Com o advento de um número suficientemente grande de periféricos Serial Attached SCSI (SAS), podemos afirmar o início da transição do ambiente corporativo para os trilhos da nova tecnologia. Mas o SAS não é apenas um sucessor reconhecido da tecnologia UltraSCSI, mas também abre novas áreas de uso, elevando a escalabilidade dos sistemas a alturas impensáveis. Decidimos demonstrar o potencial do SAS examinando mais de perto a tecnologia, os adaptadores de host, os discos rígidos e os sistemas de armazenamento.

SAS não é uma tecnologia completamente nova: leva o melhor dos dois mundos. A primeira parte do SAS é sobre comunicação serial, que requer menos fios e pinos físicos. A transição da transmissão paralela para a serial tornou possível livrar-se do barramento. Embora as especificações SAS atuais definam a taxa de transferência em 300 MB/s por porta, que é inferior a 320 MB/s para UltraSCSI, substituir um barramento compartilhado por uma conexão ponto a ponto é uma vantagem significativa. A segunda parte do SAS é o protocolo SCSI, que continua poderoso e popular.

O SAS também pode usar um grande conjunto tipos de RAID. Gigantes como Adaptec ou LSI Logic oferecem um conjunto avançado de recursos para expansão, migração, aninhamento e outros recursos em seus produtos, incluindo matrizes RAID distribuídas em vários controladores e unidades.

Por fim, a maioria das ações mencionadas hoje já são realizadas “on the fly”. Aqui devemos destacar excelentes produtos AMCC/3Ware , Areca E Broadcom/Raidcore, que permitiu a transferência de recursos de classe empresarial para espaços SATA.

Comparado ao SATA, a implementação SCSI tradicional está perdendo terreno em todas as frentes, exceto em soluções corporativas de ponta. ofertas SATA discos rígidos adequados, tem um bom preço e uma vasta gama de decisões. E não vamos esquecer outro recurso "inteligente" do SAS: ele se adapta facilmente às infraestruturas SATA existentes, pois os adaptadores de host SAS funcionam facilmente com unidades SATA. Mas a unidade SAS não pode ser conectada ao adaptador SATA.

Fonte: Adaptec.

Primeiro, parece-nos, devemos nos voltar para a história do SAS. O padrão SCSI (significa "small computer system interface") sempre foi considerado um barramento profissional para conectar unidades e alguns outros dispositivos a computadores. Os discos rígidos para servidores e estações de trabalho ainda usam a tecnologia SCSI. Ao contrário do padrão mass ATA, que permite que apenas duas unidades sejam conectadas a uma porta, o SCSI permite que até 15 dispositivos sejam conectados em um barramento e oferece um poderoso protocolo de comando. Os dispositivos devem ter um ID SCSI exclusivo, que pode ser atribuído manualmente ou por meio do protocolo SCAM (SCSI Configuration Automatically). Como os IDs de barramento de dois ou mais adaptadores SCSI podem não ser exclusivos, os Números de Unidade Lógica (LUNs) foram adicionados para ajudar a identificar dispositivos em ambientes SCSI complexos.

O hardware SCSI é mais flexível e confiável que o ATA (este padrão também é chamado de IDE, Integrated Drive Electronics). Os dispositivos podem ser conectados tanto dentro quanto fora do computador, e o comprimento do cabo pode ser de até 12 m, se estiver devidamente terminado (para evitar reflexos de sinal). À medida que o SCSI evoluiu, surgiram vários padrões que especificam diferentes larguras de barramento, velocidades de clock, conectores e tensões de sinal (Rápido, Amplo, Ultra, Ultra Amplo, Ultra2, Ultra2 Amplo, Ultra3, Ultra320 SCSI). Felizmente, todos eles usam o mesmo conjunto de comandos.

Qualquer comunicação SCSI é estabelecida entre os comandos de envio do iniciador (adaptador de host) e a unidade de destino respondendo a eles. Imediatamente após receber um conjunto de comandos, o drive alvo envia um chamado código de sentido (status: ocupado, erro ou livre), pelo qual o iniciador saberá se receberá ou não a resposta desejada.

O protocolo SCSI especifica quase 60 comandos diferentes. Eles são divididos em quatro categorias: não dados, bidirecionais, dados de leitura e dados de gravação.

As limitações do SCSI começam a aparecer quando você adiciona unidades ao barramento. Hoje dificilmente é possível encontrar um disco rígido que possa carregar totalmente a taxa de transferência de 320 MB / s do Ultra320 SCSI. Mas cinco ou mais unidades no mesmo ônibus é outra questão. Uma opção seria adicionar um segundo adaptador de host para balanceamento de carga, mas isso tem um custo. Os cabos também são um problema: os cabos de 80 fios torcidos são muito caros. Se você também deseja obter um "hot swap" de unidades, ou seja, uma substituição fácil de uma unidade com falha, é necessário um equipamento especial (backplane).

Claro, é melhor colocar os inversores em dispositivos ou módulos separados, que geralmente podem ser trocados a quente junto com outros recursos de controle interessantes. Como resultado, existem mais soluções SCSI profissionais no mercado. Mas todos eles custam muito, e é por isso que o padrão SATA se desenvolveu tão rapidamente nos últimos anos. E embora a SATA nunca atenda às necessidades dos sistemas empresariais de ponta, esse padrão complementa perfeitamente o SAS na criação de novas soluções escaláveis ​​para ambientes de rede de última geração.

O SAS não usa um barramento comum para vários dispositivos. Fonte: Adaptec.

SATA

À esquerda está o conector SATA para transferência de dados. À direita está o conector de alimentação. Existem pinos suficientes para fornecer voltagens de 3,3 V, 5 V e 12 V para cada unidade SATA.

