязко. Пропускателната способност на интерфейса SAS достига 12 Gb/s, а производителите обявяват поддръжка за скорост на трансфер на данни от 24 Gb/s. Последната ревизия на SATA спря на 6 Gb/s и няма да се развива в това отношение.

SATA устройствата по отношение на цената на 1 GB имат много атрактивна цена. В системи, където скоростта на достъп до данни не е критична, а количеството съхранявана информация е голямо, е препоръчително да ги използвате.

маса