S příchodem dostatečně velkého počtu periferií Serial Attached SCSI (SAS) můžeme konstatovat počátek přechodu firemního prostředí na koleje nové technologie. SAS však není jen uznávaným nástupcem technologie UltraSCSI, ale také otevírá nové oblasti použití a zvyšuje škálovatelnost systémů přímo do nemyslitelných výšin. Rozhodli jsme se demonstrovat potenciál SAS tím, že se blíže podíváme na technologii, hostitelské adaptéry, pevné disky a úložné systémy.

SAS není úplně nová technologie: bere to nejlepší z obou světů. První část SAS je o sériové komunikaci, která vyžaduje méně fyzických vodičů a pinů. Přechod z paralelního na sériový přenos umožnil zbavit se sběrnice. Přestože aktuální specifikace SAS definují propustnost na 300 MB/s na port, což je méně než 320 MB/s pro UltraSCSI, je nahrazení sdílené sběrnice připojením typu point-to-point významnou výhodou. Druhou částí SAS je protokol SCSI, který zůstává výkonný a oblíbený.

SAS může použít i velkou sadu typy RAID. Giganti jako Adaptec nebo LSI Logic nabízejí ve svých produktech pokročilou sadu funkcí pro rozšiřování, migraci, vnořování a další funkce, včetně distribuovaných polí RAID napříč více řadiči a disky.

Konečně většina dnes zmíněných úkonů se již provádí „za běhu“. Zde bychom měli poznamenat vynikající produkty AMCC/3Ware , Areca A Broadcom/Raidcore, který umožnil přenos funkcí podnikové třídy do prostorů SATA.

Ve srovnání se SATA ztrácí tradiční implementace SCSI půdu na všech frontách kromě špičkových podnikových řešení. Nabídka SATA vhodné pevné disky, má dobrou cenu a široký sortiment rozhodnutí. A nezapomeňme na další „chytrou“ vlastnost SAS: snadno si rozumí se stávající infrastrukturou SATA, protože hostitelské adaptéry SAS snadno spolupracují s disky SATA. Disk SAS však nelze připojit k adaptéru SATA.

Zdroj: Adaptec.

Nejprve se nám zdá, že bychom se měli obrátit na historii SAS. Standard SCSI (zkratka pro „small computer system interface“) byl vždy považován za profesionální sběrnici pro připojení jednotek a některých dalších zařízení k počítačům. Pevné disky pro servery a pracovní stanice stále používají technologii SCSI. Na rozdíl od standardu mass ATA, který umožňuje připojení pouze dvou disků k jednomu portu, SCSI umožňuje připojení až 15 zařízení na jednu sběrnici a nabízí výkonný příkazový protokol. Zařízení musí mít jedinečné ID SCSI, které lze přiřadit buď ručně, nebo prostřednictvím protokolu SCAM (SCSI Configuration Automatically). Protože ID zařízení pro sběrnice dvou nebo více adaptérů SCSI nemusí být jedinečné, byla přidána čísla logických jednotek (LUN), která pomáhají identifikovat zařízení ve složitých prostředích SCSI.

Hardware SCSI je flexibilnější a spolehlivější než ATA (tento standard se také nazývá IDE, Integrated Drive Electronics). Zařízení lze připojit uvnitř počítače i vně a délka kabelu může být až 12 m, pokud je správně zakončen (aby nedocházelo k odrazům signálu). Jak se SCSI vyvíjelo, objevilo se mnoho standardů, které specifikují různé šířky sběrnice, rychlosti hodin, konektory a napětí signálu (Fast, Wide, Ultra, Ultra Wide, Ultra2, Ultra2 Wide, Ultra3, Ultra320 SCSI). Naštěstí všechny používají stejnou sadu příkazů.

Jakákoli komunikace SCSI je navázána mezi iniciátorem (hostitelským adaptérem) odesílajícím příkazy a cílovým diskem, který na ně odpovídá. Ihned po obdržení sady příkazů vyšle cílový pohon tzv. sense kód (stav: obsazeno, chyba nebo volno), podle kterého iniciátor pozná, zda obdrží požadovanou odpověď či nikoliv.

Protokol SCSI specifikuje téměř 60 různých příkazů. Jsou rozděleny do čtyř kategorií: nedatové, obousměrné, číst data a zapisovat data.

Omezení SCSI se začnou projevovat po přidání jednotek do sběrnice. Dnes je stěží možné najít pevný disk, který dokáže plně zatížit propustnost 320 MB/s Ultra320 SCSI. Ale pět nebo více jízd na stejném autobusu je úplně jiná věc. Možností by bylo přidat druhý hostitelský adaptér pro vyrovnávání zátěže, ale to něco stojí. Problémem jsou také kabely: kroucené 80žilové kabely jsou velmi drahé. Pokud chcete také získat „hot swap“ disků, tedy snadnou výměnu vadného disku, pak je vyžadováno speciální vybavení (propojovací deska).

Samozřejmě je nejlepší umístit disky do samostatných zařízení nebo modulů, které jsou obvykle vyměnitelné za provozu spolu s dalšími příjemnými ovládacími prvky. Díky tomu je na trhu více profesionálních SCSI řešení. Všechny ale stojí hodně, a proto se standard SATA v posledních letech tak rychle vyvíjel. A přestože SATA nikdy nesplní potřeby špičkových podnikových systémů, tento standard dokonale doplňuje SAS při vytváření nových škálovatelných řešení pro síťová prostředí nové generace.

SAS nepoužívá společnou sběrnici pro více zařízení. Zdroj: Adaptec.

SATA

Vlevo je SATA konektor pro přenos dat. Na pravé straně je napájecí konektor. Existuje dostatek kolíků pro napájení 3,3V, 5V a 12V napětí pro každý disk SATA.