O padrão SATA está no mercado há vários anos e hoje chegou à sua segunda geração. O SATA I apresentou taxa de transferência de 1,5 Gb/s com duas conexões seriais usando sinalização diferencial de baixa tensão. A camada física usa codificação de 8/10 bits (10 bits reais para 8 bits de dados), o que representa a taxa de transferência máxima da interface de 150 MB/s. Após a transição do SATA para uma velocidade de 300 MB / s, muitos começaram a chamar o novo padrão SATA II, embora durante a padronização SATA-IO(Organização Internacional) planejava adicionar mais recursos primeiro e depois chamá-lo de SATA II. Portanto, a especificação mais recente é chamada SATA 2.5, inclui extensões SATA, como Enfileiramento de Comando Nativo(NCQ) e eSATA (SATA externo), multiplicadores de porta (até quatro unidades por porta), etc. Mas recursos SATA adicionais são opcionais tanto para o controlador quanto para o próprio disco rígido.

Vamos torcer para que em 2007 SATA III a 600 MB / s ainda seja lançado.

Onde os cabos ATA paralelos (UltraATA) eram limitados a 46 cm, os cabos SATA podem ter até 1 m de comprimento, e para eSATA o dobro disso. Em vez de 40 ou 80 fios, a transmissão serial requer apenas alguns pinos. Portanto, os cabos SATA são muito estreitos, fáceis de rotear dentro de um gabinete de computador e não obstruem tanto o fluxo de ar. Um único dispositivo depende de uma porta SATA, tornando-se uma interface ponto a ponto.

Conectores SATA para dados e energia fornecem plugues separados.

SAS

O protocolo de sinalização aqui é o mesmo do SATA. Fonte: Adaptec.

Um bom recurso do Serial Attached SCSI é que a tecnologia oferece suporte tanto para SCSI quanto para SATA, de modo que unidades SAS ou SATA (ou ambos os padrões) podem ser conectadas a controladores SAS. No entanto, as unidades SAS não podem funcionar com controladores SATA devido ao uso do Serial SCSI Protocol (SSP). Assim como o SATA, o SAS segue o princípio de conexão ponto a ponto para unidades (300 MB/s hoje) e, graças aos expansores SAS (ou expansores, expansores), mais unidades podem ser conectadas do que as portas SAS disponíveis. Os discos rígidos SAS suportam duas portas, cada uma com seu próprio ID SAS exclusivo, para que você possa usar duas conexões físicas para fornecer redundância - conecte a unidade a dois hosts diferentes. Graças ao STP (SATA Tunneling Protocol), os controladores SAS podem se comunicar com unidades SATA conectadas ao expansor.

Fonte: Adaptec.

Fonte: Adaptec.

Fonte: Adaptec.

Obviamente, a única conexão física do expansor SAS com o controlador host pode ser considerada um "gargalo", portanto, portas SAS amplas são fornecidas no padrão. Uma porta ampla agrupa várias conexões SAS em um único link entre quaisquer dois dispositivos SAS (geralmente entre um controlador de host e um extensor/expansor). O número de conexões dentro da conexão pode ser aumentado, tudo depende dos requisitos impostos. Mas conexões redundantes não são suportadas, nem são permitidos loops ou anéis.

Fonte: Adaptec.

Futuras implementações de SAS adicionarão largura de banda de 600 e 1200 MB/s por porta. Obviamente, o desempenho dos discos rígidos não aumentará na mesma proporção, mas será mais conveniente usar expansores em um pequeno número de portas.

Dispositivos chamados "Fan Out" e "Edge" são expansores. Mas apenas o expansor Fan Out principal pode trabalhar com o domínio SAS (veja conexão 4x no centro do diagrama). Até 128 conexões físicas são permitidas por expansor Edge e você pode usar portas amplas e/ou conectar outros expansores/drives. A topologia pode ser bastante complexa, mas ao mesmo tempo flexível e poderosa. Fonte: Adaptec.

Fonte: Adaptec.

O backplane é o bloco de construção básico de qualquer sistema de armazenamento que precise ser conectado a quente. Portanto, os expansores SAS geralmente envolvem plataformas poderosas (tanto em um único caso quanto não). Normalmente, um único link é usado para conectar um snap-in simples a um adaptador de host. Expansores com snap-ins integrados, é claro, contam com conexões multicanal.

Três tipos de cabos e conectores foram desenvolvidos para SAS. O SFF-8484 é um cabo interno multicore que conecta o adaptador host ao equipamento. Em princípio, o mesmo pode ser obtido ramificando este cabo em uma extremidade em vários conectores SAS separados (veja a ilustração abaixo). SFF-8482 é um conector através do qual a unidade é conectada a uma única interface SAS. Por fim, o SFF-8470 é um cabo externo multicore, com até seis metros de comprimento.

Fonte: Adaptec.

Cabo SFF-8470 para conexões SAS multilink externas.

Cabo multicore SFF-8484. Quatro canais/portas SAS passam por um conector.

Cabo SFF-8484 que permite conectar quatro drives SATA.

SAS como parte das soluções SAN

Por que precisamos de todas essas informações? A maioria dos usuários não chegará perto da topologia SAS que discutimos acima. Mas o SAS é mais do que uma interface de última geração para discos rígidos profissionais, embora seja ideal para construir matrizes RAID simples e complexas com base em um ou mais controladores RAID. O SAS é capaz de mais. Esta é uma interface serial ponto a ponto que pode ser dimensionada facilmente à medida que você adiciona mais links entre quaisquer dois dispositivos SAS. As unidades SAS vêm com duas portas, para que você possa conectar uma porta por meio de um expansor a um sistema host e, em seguida, criar um caminho de backup para outro sistema host (ou outro expansor).