Standard SATA je na trhu již několik let a dnes dosáhl své druhé generace. SATA I se vyznačoval propustností 1,5 Gb/s se dvěma sériovými připojeními pomocí nízkonapěťové diferenciální signalizace. Fyzická vrstva používá 8/10bitové kódování (10 skutečných bitů pro 8 bitů dat), což odpovídá maximální propustnosti rozhraní 150 MB/s. Po přechodu SATA na rychlost 300 MB/s mnozí začali nový standard nazývat SATA II, i když během standardizace SATA-IO(International Organization) plánovala nejprve přidat další funkce a poté to nazvat SATA II. Proto se nejnovější specifikace nazývá SATA 2.5, zahrnuje SATA rozšíření jako např Nativní řazení příkazů do fronty(NCQ) a eSATA (externí SATA), násobiče portů (až čtyři jednotky na port) atd. Ale další funkce SATA jsou volitelné jak pro řadič, tak pro samotný pevný disk.

Doufejme, že v roce 2007 ještě vyjde SATA III při 600 MB/s.

Tam, kde byly paralelní kabely ATA (UltraATA) omezeny na 46 cm, mohou být kabely SATA dlouhé až 1 m a pro eSATA dvojnásobek. Namísto 40 nebo 80 drátů vyžaduje sériový přenos jen několik pinů. Proto jsou SATA kabely velmi úzké, snadno se vedou uvnitř počítačové skříně a tolik nebrání proudění vzduchu. Jediné zařízení se spoléhá na port SATA, což z něj dělá rozhraní typu point-to-point.

Konektory SATA pro data a napájení poskytují samostatné zástrčky.

SAS

Signalizační protokol je zde stejný jako u SATA. Zdroj: Adaptec.

Příjemnou vlastností Serial Attached SCSI je, že technologie podporuje jak SCSI, tak SATA, díky čemuž lze k řadiči SAS připojit disky SAS nebo SATA (nebo oba standardy). Disky SAS však nemohou pracovat s řadiči SATA kvůli použití protokolu SSP (Serial SCSI Protocol). Stejně jako SATA se i SAS řídí u disků principem point-to-point připojení (dnes 300 MB/s) a díky SAS expandérům (nebo expandérům, expandérům) lze připojit více disků, než je dostupných SAS portů. Pevné disky SAS podporují dva porty, z nichž každý má své vlastní jedinečné ID SAS, takže k zajištění redundance můžete použít dvě fyzická připojení – připojte disk ke dvěma různým hostitelům. Díky STP (SATA Tunneling Protocol) mohou řadiče SAS komunikovat s disky SATA připojenými k expandéru.

Zdroj: Adaptec.

Zdroj: Adaptec.

Zdroj: Adaptec.

Za „úzké hrdlo“ lze samozřejmě považovat jediné fyzické připojení expandéru SAS k hostitelskému řadiči, proto jsou ve standardu poskytovány široké porty SAS. Široký port seskupuje více připojení SAS do jednoho spojení mezi libovolnými dvěma zařízeními SAS (obvykle mezi hostitelským řadičem a extenderem/expanderem). Počet spojení v rámci spojení lze navýšit, vše závisí na kladených požadavcích. Nejsou však podporována redundantní připojení ani nejsou povoleny žádné smyčky nebo kruhy.

Zdroj: Adaptec.

Budoucí implementace SAS přidají šířku pásma 600 a 1200 MB/s na port. Výkon pevných disků se samozřejmě nezvýší ve stejném poměru, ale bude pohodlnější použít expandéry na malém počtu portů.

Zařízení nazvaná "Fan Out" a "Edge" jsou expandéry. S doménou SAS však může pracovat pouze hlavní expandér Fan Out (viz zapojení 4x uprostřed schématu). Na jeden expandér Edge je povoleno až 128 fyzických připojení a můžete použít široké porty a/nebo připojit další expandéry/jednotky. Topologie může být poměrně složitá, ale zároveň flexibilní a výkonná. Zdroj: Adaptec.

Zdroj: Adaptec.

Základní deska je základním stavebním kamenem jakéhokoli úložného systému, který musí být připojitelný za provozu. Proto expandéry SAS často zahrnují výkonná zařízení (jak v jednom případě, tak i ne). Obvykle se k připojení jednoduchého modulu snap-in k hostitelskému adaptéru používá jeden odkaz. Expandéry s vestavěnými moduly snap-in samozřejmě spoléhají na vícekanálové připojení.

Pro SAS byly vyvinuty tři typy kabelů a konektorů. SFF-8484 je vícežilový interní kabel, který připojuje hostitelský adaptér k zařízení. Toho lze v zásadě dosáhnout rozvětvením tohoto kabelu na jednom konci do několika samostatných konektorů SAS (viz obrázek níže). SFF-8482 je konektor, přes který je disk připojen k jedinému rozhraní SAS. A konečně, SFF-8470 je externí vícežilový kabel, dlouhý až šest metrů.

Zdroj: Adaptec.

Kabel SFF-8470 pro externí multilinková připojení SAS.

Vícežilový kabel SFF-8484. Čtyři kanály/porty SAS procházejí jedním konektorem.

Kabel SFF-8484, který umožňuje připojit čtyři SATA disky.

SAS jako součást řešení SAN

Proč potřebujeme všechny tyto informace? Většina uživatelů se nepřiblíží topologii SAS, o které jsme hovořili výše. SAS je však více než jen rozhraní nové generace pro profesionální pevné disky, i když je ideální pro vytváření jednoduchých a složitých polí RAID založených na jednom nebo více řadičích RAID. SAS toho umí víc. Jedná se o dvoubodové sériové rozhraní, které lze snadno škálovat, když přidáváte další propojení mezi libovolnými dvěma zařízeními SAS. Jednotky SAS jsou dodávány se dvěma porty, takže můžete připojit jeden port přes expandér k hostitelskému systému a poté vytvořit záložní cestu k jinému hostitelskému systému (nebo jinému expandéru).