A comunicação entre adaptadores e expansores SAS (assim como entre dois expansores) pode ser tão ampla quanto as portas SAS disponíveis. Os expansores geralmente são sistemas de montagem em rack que podem acomodar um grande número de unidades, e a possível conexão do SAS a um dispositivo superior na hierarquia (por exemplo, um controlador de host) é limitada apenas pelos recursos do expansor.

Com uma infraestrutura rica e funcional, o SAS permite que você crie topologias de armazenamento complexas, em vez de discos rígidos dedicados ou armazenamento de rede separado. Nesse caso, "complicado" não deve significar que é difícil trabalhar com essa topologia. As configurações SAS consistem em equipamentos de disco simples ou expansores de uso. Qualquer link SAS pode ser ampliado ou reduzido dependendo dos requisitos de largura de banda. Você pode usar discos rígidos SAS poderosos e modelos SATA de alta capacidade. Juntamente com controladores RAID poderosos, você pode facilmente configurar, expandir ou reconfigurar matrizes de dados - tanto em termos de nível de RAID quanto do lado do hardware.

Tudo isso se torna ainda mais importante quando você considera a rapidez com que o armazenamento corporativo está crescendo. Hoje todo mundo está falando sobre SAN - rede de área de armazenamento. Implica uma organização descentralizada de um subsistema de armazenamento de dados com servidores tradicionais usando armazenamentos fisicamente remotos. Um protocolo SCSI ligeiramente modificado é lançado sobre redes Gigabit Ethernet ou Fibre Channel existentes, encapsulado em pacotes Ethernet (iSCSI - Internet SCSI). Um sistema que é executado de um único disco rígido a conjuntos RAID aninhados complexos torna-se o chamado alvo (destino) e está vinculado a um iniciador (sistema host, iniciador), que trata o alvo como se fosse apenas um elemento físico.

O iSCSI, é claro, permite que você crie uma estratégia para o desenvolvimento de armazenamento, organização de dados ou controle de acesso. Obtemos outro nível de flexibilidade removendo o armazenamento conectado diretamente aos servidores, permitindo que qualquer subsistema de armazenamento se torne um destino iSCSI. A mudança para o armazenamento remoto torna o sistema independente dos servidores de armazenamento (um perigoso ponto de falha) e melhora a capacidade de gerenciamento do hardware. Do ponto de vista programático, o armazenamento ainda está "dentro" do servidor. O alvo e o iniciador iSCSI podem estar próximos, em andares diferentes, em salas ou prédios diferentes - tudo depende da qualidade e velocidade da conexão IP entre eles. Desse ponto de vista, é importante observar que a SAN não é adequada aos requisitos de aplicativos online, como bancos de dados.

Discos rígidos SAS de 2,5"

Os discos rígidos de 2,5" para o setor profissional ainda são vistos como uma novidade. Estamos analisando o primeiro disco da Seagate há algum tempo - 2,5" Ultra320 Savvio que deixou uma boa impressão. Todas as unidades SCSI de 2,5" usam uma velocidade de eixo de 10.000 rpm, mas ficam aquém dos níveis de desempenho de discos rígidos de 3,5" com a mesma velocidade de eixo. O fato é que as trilhas externas dos modelos de 3,5" giram em uma velocidade linear mais alta, o que proporciona uma maior taxa de transferência de dados.

A vantagem dos discos rígidos pequenos não está na capacidade: hoje o máximo para eles ainda é de 73 GB, enquanto nos discos rígidos de classe empresarial de 3,5" já temos 300 GB. Em muitas áreas, a relação entre desempenho e volume físico ocupado é muito importante ou eficiência de energia. Quanto mais discos rígidos você usa, mais desempenho você obtém - combinado com a infraestrutura apropriada, é claro. Ao mesmo tempo, discos rígidos de 2,5" consomem quase metade da energia dos concorrentes de 3,5". a relação desempenho por watt (operações de E/S por watt), o formato de 2,5" oferece resultados muito bons.

Se você precisa de capacidade acima de tudo, então as unidades de 3,5" 10.000 rpm dificilmente serão a melhor escolha. O fato é que os discos rígidos SATA de 3,5" fornecem 66% mais capacidade (500 em vez de 300 GB por disco rígido), deixando o nível de desempenho aceitável. Muitos fabricantes de discos rígidos oferecem modelos SATA para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, e o preço dos discos foi reduzido ao mínimo. Os problemas de confiabilidade podem ser resolvidos com a compra de unidades sobressalentes (sobressalentes) para substituição imediata no array.

A linha MAY representa a geração atual de drives de 2,5" da Fujitsu para o setor profissional. A velocidade de rotação é de 10.025 rpm e as capacidades são de 36,7 e 73,5 GB. Todos os drives vêm com 8 MB de cache e dão um tempo médio de busca de leitura de 4,0 ms e 4,5 ms writes Como já mencionamos, um bom recurso dos discos rígidos de 2,5" é o consumo de energia reduzido. Normalmente, um disco rígido de 2,5" economiza pelo menos 60% de energia em comparação com um disco de 3,5".

Discos rígidos SAS de 3,5"

O MAX é a linha atual de discos rígidos de 15.000 rpm de alto desempenho da Fujitsu. Então o nome se encaixa perfeitamente. Ao contrário das unidades de 2,5", aqui temos impressionantes 16 MB de cache e um curto tempo médio de busca de 3,3 ms para leituras e 3,8 ms para gravações. A Fujitsu oferece modelos em 36,7 GB, 73,4 GB e 146 GB (com um, dois e quatro pratos).

Os rolamentos fluidodinâmicos chegaram aos discos rígidos de classe empresarial, de modo que os novos modelos são significativamente mais silenciosos do que os anteriores a 15.000 rpm. Obviamente, esses discos rígidos devem ser resfriados adequadamente, e o equipamento também fornece isso.