Komunikace mezi adaptéry SAS a expandéry (stejně jako mezi dvěma expandéry) může být tak široká, kolik je dostupných SAS portů. Expandéry jsou obvykle rackové systémy, které mohou pojmout velké množství disků a možné připojení SAS k vyššímu zařízení v hierarchii (například hostitelský řadič) je omezeno pouze možnostmi expandéru.

Díky bohaté a funkční infrastruktuře vám SAS umožňuje vytvářet složité topologie úložiště, spíše než vyhrazené pevné disky nebo samostatné síťové úložiště. V tomto případě by „složité“ nemělo znamenat, že je obtížné s takovou topologií pracovat. Konfigurace SAS se skládají z jednoduchých diskových zařízení nebo používají expandéry. Libovolné spojení SAS lze zvětšit nebo snížit v závislosti na požadavcích na šířku pásma. Použít můžete jak výkonné pevné disky SAS, tak i vysokokapacitní modely SATA. Spolu s výkonnými RAID řadiči můžete snadno nastavit, rozšířit nebo překonfigurovat datová pole – jak z hlediska úrovně RAID, tak hardwarové stránky.

To vše se stává ještě důležitějším, když uvážíte, jak rychle roste podnikové úložiště. Dnes všichni mluví o SAN - storage area network. Znamená to decentralizovanou organizaci subsystému pro ukládání dat s tradičními servery využívajícími fyzicky vzdálená úložiště. Mírně upravený protokol SCSI je spuštěn přes stávající sítě Gigabit Ethernet nebo Fibre Channel, zapouzdřený do ethernetových paketů (iSCSI - Internet SCSI). Systém, který běží od jednoho pevného disku až po komplexní vnořená pole RAID, se stává tzv. cílem (target) a je svázán s iniciátorem (hostitelský systém, iniciátor), který se k cíli chová, jako by to byl jen fyzický prvek.

iSCSI samozřejmě umožňuje vytvořit strategii rozvoje úložiště, organizace dat nebo řízení přístupu. Další úroveň flexibility získáme odebráním úložiště přímo připojeného k serverům, což umožní libovolnému úložnému subsystému stát se cílem iSCSI. Přesun na vzdálené úložiště činí systém nezávislým na úložných serverech (nebezpečný bod selhání) a zlepšuje ovladatelnost hardwaru. Z programového hlediska je úložiště stále „uvnitř“ serveru. Cíl a iniciátor iSCSI mohou být poblíž, na různých podlažích, v různých místnostech nebo budovách – vše závisí na kvalitě a rychlosti IP spojení mezi nimi. Z tohoto hlediska je důležité poznamenat, že SAN není příliš vhodný pro požadavky online aplikací, jako jsou databáze.

2,5" pevné disky SAS

2,5" pevné disky pro profesionální sektor jsou stále vnímány jako novinka. První takový disk od Seagate recenzujeme už poměrně dlouho - 2,5" Ultra320 Savvio který zanechal dobrý dojem. Všechny 2,5" disky SCSI používají rychlost vřetena 10 000 ot./min, ale nedosahují úrovně výkonu 3,5" pevných disků se stejnou rychlostí vřetena. Faktem je, že vnější dráhy 3,5" modelů rotují vyšší lineární rychlostí, což poskytuje vyšší rychlost přenosu dat.

Výhoda malých pevných disků nespočívá v kapacitě: dnes je pro ně maximum stále 73 GB, zatímco u 3,5" pevných disků podnikové třídy už dostáváme 300 GB. V mnoha oblastech je poměr výkonu k obsazenému fyzickému objemu velmi důležité nebo energetické účinnosti. Čím více pevných disků používáte, tím více výkonu sklízíte – samozřejmě ve spojení s příslušnou infrastrukturou. 2,5" pevné disky přitom spotřebují téměř o polovinu méně energie než 3,5" konkurenti. Pokud vezmeme v úvahu poměr výkon na watt (I/O operace na watt), 2,5" tvarový faktor poskytuje velmi dobré výsledky.

Pokud potřebujete především kapacitu, pak 3,5" disky s 10 000 otáčkami pravděpodobně nebudou tou nejlepší volbou. Faktem je, že 3,5" pevné disky SATA poskytují o 66 % větší kapacitu (500 místo 300 GB na pevný disk), takže úroveň výkonu zůstává přijatelný. Mnoho výrobců pevných disků nabízí modely SATA pro nepřetržitý provoz a cena disků byla snížena na minimum. Problémy se spolehlivostí lze vyřešit zakoupením náhradních (náhradních) disků pro okamžitou výměnu v poli.

Řada MAY představuje současnou generaci 2,5" disků Fujitsu pro profesionální sektor. Rychlost otáčení je 10 025 ot./min a kapacity jsou 36,7 a 73,5 GB. Všechny disky jsou dodávány s 8 MB mezipaměti a poskytují průměrnou dobu vyhledávání 4,0 ms a 4,5 ms píše Jak jsme již zmínili, příjemnou vlastností 2,5“ pevných disků je snížená spotřeba. Obvykle jeden 2,5" pevný disk ušetří minimálně 60 % energie ve srovnání s 3,5" diskem.

3,5" pevné disky SAS

MAX je aktuální řada vysoce výkonných pevných disků Fujitsu s 15 000 otáčkami za minutu. Takže název sedí perfektně. Na rozdíl od 2,5" disků zde získáme neuvěřitelných 16 MB mezipaměti a krátkou průměrnou dobu vyhledávání 3,3 ms pro čtení a 3,8 ms pro zápis. Fujitsu nabízí modely 36,7 GB, 73,4 GB a 146 GB. GB (s jedním, dvěma a čtyřmi talíře).

Fluid dynamická ložiska si prorazila cestu na pevné disky podnikové třídy, takže nové modely jsou výrazně tišší než předchozí při 15 000 otáčkách za minutu. Takové pevné disky by samozřejmě měly být řádně chlazeny a to zařízení také poskytuje.