A Hitachi Global Storage Technologies também oferece sua própria linha de soluções de alto desempenho. O UltraStar 15K147 roda a 15.000 rpm e tem cache de 16 MB, assim como os drives Fujitsu, mas a configuração do prato é diferente. O modelo de 36,7 GB usa dois pratos em vez de um, enquanto o modelo de 73,4 GB usa três pratos em vez de dois. Isso indica uma densidade de dados menor, mas esse design, de fato, permite que você não use as áreas internas e mais lentas das placas. Como resultado, os cabeçotes precisam se mover menos, o que proporciona um tempo médio de acesso melhor.

A Hitachi também oferece modelos de 36,7 GB, 73,4 GB e 147 GB com um tempo de busca (leitura) de 3,7 ms.

Embora a Maxtor já tenha se tornado parte da Seagate, as linhas de produtos da empresa ainda estão preservadas. O fabricante oferece modelos de 36, 73 e 147 GB, todos com velocidade do eixo de 15.000 rpm e cache de 16 MB. A empresa afirma um tempo médio de busca de 3,4 ms para leituras e 3,8 ms para gravações.

O Cheetah tem sido associado a discos rígidos de alto desempenho. A Seagate conseguiu incutir uma associação semelhante com o lançamento do Barracuda no segmento de desktops, oferecendo o primeiro disco de desktop de 7.200 RPM em 2000.

Disponível nos modelos de 36,7 GB, 73,4 GB e 146,8 GB. Todos eles se distinguem por uma velocidade do eixo de 15.000 rpm e um cache de 8 MB. O tempo médio de busca para leitura é de 3,5 ms e para escrita de 4,0 ms.

Adaptadores de host

Ao contrário dos controladores SATA, os componentes SAS só podem ser encontrados em placas-mãe de nível de servidor ou como placas de expansão para PCI-X ou PCI Express. Se dermos um passo adiante e olharmos para os controladores RAID (Redundant Array of Inexpensive Drives), eles são vendidos, na maioria das vezes, como placas individuais devido à sua complexidade. As placas RAID contêm não apenas o próprio controlador, mas também um chip de aceleração de cálculo de informações de redundância (motor XOR), bem como memória cache. Às vezes, uma pequena quantidade de memória é soldada no cartão (na maioria das vezes 128 MB), mas alguns cartões permitem expandir a quantidade usando um DIMM ou SO-DIMM.

Ao escolher um adaptador host ou controlador RAID, você deve definir claramente o que precisa. A gama de novos dispositivos está crescendo diante de nossos olhos. Adaptadores host multiport simples custarão relativamente pouco, enquanto placas RAID poderosas custarão muito. Considere onde você colocará suas unidades: o armazenamento externo requer pelo menos um slot externo. Servidores em rack normalmente requerem placas de baixo perfil.

Se você precisar de RAID, decida se usará a aceleração de hardware. Algumas placas RAID usam recursos de CPU para cálculos XOR para matrizes RAID 5 ou 6; outros usam seu próprio mecanismo de hardware XOR. A aceleração RAID é recomendada para ambientes em que o servidor faz mais do que armazenar dados, como bancos de dados ou servidores web.

Todas as placas adaptadoras de host que citamos em nosso artigo suportam 300 MB/s por porta SAS e permitem uma implementação muito flexível da infraestrutura de armazenamento. Hoje, poucas pessoas vão se surpreender com portas externas e levar em conta o suporte para discos rígidos SAS e SATA. Todas as três placas usam a interface PCI-X, mas as versões PCI Express já estão em desenvolvimento.

Em nosso artigo, prestamos atenção às placas com oito portas, mas o número de discos rígidos conectados não se limita a isso. Com a ajuda de um expansor SAS (externo), você pode conectar qualquer armazenamento. Contanto que uma conexão de 4 vias seja suficiente, você pode aumentar o número de discos rígidos até 122. Devido ao custo de desempenho do cálculo das informações de paridade RAID 5 ou RAID 6, os armazenamentos RAID externos típicos não poderão carregar o largura de banda quad-lane suficiente, mesmo se um grande número de unidades for usado.

48300 é um adaptador de host SAS projetado para o barramento PCI-X. O mercado de servidores hoje continua a ser dominado pelo PCI-X, embora cada vez mais placas-mãe sejam equipadas com interfaces PCI Express.

O Adaptec SAS 48300 usa uma interface PCI-X a 133 MHz, proporcionando uma taxa de transferência de 1,06 GB/s. Rápido o suficiente se o barramento PCI-X não estiver carregado com outros dispositivos. Se você incluir um dispositivo de velocidade mais baixa no barramento, todas as outras placas PCI-X reduzirão sua velocidade para a mesma. Para este propósito, às vezes, vários controladores PCI-X são instalados na placa.

A Adaptec está posicionando o SAS 4800 para servidores e estações de trabalho de médio e baixo custo. O preço de varejo sugerido é de $ 360, o que é bastante razoável. O recurso Adaptec HostRAID é suportado, permitindo que você atualize para os arrays RAID mais simples. Neste caso, são os níveis de RAID 0, 1 e 10. A placa suporta uma conexão externa SFF8470 de quatro canais, bem como um conector SFF8484 interno emparelhado com um cabo para quatro dispositivos SAS, ou seja, temos oito portas em total.

A placa se encaixa em um servidor em rack 2U quando uma tampa de slot de perfil baixo é instalada. O pacote também inclui um CD com um driver, um guia de instalação rápida e um cabo SAS interno através do qual até quatro unidades do sistema podem ser conectadas à placa.