Hitachi Global Storage Technologies také nabízí vlastní řadu vysoce výkonných řešení. UltraStar 15K147 běží rychlostí 15 000 otáček za minutu a má 16 MB mezipaměti, stejně jako disky Fujitsu, ale konfigurace plotny je jiná. 36,7GB model používá dvě plotny místo jedné, zatímco 73,4GB model používá tři plotny místo dvou. To ukazuje na nižší hustotu dat, ale takový design ve skutečnosti umožňuje nepoužívat vnitřní, nejpomalejší oblasti desek. V důsledku toho se hlavy musí pohybovat méně, což poskytuje lepší průměrnou dobu přístupu.

Hitachi také nabízí 36,7 GB, 73,4 GB a 147 GB modely s nárokovanou dobou vyhledávání (čtení) 3,7 ms.

Přestože se Maxtor již stal součástí Seagate, produktové řady společnosti jsou stále zachovány. Výrobce nabízí modely s 36, 73 a 147 GB, přičemž všechny se vyznačují rychlostí vřetena 15 000 ot./min a 16 MB cache. Společnost uvádí průměrnou dobu vyhledávání 3,4 ms pro čtení a 3,8 ms pro zápis.

Gepard byl dlouho spojován s vysoce výkonnými pevnými disky. Seagate dokázal vštípit podobnou asociaci s uvedením Barracudy v segmentu stolních počítačů, kdy v roce 2000 nabídl první stolní disk s rychlostí 7200 ot./min.

K dispozici v modelech 36,7 GB, 73,4 GB a 146,8 GB. Všechny se vyznačují rychlostí vřetena 15 000 ot./min a 8 MB cache. Průměrná doba vyhledávání pro čtení je 3,5 ms a pro zápis 4,0 ms.

Hostitelské adaptéry

Na rozdíl od řadičů SATA lze komponenty SAS nalézt pouze na základních deskách serverové třídy nebo jako rozšiřující karty PCI-X nebo PCI Express. Pokud to vezmeme o krok dále a podíváme se na RAID řadiče (Redundant Array of Inexpensive Drives), prodávají se z velké části jako samostatné karty kvůli své složitosti. Karty RAID obsahují nejen samotný řadič, ale také akcelerační čip pro výpočet redundantních informací (XOR engine) a také vyrovnávací paměť. Na kartu je někdy připájeno malé množství paměti (nejčastěji 128 MB), ale některé karty umožňují rozšířit množství pomocí DIMM nebo SO-DIMM.

Při výběru hostitelského adaptéru nebo řadiče RAID byste měli jasně definovat, co potřebujete. Nabídka nových zařízení roste těsně před našima očima. Jednoduché víceportové hostitelské adaptéry budou stát relativně málo, zatímco výkonné karty RAID budou stát hodně. Zvažte, kam své disky umístíte: externí úložiště vyžaduje alespoň jeden externí slot. Rackové servery obvykle vyžadují nízkoprofilové karty.

Pokud potřebujete RAID, pak se rozhodněte, zda budete používat hardwarovou akceleraci. Některé karty RAID využívají zdroje CPU pro výpočty XOR pro pole RAID 5 nebo 6; jiní používají svůj vlastní hardwarový engine XOR. Akcelerace RAID se doporučuje pro prostředí, kde server dělá více než jen ukládá data, jako jsou databáze nebo webové servery.

Všechny karty hostitelského adaptéru, které jsme citovali v našem článku, podporují 300 MB/s na port SAS a umožňují velmi flexibilní implementaci infrastruktury úložiště. Dnes už málokoho překvapí externí porty a vezměte v potaz podporu pevných disků SAS i SATA. Všechny tři karty využívají rozhraní PCI-X, ale verze PCI Express jsou již ve vývoji.

V našem článku jsme se věnovali kartám s osmi porty, ale počet připojených pevných disků se neomezuje jen na toto. Pomocí SAS expandéru (externího) můžete připojit libovolné úložiště. Dokud postačí 4proudové připojení, můžete zvýšit počet pevných disků až na 122. Vzhledem k nákladům na výkon výpočtu paritních informací RAID 5 nebo RAID 6 nebudou typická externí úložiště RAID schopna načíst čtyřpruhová dostatečná šířka pásma, i když je použito velké množství pohonů.

48300 je hostitelský adaptér SAS určený pro sběrnici PCI-X. Trhu serverů dnes nadále dominuje PCI-X, ačkoli stále více základních desek je vybaveno rozhraními PCI Express.

Adaptec SAS 48300 využívá rozhraní PCI-X na frekvenci 133 MHz, které poskytuje propustnost 1,06 GB/s. Dostatečně rychlý, pokud není sběrnice PCI-X zatížena jinými zařízeními. Pokud do sběrnice zapojíte zařízení s nižší rychlostí, pak všechny ostatní PCI-X karty sníží svou rychlost na stejnou. Za tímto účelem je někdy na desce nainstalováno několik řadičů PCI-X.

Adaptec umisťuje SAS 4800 pro servery a pracovní stanice střední a nižší třídy. Doporučená maloobchodní cena je 360 ​​$, což je docela rozumné. Je podporována funkce Adaptec HostRAID, která umožňuje upgradovat na nejjednodušší pole RAID. V tomto případě se jedná o úrovně RAID 0, 1 a 10. Karta podporuje externí čtyřkanálové připojení SFF8470 a také interní konektor SFF8484 spárovaný s kabelem pro čtyři zařízení SAS, to znamená, že získáme osm portů v celkový.

Karta se vejde do 2U rackového serveru, když je nainstalován nízkoprofilový kryt slotu. Součástí balení je také CD s ovladačem, průvodce rychlou instalací a interní SAS kabel, přes který lze ke kartě připojit až čtyři systémové disky.

Přehrávač SAS LSI Logic nám poslal hostitelský adaptér SAS3442X PCI-X, přímého konkurenta Adaptec SAS 48300. Dodává se s osmi porty SAS, které jsou rozděleny mezi dvě rozhraní se čtyřmi pruhy. „Srdcem“ karty je čip LSI SAS1068. Jedno z rozhraní je určeno pro interní zařízení, druhé - pro externí DAS (Direct Attached Storage). Deska využívá rozhraní sběrnice PCI-X 133.

Jako obvykle je podporováno rozhraní 300 MB/s pro disky SATA a SAS. Na řídicí desce je 16 LED. Osm z nich jsou jednoduché LED diody aktivity a osm dalších je navrženo tak, aby hlásily poruchu systému.

LSI SAS3442X je nízkoprofilová karta, takže se snadno vejde do jakéhokoli 2U rackového serveru.

Podpora ovladačů pro Linux, Netware 5.1 a 6, Windows 2000 a Server 2003 (x64), Windows XP (x64) a Solaris až do 2.10. Na rozdíl od Adaptec se LSI rozhodl nepřidat podporu pro žádné režimy RAID.

RAID adaptéry

SAS RAID4800SAS je řešení společnosti Adaptec pro složitější prostředí SAS a lze jej použít pro aplikační servery, streamovací servery a další. Před námi je opět osmiportová karta s jedním externím čtyřproudovým připojením SAS a dvěma interními čtyřproudovými rozhraními. Pokud je ale použito externí připojení, zbude z interních pouze jedno čtyřkanálové rozhraní.

Karta je určena i pro sběrnici PCI-X 133, která poskytuje dostatečnou šířku pásma i pro ty nejnáročnější konfigurace RAID.

Pokud jde o režimy RAID, SAS RAID 4800 snadno překonává svého „mladšího bratra“: úrovně RAID 0, 1, 10, 5, 50 jsou standardně podporovány, pokud máte dostatek disků. Na rozdíl od 48300, Adaptec investoval dva SAS kabely, takže můžete k řadiči připojit hned osm pevných disků. Na rozdíl od 48300 karta vyžaduje slot PCI-X plné velikosti.

Pokud se rozhodnete upgradovat svou kartu na Adaptec Advanced Data Protection Suite, budete moci upgradovat na dvojité redundantní režimy RAID (6, 60) a také řadu funkcí podnikové třídy: prokládaný zrcadlový disk (RAID 1E), hot spacing (RAID 5EE) a záložní kopii. Nástroj Adaptec Storage Manager má rozhraní podobné prohlížeči a lze jej použít ke správě všech adaptérů Adaptec.

Adaptec poskytuje ovladače pro Windows Server 2003 (a x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 a 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 a 9 a FreeBSD.

SAS snap-in

335SAS je příslušenství pro čtyři disky SAS nebo SATA, ale musí být připojeno k řadiči SAS. Díky 120mm ventilátoru budou disky dobře chlazené. K zařízení budete také muset připojit dvě napájecí zástrčky Molex.

Adaptec obsahuje kabel I2C, který lze použít k ovládání zařízení pomocí vhodného ovladače. Ale u disků SAS to již nebude fungovat. Přídavný LED kabel je určen pro signalizaci aktivity disků, ale opět pouze pro disky SATA. Součástí balení je i interní SAS kabel pro čtyři disky, takže pro připojení disků bude stačit externí čtyřkanálový kabel. Pokud chcete používat disky SATA, budete muset použít adaptéry SAS na SATA.

Maloobchodní cena 369 $ není levná. Získáte ale solidní a spolehlivé řešení.

SAS úložiště

SANbloc S50 je řešení podnikové třídy s 12 disky. Obdržíte 2U skříň pro montáž do racku, která se připojuje k řadičům SAS. Toto je jeden z nejlepších příkladů škálovatelných řešení SAS. Těchto 12 disků může být buď SAS nebo SATA. Nebo představují směs obou typů. Vestavěný expandér může používat jedno nebo dvě čtyřdráhová rozhraní SAS pro připojení S50 k hostitelskému adaptéru nebo řadiči RAID. Jelikož máme jednoznačně profesionální řešení, je vybaven dvěma napájecími zdroji (s redundancí).

Pokud jste si již zakoupili hostitelský adaptér Adaptec SAS, můžete jej snadno připojit k S50 a spravovat disky pomocí Adaptec Storage Manager. Pokud nainstalujete 500GB pevné disky SATA, získáme 6 TB úložiště. Pokud vezmeme 300 GB SAS disky, pak bude kapacita 3,6 TB. Vzhledem k tomu, že expandér je propojen s hostitelským řadičem pomocí dvou čtyřproudových rozhraní, získáme propustnost 2,4 GB/s, což bude více než dostačující pro pole libovolného typu. Pokud nainstalujete 12 disků do pole RAID0, bude maximální propustnost pouze 1,1 GB/s. V polovině letošního roku Adaptec slibuje vydání mírně upravené verze se dvěma nezávislými I/O bloky SAS.

SANbloc S50 obsahuje funkci automatického sledování a automatického řízení otáček ventilátoru. Ano, zařízení je příliš hlasité, takže se nám ulevilo, že jsme ho po dokončení testů vrátili z laboratoře. Zpráva o selhání disku je odeslána do řadiče přes SES-2 (SCSI Enclosure Services) nebo přes fyzické rozhraní I2C.

Provozní teploty pro pohony jsou 5-55°C a pro příslušenství - od 0 do 40°C.

Na začátku našich testů jsme dosáhli špičkové propustnosti pouhých 610 MB/s. Změnou kabelu mezi S50 a hostitelským řadičem Adaptec jsme stále byli schopni dosáhnout rychlosti 760 MB/s. K načtení systému v režimu RAID 0 jsme použili sedm pevných disků. Zvýšení počtu pevných disků nevedlo ke zvýšení propustnosti.