O player SAS LSI Logic nos enviou um adaptador host PCI-X SAS3442X, um concorrente direto do Adaptec SAS 48300. Ele vem com oito portas SAS que são divididas entre duas interfaces quad-lane. O "coração" da placa é o chip LSI SAS1068. Uma das interfaces destina-se a dispositivos internos, a segunda - para DAS externo (Direct Attached Storage). A placa usa a interface de barramento PCI-X 133.

Como de costume, a interface de 300 MB/s é suportada para unidades SATA e SAS. Existem 16 LEDs na placa controladora. Oito deles são LEDs de atividade simples e outros oito são projetados para relatar um mau funcionamento do sistema.

A LSI SAS3442X é uma placa de baixo perfil, portanto, cabe facilmente em qualquer servidor em rack 2U.

Observe o suporte de driver para Linux, Netware 5.1 e 6, Windows 2000 e Server 2003 (x64), Windows XP (x64) e Solaris até 2.10. Ao contrário da Adaptec, a LSI optou por não adicionar suporte para nenhum modo RAID.

Adaptadores RAID

O SAS RAID4800SAS é a solução da Adaptec para ambientes SAS mais complexos e pode ser usado para servidores de aplicativos, servidores de streaming e muito mais. Diante de nós, novamente, está uma placa de oito portas, com uma conexão SAS externa de quatro vias e duas interfaces internas de quatro vias. Mas se uma conexão externa for usada, apenas uma interface de quatro canais permanece das internas.

A placa também foi projetada para o barramento PCI-X 133, que fornece largura de banda suficiente até mesmo para as configurações RAID mais exigentes.

No que diz respeito aos modos RAID, o SAS RAID 4800 supera facilmente seu "irmão mais novo": os níveis RAID 0, 1, 10, 5, 50 são suportados por padrão se você tiver unidades suficientes. Ao contrário do 48300, a Adaptec investiu dois cabos SAS para que você possa conectar oito discos rígidos ao controlador imediatamente. Ao contrário da 48300, a placa requer um slot PCI-X de tamanho normal.

Se você decidir atualizar seu cartão para Adaptec Pacote avançado de proteção de dados, você poderá atualizar para modos RAID redundantes duplos (6, 60), bem como uma variedade de recursos de classe empresarial: unidade espelhada distribuída (RAID 1E), espaçamento a quente (RAID 5EE) e hot spare de cópia de retorno. O utilitário Adaptec Storage Manager possui uma interface semelhante a um navegador e pode ser usado para gerenciar todos os adaptadores Adaptec.

A Adaptec fornece drivers para Windows Server 2003 (e x64), Windows 2000 Server, Windows XP (x64), Novell Netware, Red Hat Enterprise Linux 3 e 4, SuSe Linux Enterprise Server 8 e 9 e FreeBSD.

snap-ins SAS

O 335SAS é um acessório de unidade SAS ou SATA de quatro unidades, mas deve ser conectado a um controlador SAS. Graças à ventoinha de 120 mm, as unidades serão bem refrigeradas. Você também precisará conectar dois plugues de alimentação Molex ao equipamento.

A Adaptec incluiu um cabo I2C que pode ser usado para controlar a sonda através de um controlador apropriado. Mas com drives SAS, isso não funcionará mais. Um cabo de LED adicional é projetado para sinalizar a atividade das unidades, mas, novamente, apenas para unidades SATA. O pacote também inclui um cabo SAS interno para quatro unidades, portanto, um cabo externo de quatro canais será suficiente para conectar as unidades. Se você quiser usar unidades SATA, precisará usar adaptadores SAS para SATA.

O preço de varejo de $ 369 não é barato. Mas você obterá uma solução sólida e confiável.

Armazenamento SAS

O SANbloc S50 é uma solução de classe empresarial de 12 unidades. Você receberá um gabinete de montagem em rack 2U que se conecta a controladores SAS. Este é um dos melhores exemplos de soluções SAS escaláveis. As 12 unidades podem ser SAS ou SATA. Ou representam uma mistura de ambos os tipos. O expansor integrado pode usar uma ou duas interfaces SAS de pista quádrupla para conectar o S50 a um adaptador de host ou controlador RAID. Uma vez que dispomos de uma solução claramente profissional, está equipada com duas fontes de alimentação (com redundância).

Se você já comprou um adaptador de host Adaptec SAS, pode conectá-lo facilmente ao S50 e gerenciar unidades usando o Adaptec Storage Manager. Se você instalar discos rígidos SATA de 500 GB, obteremos 6 TB de armazenamento. Se usarmos drives SAS de 300 GB, a capacidade será de 3,6 TB. Como o expansor está conectado ao controlador host por duas interfaces de quatro pistas, obteremos uma taxa de transferência de 2,4 GB / s, o que será mais que suficiente para um array de qualquer tipo. Se você instalar 12 unidades em uma matriz RAID0, a taxa de transferência máxima será de apenas 1,1 GB / s. Em meados deste ano, a Adaptec promete lançar uma versão ligeiramente modificada com dois blocos SAS I/O independentes.

O SANbloc S50 contém a função de monitoramento automático e controle automático da velocidade do ventilador. Sim, o dispositivo é muito barulhento, então ficamos aliviados em devolvê-lo do laboratório após a conclusão dos testes. Uma mensagem de falha de unidade é enviada ao controlador via SES-2 (SCSI Enclosure Services) ou via interface física I2C.

As temperaturas de operação para atuadores são de 5 a 55°C e para acessórios - de 0 a 40°C.

No início de nossos testes, obtivemos uma taxa de transferência máxima de apenas 610 MB/s. Ao trocar o cabo entre o S50 e o host controller Adaptec, ainda conseguimos chegar a 760 MB/s. Usamos sete discos rígidos para carregar o sistema no modo RAID 0. Aumentar o número de discos rígidos não levou a um aumento no rendimento.

Configuração de teste

Neste artigo, examinaremos o futuro do SCSI e veremos algumas das vantagens e desvantagens das interfaces SCSI, SAS e SATA.

Na verdade, a questão é um pouco mais complexa do que apenas substituir SCSI por SATA e SAS. O SCSI paralelo tradicional é uma interface testada e comprovada que existe há muito tempo. Atualmente, o SCSI oferece uma taxa de transferência de dados muito rápida de 320 Megabytes por segundo (Mbps) usando a moderna interface SCSI Ultra320. Além disso, o SCSI oferece uma ampla variedade de recursos, incluindo Command-Tag Queuing (um método de otimização de comandos de E/S para aumentar o desempenho). Os discos rígidos SCSI são confiáveis; em uma curta distância, você pode criar uma cadeia de 15 dispositivos conectados a um link SCSI. Esses recursos tornam o SCSI uma excelente opção para desktops e estações de trabalho de alto desempenho, incluindo servidores corporativos, até hoje.

Os discos rígidos SAS usam o conjunto de comandos SCSI e têm a mesma confiabilidade e desempenho que as unidades SCSI, mas usam uma versão serial da interface SCSI a 300 Mbps. Embora ligeiramente mais lenta que SCSI de 320 Mbps, a interface SAS é capaz de suportar até 128 dispositivos em distâncias maiores que o Ultra320 e pode expandir para 16.000 dispositivos por canal. Os discos rígidos SAS oferecem a mesma confiabilidade e velocidades de rotação (10.000-15.000) que as unidades SCSI.

As unidades SATA são um pouco diferentes. Onde as unidades SCSI e SAS se concentram em desempenho e confiabilidade, as unidades SATA as trocam em favor de aumentos maciços de capacidade e reduções de custos. Por exemplo, uma unidade SATA atingiu agora uma capacidade de 1 terabyte (TB). SATA é usado onde a capacidade máxima é necessária, como backup ou arquivamento de dados. O SATA agora oferece conexões ponto a ponto em velocidades de até 300 Mbps e supera facilmente a interface ATA paralela tradicional a 150 Mbps.

Então, o que acontecerá com o SCSI? Funciona muito bem. O problema com o SCSI tradicional é que ele está chegando ao fim de sua vida útil. SCSI paralelo a 320 Mb/s não funcionará muito mais rápido nos comprimentos de cabo SCSI atuais. Em comparação, as unidades SATA atingirão 600 Mb/s em um futuro próximo, enquanto a SAS planeja atingir 1200 Mb/s. As unidades SATA também podem funcionar com a interface SAS, portanto, essas unidades podem ser usadas simultaneamente em alguns sistemas de armazenamento. O potencial de maior escalabilidade e desempenho de transferência de dados excede em muito o do SCSI. Mas SCSI não vai desaparecer tão cedo. Veremos SCSI em servidores pequenos e médios por mais alguns anos. Como atualizações de hardware, o SCSI será sistematicamente substituído por drives SAS/SATA para obter conexões mais rápidas e convenientes.

Este artigo tem como objetivo explicar a diferença entre os tipos de disco rígido e ajudá-lo a fazer a escolha certa na hora de comprar um servidor dedicado.

SATA - Serial ATA

Atualmente, as unidades SATA são usadas na maioria dos computadores pessoais do mundo e em configurações de hardware de servidor econômicas. Em comparação com as unidades SAS e SSD, a velocidade de leitura e gravação das unidades SATA é visivelmente menor, mas elas são escolhidas devido à grande quantidade de informações armazenadas.

As unidades SATA são adequadas para servidores de jogos que não exigem informações frequentes de gravação e leitura. Também é aconselhável usar discos SATA para as seguintes finalidades:

• operações de streaming, como codificação de vídeo;
• armazéns de dados;
• sistemas de backup;
• servidores de arquivos volumosos, mas não carregados.

SAS - SCSI Anexado em Série

As unidades SAS são projetadas desde o início com cargas de trabalho corporativas e industriais em mente, o que tem um efeito positivo em seu desempenho. A velocidade de rotação das unidades SAS é duas vezes mais rápida que a SATA, portanto, elas devem ser escolhidas para tarefas sensíveis à velocidade e que exigem acesso multithread. Além disso, as unidades SAS (ao contrário dos SSDs) podem fornecer substituição de dados confiável e repetível.

Para hospedagem, as unidades SAS serão ideais, pois podem fornecer alta confiabilidade de armazenamento de dados. Além disso, os discos rígidos SAS são adequados para as seguintes tarefas:

• sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBD);
• Servidores WEB com alta carga;
• Sistemas distribuídos;
• sistemas que processam um grande número de solicitações - servidores de terminal, servidores 1C.

A única desvantagem das unidades SAS (como SSDs) é seu pequeno volume e alto preço.

SSD - Unidade de estado sólido

Recentemente, os SSDs tornaram-se cada vez mais populares. Um SSD não usa discos magnéticos para gravação, mas contém apenas chips de memória não voláteis, semelhantes aos usados ​​em unidades flash USB.

As unidades SSD não possuem partes móveis, o que garante alta resistência mecânica, consumo de energia reduzido e alta velocidade. No momento, as unidades SSD oferecem a maior velocidade de leitura e gravação possível, o que permite que sejam usadas para qualquer projeto de alta carga.

A principal desvantagem das unidades SSD é que elas são limitadas na quantidade de informações que podem ser regravadas na unidade. Da mesma forma, se o seu sistema substituir mais de 20 GB de dados por dia, esteja preparado para trocar a unidade SSD depois de um tempo. A propósito, o preço desses discos é maior que o de ambos os tipos acima.

Muitos CMS modernos ao gerar uma página geralmente exigem acesso simultâneo a vários arquivos no disco. É para trabalhar com esses sistemas que as unidades SSD são a escolha ideal. O uso de unidades SSD para sites ocupados é uma garantia de que você obterá a velocidade máxima de leitura de dados.