Testovací konfigurace

V tomto článku se podíváme do budoucnosti SCSI a podíváme se na některé výhody a nevýhody rozhraní SCSI, SAS a SATA.

Ve skutečnosti je problém o něco složitější než pouhé nahrazení SCSI SATA a SAS. Tradiční paralelní SCSI je osvědčené rozhraní, které existuje již dlouhou dobu. V současné době nabízí SCSI velmi rychlý přenos dat rychlostí 320 megabajtů za sekundu (Mbps) pomocí moderního rozhraní Ultra320 SCSI. Navíc SCSI nabízí širokou škálu funkcí, včetně Command-Tag Queuing (metoda optimalizace I/O příkazů pro zvýšení výkonu). Pevné disky SCSI jsou spolehlivé; v krátké vzdálenosti můžete vytvořit řetěz 15 zařízení připojených k propojení SCSI. Díky těmto vlastnostem je SCSI dodnes vynikající volbou pro vysoce výkonné stolní počítače a pracovní stanice, včetně podnikových serverů.

Pevné disky SAS používají sadu příkazů SCSI a mají stejnou spolehlivost a výkon jako disky SCSI, ale používají sériovou verzi rozhraní SCSI s rychlostí 300 Mb/s. Přestože je rozhraní SAS o něco pomalejší než 320 Mbps SCSI, je schopno podporovat až 128 zařízení na delší vzdálenosti než Ultra320 a může se rozšířit až na 16 000 zařízení na kanál. Pevné disky SAS nabízejí stejnou spolehlivost a rychlost otáčení (10 000-15 000) jako disky SCSI.

SATA disky jsou trochu jiné. Tam, kde se disky SCSI a SAS zaměřují na výkon a spolehlivost, disky SATA je obětují ve prospěch masivního zvýšení kapacity a snížení nákladů. Například disk SATA nyní dosáhl kapacity 1 terabajt (TB). SATA se používá tam, kde je potřeba maximální kapacita, jako je zálohování nebo archivace dat. SATA nyní nabízí připojení point-to-point rychlostí až 300 Mbps a snadno překonává tradiční paralelní rozhraní ATA s rychlostí 150 Mbps.

Co se tedy stane s SCSI? Funguje to skvěle. Problém tradičního SCSI je v tom, že se právě blíží ke konci své životnosti. Paralelní rozhraní SCSI 320 Mb/s nepoběží o mnoho rychleji na současných délkách kabelu SCSI. Pro srovnání, SATA disky dosáhnou v blízké budoucnosti 600 Mb/s, SAS má v plánu dosáhnout 1200 Mb/s. Disky SATA mohou také pracovat s rozhraním SAS, takže tyto disky lze v některých úložných systémech používat současně. Potenciál pro zvýšenou škálovatelnost a výkon přenosu dat daleko převyšuje SCSI. SCSI ale v dohledné době nezmizí. SCSI uvidíme na malých a středních serverech ještě několik let. V rámci upgradů hardwaru bude SCSI systematicky nahrazováno jednotkami SAS/SATA, aby bylo možné získat rychlejší a pohodlnější připojení.

Tento článek si klade za cíl vysvětlit rozdíl mezi typy pevných disků a pomoci vám se správným výběrem při nákupu dedikovaného serveru.

SATA - Serial ATA

V současné době se disky SATA používají na většině osobních počítačů na světě a na hardwarových konfiguracích levných serverů. Ve srovnání s disky SAS a SSD je rychlost čtení a zápisu disků SATA znatelně nižší, ale jsou vybrány kvůli velkému množství uložených informací.

SATA disky jsou vhodné pro herní servery, které nevyžadují časté zápisy a čtení informací. Je také vhodné používat disky SATA pro následující účely:

• operace streamování, jako je kódování videa;
• datové sklady;
• záložní systémy;
• objemné, ale nenačtené souborové servery.

SAS - Serial Attached SCSI

Disky SAS jsou od základu navrženy s ohledem na podnikovou a průmyslovou zátěž, což má pozitivní vliv na jejich výkon. Rychlost rotace disků SAS je dvakrát vyšší než u SATA, takže by měly být zvoleny pro úlohy, které jsou citlivé na rychlost a vyžadují vícevláknový přístup. Disky SAS (na rozdíl od SSD) také mohou zajistit spolehlivé a opakovatelné přepisování dat.

Pro hosting budou optimální disky SAS, protože mohou poskytnout vysokou spolehlivost úložiště dat. Kromě toho jsou pevné disky SAS vhodné pro následující úkoly:

• systémy pro správu databází (DBMS);
• WEB servery s vysokou zátěží;
• distribuované systémy;
• systémy, které zpracovávají velké množství požadavků - terminálové servery, 1C servery.

Jedinou nevýhodou disků SAS (jako SSD) je jejich malý objem a vysoká cena.

SSD - Solid State Drive

SSD jsou v poslední době stále populárnější. SSD nepoužívá pro záznam magnetické disky, ale obsahuje pouze energeticky nezávislé paměťové čipy, podobné těm, které se používají v USB flash discích.

SSD disky nemají žádné pohyblivé části, což zajišťuje vysokou mechanickou pevnost, sníženou spotřebu energie a vysokou rychlost. V současné době poskytují SSD disky nejvyšší možnou rychlost čtení a zápisu, což umožňuje jejich použití pro jakékoli projekty s vysokou zátěží.

Hlavní nevýhodou SSD disků je, že mají omezené množství informací, které lze na disk přepsat. Pokud tedy váš systém přepíše více než 20 GB dat za den, buďte připraveni po chvíli vyměnit SSD disk. Mimochodem, cena takových disků je vyšší než u obou výše uvedených typů.