Por que SAS?

A interface Serial Attached SCSI não é apenas uma implementação serial do protocolo SCSI. Ele faz muito mais do que apenas portar recursos SCSI como TCQ (Tagged Command Queuing) sobre o novo conector. Se quiséssemos o máximo de simplicidade, usaríamos a interface Serial ATA (SATA), que é uma conexão simples ponto a ponto entre um host e um dispositivo final, como um disco rígido.

Mas o SAS é baseado em um modelo de objeto que define um "domínio SAS" - um sistema de entrega de dados que pode incluir expansores opcionais e dispositivos finais SAS, como discos rígidos e adaptadores de host (adaptadores de barramento de host, HBA). Os dispositivos SAS podem ter várias portas, cada uma das quais pode usar várias conexões físicas para fornecer conexões SAS mais rápidas (mais amplas), vários iniciadores podem acessar qualquer destino e comprimentos de cabo podem ser de até oito metros (para a primeira geração de SAS) versus um metro para SATA. É claro que isso oferece muitas oportunidades para criar soluções de armazenamento redundantes ou de alto desempenho. Além disso, o SAS suporta o SATA Tunneling Protocol (STP), que permite conectar dispositivos SATA ao controlador SAS.

O padrão SAS de segunda geração aumenta a velocidade de conexão de 3 para 6 Gb/s. Esse aumento de velocidade é muito importante para ambientes complexos onde é necessário alto desempenho devido ao armazenamento de alta velocidade. A nova versão do SAS também visa reduzir a complexidade do cabeamento, bem como o número de conexões por Gb/s throughput, aumentando o comprimento possível dos cabos e melhorando o desempenho dos expansores (zoneamento e auto-descoberta). Abaixo falaremos sobre essas mudanças em detalhes.

Velocidade SAS até 6 Gb/s

Para levar os benefícios do SAS a um público mais amplo, a SCSI Trade Association (SCSI TA) apresentou um tutorial sobre a tecnologia SAS na Storage Networking World Conference no início deste ano em Orlando, Flórida, EUA. O chamado SAS Plugfest, que demonstrou operação, compatibilidade e recursos SAS de 6 Gb/s, ocorreu ainda mais cedo em novembro de 2008. A LSI e a Seagate foram as primeiras a introduzir hardware compatível com SAS de 6 Gb/s no mercado, mas outros fornecedores também devem se atualizar em breve. Em nosso artigo, veremos o estado atual da tecnologia SAS e alguns novos dispositivos.

Funções e fundamentos do SAS

Fundamentos do SAS

Ao contrário do SATA, a interface SAS opera em uma base full duplex, fornecendo largura de banda total em ambas as direções. Conforme mencionado anteriormente, as conexões SAS são sempre estabelecidas em conexões físicas usando endereços de dispositivos exclusivos. Por outro lado, o SATA só pode endereçar números de porta.

Cada endereço SAS pode conter várias interfaces de camada física (PHY), permitindo conexões mais amplas via cabos InfiniBand (SFF-8470) ou mini-SAS (SFF-8087 e -8088). Normalmente, quatro interfaces SAS com um PHY cada são combinadas em uma interface SAS ampla que já está conectada ao dispositivo SAS. A comunicação também pode ser realizada por meio de expansores, que atuam mais como switches do que como dispositivos SAS.

Recursos como zoneamento agora permitem que os administradores associem dispositivos SAS específicos a iniciadores. É aqui que o aumento da taxa de transferência de 6 Gb/s SAS será útil, pois uma conexão de pista quádrupla agora terá o dobro da velocidade. Finalmente, os dispositivos SAS podem até ter vários endereços SAS. Como as unidades SAS podem usar duas portas, com um PHY em cada uma, a unidade pode ter dois endereços SAS.

Conexões e interfaces

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As conexões SAS são endereçadas por meio de portas SAS usando SSP (Serial SCSI Protocol), mas a comunicação na camada inferior de PHY para PHY é feita usando uma ou mais conexões físicas por motivos de largura de banda. O SAS usa codificação de 8/10 bits para converter 8 bits de dados em transmissões de 10 caracteres para recuperação de tempo, balanceamento DC e detecção de erros. Isso resulta em uma taxa de transferência efetiva de 300 MB/s para o modo de transferência de 3 Gb/s e 600 MB/s para conexões de 6 Gb/s. Fibre Channel, Gigabit Ethernet, FireWire e outros funcionam em um esquema de codificação semelhante.

As interfaces de energia e dados SAS e SATA são muito semelhantes entre si. Mas se o SAS tiver interfaces de dados e energia combinadas em uma interface física (SFF-8482 no lado do dispositivo), o SATA exigirá dois cabos separados. A lacuna entre os pinos de alimentação e dados (veja a ilustração acima) é fechada no caso do SAS, que não permite conectar um dispositivo SAS a um controlador SATA.

Por outro lado, os dispositivos SATA podem funcionar bem em uma infraestrutura SAS graças ao STP, ou no modo nativo se não forem usados ​​expansores. O STP adiciona latência adicional aos expansores, pois eles precisam estabelecer uma conexão, que é mais lenta do que uma conexão SATA direta. No entanto, os atrasos ainda são muito pequenos.

Domínios, expansores

Os domínios SAS podem ser representados como estruturas de árvore semelhantes a redes Ethernet complexas. Os expansores SAS podem funcionar com um grande número de dispositivos SAS, mas usam o princípio de comutação de circuitos, em vez da comutação de pacotes mais comum. Alguns expansores contêm dispositivos SAS, outros não.