Mnoho moderních CMS při generování stránky často vyžaduje současný přístup k několika souborům na disku. Právě pro práci s takovými systémy jsou SSD disky ideální volbou. Použití SSD disků pro vytížené stránky je zárukou, že získáte maximální rychlost čtení dat.

Proč SAS?

Rozhraní Serial Attached SCSI není jen sériová implementace protokolu SCSI. Dělá mnohem víc než jen portování funkcí SCSI, jako je TCQ (Tagged Command Queuing) přes nový konektor. Pokud bychom chtěli co největší jednoduchost, pak bychom použili rozhraní Serial ATA (SATA), což je jednoduché dvoubodové spojení mezi hostitelem a koncovým zařízením, jako je pevný disk.

SAS je však založen na objektovém modelu, který definuje "doménu SAS" - systém doručování dat, který může zahrnovat volitelné expandéry a koncová zařízení SAS, jako jsou pevné disky a hostitelské adaptéry (adaptéry hostitelské sběrnice, HBA). Na rozdíl od SATA, Zařízení SAS mohou mít více portů, z nichž každý může používat více fyzických připojení k poskytování rychlejších (širších) připojení SAS, více iniciátorů může přistupovat k libovolnému danému cíli a délky kabelů mohou být až osm metrů (u první generace SAS) oproti jeden metr pro SATA Je zřejmé, že to poskytuje mnoho příležitostí pro vytváření vysoce výkonných nebo redundantních úložných řešení.SAS navíc podporuje protokol SATA Tunneling Protocol (STP), který umožňuje připojit zařízení SATA k řadiči SAS.

Druhá generace standardu SAS zvyšuje rychlost připojení ze 3 na 6 Gb/s. Toto zvýšení rychlosti je velmi důležité pro složitá prostředí, kde je vyžadován vysoký výkon kvůli vysokorychlostnímu úložišti. Nová verze SAS si také klade za cíl snížit složitost kabeláže i počet připojení na propustnost Gb/s zvýšením možné délky kabelů a zlepšením výkonu expandérů (zónování a auto-discovery). Níže o těchto změnách budeme hovořit podrobně.

Rychlost SAS Až 6 Gb/s

S cílem přiblížit výhody SAS širšímu publiku představila SCSI Trade Association (SCSI TA) tutoriál o technologii SAS na světové konferenci Storage Networking začátkem tohoto roku v Orlandu na Floridě v USA. Ještě dříve v listopadu 2008 proběhl takzvaný SAS Plugfest, který předvedl 6Gb/s provoz, kompatibilitu a funkce SAS. LSI a Seagate byly první, kdo uvedl na trh hardware schopný 6Gb/s SAS, ale brzy by to měli dohnat i další výrobci. V našem článku se podíváme na aktuální stav technologie SAS a některá nová zařízení.

Funkce a základy SAS

Základy SAS

Na rozdíl od SATA rozhraní SAS funguje na plně duplexní bázi a poskytuje plnou šířku pásma v obou směrech. Jak již bylo zmíněno dříve, připojení SAS jsou vždy navazována prostřednictvím fyzických připojení pomocí jedinečných adres zařízení. Naproti tomu SATA umí adresovat pouze čísla portů.

Každá adresa SAS může obsahovat více rozhraní fyzické vrstvy (PHY), což umožňuje širší připojení prostřednictvím kabelů InfiniBand (SFF-8470) nebo mini-SAS (SFF-8087 a -8088). Typicky jsou čtyři rozhraní SAS s jedním PHY zkombinována do jednoho širokého rozhraní SAS, které je již připojeno k zařízení SAS. Komunikace může být také prováděna prostřednictvím expandérů, které fungují spíše jako přepínače než jako zařízení SAS.

Funkce, jako je zónování, nyní umožňují správcům přidružit konkrétní zařízení SAS k iniciátorům. Zde se bude hodit zvýšená propustnost 6Gb/s SAS, protože čtyřproudové připojení bude mít nyní dvojnásobnou rychlost. Zařízení SAS mohou mít dokonce více adres SAS. Protože disky SAS mohou používat dva porty, každý s jedním PHY, může mít disk dvě adresy SAS.

Připojení a rozhraní

Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Připojení SAS jsou adresována prostřednictvím portů SAS pomocí protokolu SSP (Serial SCSI Protocol), ale komunikace na spodní vrstvě z PHY do PHY se z důvodů šířky pásma provádí pomocí jednoho nebo více fyzických připojení. SAS používá 8/10bitové kódování k převodu 8 bitů dat na 10znakové přenosy pro účely obnovy časování, DC vyvážení a detekce chyb. Výsledkem je efektivní propustnost 300 MB/s pro přenosový režim 3 Gb/s a 600 MB/s pro připojení 6 Gb/s. Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire a další fungují v podobném schématu kódování.

Napájecí a datová rozhraní SAS a SATA jsou si navzájem velmi podobná. Ale pokud má SAS datová a napájecí rozhraní kombinovaná do jednoho fyzického rozhraní (SFF-8482 na straně zařízení), pak SATA vyžaduje dva samostatné kabely. Mezera mezi napájecím a datovým kolíkem (viz obrázek výše) je v případě SAS uzavřena, což neumožňuje připojení zařízení SAS k řadiči SATA.

Na druhou stranu, SATA zařízení mohou fungovat dobře na SAS infrastruktuře díky STP nebo v nativním režimu, pokud nejsou použity expandéry. STP přidává expandérům další latenci, protože potřebují navázat připojení, které je pomalejší než přímé připojení SATA. Zpoždění jsou však stále velmi malá.

Domény, expandéry

Domény SAS lze reprezentovat jako stromové struktury podobné komplexním ethernetovým sítím. Expandéry SAS mohou pracovat s velkým počtem zařízení SAS, ale používají spíše princip přepínání okruhů než běžnější přepojování paketů. Některé expandéry obsahují zařízení SAS, jiné ne.