O SAS 1.1 reconhece expansores de borda, que permitem que um iniciador SAS se comunique com até 128 endereços SAS adicionais. Em um domínio SAS 1.1, apenas dois expansores de borda podem ser usados. No entanto, um único expansor de fanout pode conectar até 128 expansores de borda, aumentando consideravelmente a capacidade de infraestrutura de sua solução SAS.

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Comparado ao SATA, a interface SAS pode parecer complicada: diferentes iniciadores acessam os dispositivos de destino por meio de expansores, o que implica estabelecer as rotas apropriadas. O SAS 2.0 simplifica e melhora o roteamento.

Lembre-se de que o SAS não permite loops ou vários caminhos. Todas as conexões devem ser ponto a ponto e exclusivas, mas a própria arquitetura de conexão é bem dimensionada.

Novos recursos do SAS 2.0: expansores, desempenho

Zonas expansoras e configuração automática

Expansores de limite (borda) e expansivos (fanout) praticamente permaneceram na história. Isso geralmente é atribuído a atualizações no SAS 2.0, mas o motivo são, na verdade, as zonas SAS introduzidas no 2.0, que removem a separação entre os expansores de borda e extensão. É claro que as zonas geralmente são implementadas especificamente para cada fabricante, e não como um único padrão da indústria.

Na verdade, agora várias zonas podem ser localizadas em uma infraestrutura de entrega de informações. Isso significa que diferentes iniciadores podem acessar destinos de armazenamento (armazenamentos) por meio do mesmo expansor SAS. A segmentação do domínio é feita por zonas, o acesso é feito de forma exclusiva.

Nos sistemas de computadores modernos, as interfaces SATA e SAS são usadas para conectar os principais discos rígidos. Como regra, a primeira opção é adequada para estações de trabalho domésticas, a segunda - servidores, para que as tecnologias não concorram entre si, atendendo a diferentes requisitos. A diferença significativa no custo e no tamanho da memória faz com que os usuários se perguntem como o SAS difere do SATA e procuram compromissos. Vamos ver se isso faz sentido.

SAS(Serial Attached SCSI) é uma interface serial para conectar dispositivos de armazenamento, desenvolvida com base em SCSI paralelo para executar o mesmo conjunto de comandos. Usado principalmente em sistemas de servidor.

SATA(Serial ATA) é uma interface de troca de dados serial baseada em PATA paralelo (IDE). É usado em casa, escritório, PCs multimídia e laptops.

Se falamos de HDD, apesar das diferentes características técnicas e conectores, não há diferenças cardinais entre os dispositivos. A compatibilidade unidirecional com versões anteriores torna possível conectar discos à placa do servidor por meio de uma e da segunda interface.

Vale ressaltar que ambas as opções de conexão também são reais para SSDs, mas a diferença significativa entre SAS e SATA nesse caso estará no custo do drive: o primeiro pode ser dezenas de vezes mais caro com um volume comparável. Portanto, hoje tal solução, se não rara, é suficientemente equilibrada e destina-se a data centers rápidos de nível corporativo.

Comparação

Como já sabemos, o SAS é usado em servidores, SATA - em sistemas domésticos. Na prática, isso significa que muitos usuários estão acessando o primeiro ao mesmo tempo e muitas tarefas estão sendo resolvidas, enquanto o último é tratado por uma pessoa. Assim, a carga do servidor é muito maior, portanto, os discos devem ser suficientemente tolerantes a falhas e rápidos. Os protocolos SCSI (SSP, SMP, STP) implementados no SAS permitem processar mais operações de E/S ao mesmo tempo.

Diretamente para HDD, a velocidade de acesso é determinada principalmente pela velocidade de rotação do fuso. Para sistemas de desktop e laptops, 5400 - 7200 RPM são necessários e suficientes. Assim, é quase impossível encontrar uma unidade SATA com 10.000 RPM (exceto para olhar para a série WD VelociRaptor, novamente projetada para estações de trabalho), e qualquer coisa maior é absolutamente inatingível. SAS HDD gira pelo menos 7200 RPM, 10000 RPM pode ser considerado o padrão e 15000 RPM é um máximo suficiente.

As unidades SCSI seriais são consideradas mais confiáveis ​​e possuem MTBF mais alto. Na prática, a estabilidade é alcançada mais devido à função de verificação de soma de verificação. As unidades SATA, por outro lado, sofrem de “erros silenciosos”, quando os dados são parcialmente gravados ou corrompidos, o que leva a setores defeituosos.

A principal vantagem do SAS também funciona para a tolerância a falhas do sistema - duas portas duplex que permitem conectar um dispositivo através de dois canais. Nesse caso, a troca de informações será realizada simultaneamente em ambas as direções, e a confiabilidade é garantida pela tecnologia Multipath I/O (dois controladores se asseguram e compartilham a carga). A fila de comandos marcados é construída até uma profundidade de 256. A maioria das unidades SATA tem uma porta half-duplex e a profundidade da fila usando a tecnologia NCQ não é superior a 32.

A interface SAS pressupõe a utilização de cabos de até 10 m de comprimento, podendo ser conectados até 255 dispositivos a uma porta através de expansores. O SATA é limitado a 1m (2m para eSATA) e só suporta conexão ponto a ponto de um dispositivo.

Perspectivas de desenvolvimento - qual é a diferença entre SAS e SATA também é sentida de forma bastante acentuada. A largura de banda da interface SAS chega a 12 Gb/s, e os fabricantes anunciam suporte para taxas de transferência de dados de 24 Gb/s. A última revisão do SATA parou em 6 Gb/s e não evoluirá nesse quesito.

As unidades SATA em termos de custo de 1 GB têm um preço muito atraente. Em sistemas onde a velocidade de acesso aos dados não é crítica, e a quantidade de informação armazenada é grande, é aconselhável utilizá-los.

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