SAS 1.1 rozpoznává expandéry okrajů, které umožňují iniciátoru SAS komunikovat až s 128 dalšími adresami SAS. V doméně SAS 1.1 lze použít pouze dva expandéry hran. Jeden rozšiřovač fanout však může připojit až 128 okrajových expandérů, což výrazně zvyšuje kapacitu infrastruktury vašeho řešení SAS.

Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Ve srovnání se SATA se rozhraní SAS může zdát komplikované: různí iniciátoři přistupují k cílovým zařízením prostřednictvím expandérů, což znamená položení příslušných tras. SAS 2.0 zjednodušuje a zlepšuje směrování.

Mějte na paměti, že SAS neumožňuje smyčky nebo více cest. Všechna připojení musí být point-to-point a exkluzivní, ale samotná architektura připojení je dobře škálovatelná.

Nové vlastnosti SAS 2.0: Expandéry, výkon

Rozšiřující zóny a automatická konfigurace

Boundary (edge) a expandér (fanout) expandéry prakticky zůstaly v historii. To je často připisováno aktualizacím v SAS 2.0, ale důvodem jsou ve skutečnosti zóny SAS představené ve 2.0, které odstraňují oddělení mezi okrajovými a rozšiřujícími expandéry. Samozřejmě, zóny jsou obvykle implementovány speciálně pro každého výrobce, a ne jako jeden průmyslový standard.

Ve skutečnosti nyní může být na jedné infrastruktuře pro poskytování informací umístěno několik zón. To znamená, že různí iniciátoři mohou přistupovat k cílům úložiště (úložištím) prostřednictvím stejného expandéru SAS. Segmentace domény se provádí přes zóny, přístup je prováděn exkluzivním způsobem.

V moderních počítačových systémech se pro připojení hlavních pevných disků používají rozhraní SATA a SAS. První možnost zpravidla vyhovuje domácím pracovním stanicím, druhá serverovým, takže technologie si navzájem nekonkurují a splňují různé požadavky. Významný rozdíl v ceně a velikosti paměti nutí uživatele přemýšlet, jak se SAS liší od SATA, a hledat kompromisy. Uvidíme, jestli to má smysl.

SAS(Serial Attached SCSI) je sériové rozhraní pro připojení úložných zařízení vyvinuté na základě paralelního SCSI pro provádění stejné sady příkazů. Používá se především v serverových systémech.

SATA(Serial ATA) je sériové rozhraní pro výměnu dat založené na paralelním PATA (IDE). Používá se v domácnostech, kancelářích, multimediálních počítačích a noteboocích.

Pokud mluvíme o HDD, pak i přes různé technické vlastnosti a konektory mezi zařízeními nejsou žádné zásadní rozdíly. Zpětná jednosměrná kompatibilita umožňuje připojit disky k desce serveru pomocí jednoho i druhého rozhraní.

Za zmínku stojí, že obě možnosti připojení jsou reálné i pro SSD, ale podstatný rozdíl mezi SAS a SATA bude v tomto případě v ceně disku: první může být při srovnatelném objemu desítkykrát dražší. Proto je dnes takové řešení, ne-li vzácné, dostatečně vyvážené a je určeno pro rychlá datová centra na podnikové úrovni.

Srovnání

Jak již víme, SAS se používá v serverech, SATA - v domácích systémech. V praxi to znamená, že k prvnímu přistupuje mnoho uživatelů současně a řeší mnoho úkolů, zatímco druhým se věnuje jedna osoba. V souladu s tím je zatížení serveru mnohem vyšší, takže disky musí být dostatečně odolné proti chybám a rychlé. Protokoly SCSI (SSP, SMP, STP) implementované v SAS umožňují zpracovávat více I/O operací současně.

Přímo u HDD je rychlost přístupu dána především rychlostí otáčení vřetena. Pro stolní systémy a notebooky je 5400 - 7200 RPM nezbytných a dostačujících. V souladu s tím je téměř nemožné najít SATA disk s 10 000 RPM (kromě pohledu na řadu WD VelociRaptor, opět určenou pro pracovní stanice) a cokoli vyššího je absolutně nedosažitelné. SAS HDD se točí minimálně 7200 RPM, 10000 RPM lze považovat za standard a 15000 RPM je dostatečné maximum.

Sériové disky SCSI jsou považovány za spolehlivější a mají vyšší MTBF. V praxi je stability dosaženo spíše díky funkci ověřování kontrolního součtu. Na druhou stranu disky SATA trpí „tichými chybami“, kdy jsou data částečně zapsána nebo poškozena, což vede k chybným sektorům.

Hlavní výhodou SAS je také odolnost systému proti poruchám – dva duplexní porty, které umožňují připojit jedno zařízení přes dva kanály. V tomto případě bude výměna informací probíhat současně v obou směrech a spolehlivost je zajištěna technologií Multipath I/O (dva řadiče se navzájem pojišťují a sdílejí zátěž). Fronta označených příkazů je vytvořena až do hloubky 256. Většina disků SATA má jeden poloduplexní port a hloubka fronty pomocí technologie NCQ není větší než 32.

Rozhraní SAS předpokládá použití kabelů o délce až 10 m. Na jeden port lze přes expandéry připojit až 255 zařízení. SATA je omezena na 1 m (2 m pro eSATA) a podporuje pouze dvoubodové připojení jednoho zařízení.

Vyhlídky na další vývoj - jaký je rozdíl mezi SAS a SATA je také cítit poměrně ostře. Šířka pásma rozhraní SAS dosahuje 12 Gb/s a výrobci oznamují podporu rychlostí přenosu dat 24 Gb/s. Poslední revize SATA se zastavila na 6 Gb/s a nebude se v tomto ohledu vyvíjet.

SATA disky z hlediska nákladů na 1 GB mají velmi atraktivní cenovku. V systémech, kde rychlost přístupu k datům není kritická a množství uložených informací je velké, je vhodné je používat.

stůl