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SAS:取代并行SCSI的不二选择

51CTO.com  陆峰丨2006-10-11 13:41 标签:SAS 服务器配件 

【51CTO专家特稿】作为一种新的存储接口技术,SAS不仅在功能上可与Fibre Channel媲美,还具有兼容SATA的能力,因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。

关于SAS和SATA与上一代存储互联比较的文章比比皆是。在此,我们对三种最普遍的企业级和接近企业级的磁盘连接协议的数据吞吐能力进行比较,它们是Ultra 320 SCSI、SAS和SATA。SAS和SATA的性能优势,及其连接性、可扩展性和未来长远的发展路线,使它们成为许多新系统的首选。

配置与规格

当前的许多系统将Ultra 320并行SCSI用于引导驱动器、本地数据存储和尺寸适度的外部磁盘阵列。今后两年出现的系统将会采用SAS磁盘用于引导驱动器、本地数据存储和从小到大尺寸的外部磁盘阵列。SATA使用了同样的SAS基础设施架构,并以相对较低的成本增加了大量的存储容量。

存储子系统性能的两个主要衡量标准是数据吞吐量和输入/输出速率。数据吞吐量通常用MB/s表示,测量最大限度的持续不变的数据速率。通常,最大数据速率可以通过纯读或纯写操作的顺序数据流检测到,数据块的大小为64KB或更大。输入/输出速率是系统每秒钟能够完成的输入/输出的最大值。最大输入/输出速率通常也是通过或读或写操作的顺序数据流进行测量,而且数据块的大小为单一扇区的大小,或者是512个字节。

来自用户应用程序的输入/输出大多是随机的,也就是要求数据在磁盘的不同位置上跳动。由于一次随机的输入/输出包括移动磁盘的磁头(寻道时间)、等待磁盘主轴转动到正确的位置(旋转等待),以及需要移动数据的时间,随机输入/输出将不会产生在顺序输入/输出的吞吐量级别。磁盘驱动器、RAID控制器和磁盘系统中的数据高速缓冲区,能够减轻随机寻址的影响,但是不能完全消除。跨多个磁盘传播数据量,以及只使用磁盘的一部分来存储数据是增加随机输入/输出吞吐量的一种通用技术。拥有增强连接性的SAS和SATA允许使用比并行SCSI大的容量,并拥有较高的随机吞吐量性能。

性能变化

连接性与性能和并行Ultra 320解决方案是紧密联系在一起的。控制器一般拥有一个或两个SCSI通道,每个通道支持的最大速率为270MB/s。每个通道能够链接1~15台设备,共享270MB/s的带宽。在Ultra 320 SCSI执行中的性能变化是有限的,并且可能来自于磁盘数量(每个通道1~15个)、操作模式(Ultra 320、Ultra160、Ultra2等)、PCI-X总线带宽和频率。

SAS和SATA是串行点到点连接,连接性与性能分离,并可以根据每个系统的要求,单独进行优化。性能变化可能来自于:磁盘数量(每个控制器最多126个,每个域最大为16K);操作模式(SAS 3Gb/s、SATA 1.5Gb/s、SATA 3Gb/s);与系统内存的连接带宽、PCI-Express或PCI-X总线带宽和频率;如果使用了扩展器,性能变化可能来自控制器与磁盘之间的连接带宽。

连接性的变化范围可以通过控制器、扩展器和磁盘的拓扑结构进行管理,可以达到活动组件支持的最大寻址数量。高度可用的并行SCSI、SAS与SATA存储子系统是采用各种RAID控制器和保护级别、控制器的冗余路径和故障恢复进行构建的。SAS通过支持到达磁盘驱动器的冗余路径来增强可用性。

对于一个在SAS上以780MB/s吞吐量为目标的系统,需要以下配置:至少是x4 SAS 1.0链接到磁盘;PCI Express x4、PCI-X 133MHz或更好的主机端链接;至少13个2.5英寸磁盘,或者至少9个3.5英寸磁盘,并且这些磁盘能够在任何多个不同的拓扑结构中,通过一个或多个扩展器进行附加。

磁盘性能数据

目前,企业级磁盘以两种板型因子提供。板型因子对最大可持续数据吞吐量具有显著影响。对于Ultra320和SAS来讲,一个3.5英寸盘一般支持90MB/s的可持续吞吐量。一个2.5英寸Ultra320或SAS磁盘将支持60MB/s的可持续吞吐量。当我们关注SATA磁盘时,该值会更低。一个3.5英寸的SATA磁盘将支持大约60MB/s的可持续吞吐量,2.5英寸磁盘支持高达45MB/s的可持续吞吐量。这些吞吐量数字假定为一个顺序数据流,并且不受轴转速的影响。对于随机输入/输出,支持的数据速率完全不同,受转速、磁盘行程(配置用于该卷的磁盘容量大小)、输入/输出尺寸和输入/输出排队数量的驱动。但是,持续的顺序吞吐量设置了每个磁盘期望得到的上限。

发展蓝图

SAS的优势主要体现在:灵活性,可以兼容SATA,为用户节省投资;扩展性,一个SAS域最多可以直连16384个设备;性能卓越,点对点的架构使性能随端口数量增加而提高;更合理的电缆设计,在高密度环境中提供更有效的散热。衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标,即性能、可靠性、可扩展性和成本。光纤通道是最早出现的串行化存储技术,可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要,但是价格居高不下;SATA硬盘成本倒是降下来了,但主要是用于近线存储和非关键性应用,但在性能等方面差强人意;SAS应该算是个全才,可以支持SAS和SATA磁盘,很方便地满足不同性价比的存储需求,是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。

新的串行SCSI接口正处于发展初期,并将在今后几年内在连接性和性能方面不断发展。一些SATA解决方案正在形成,已经出现了具有3Gb/s串行链接速率的SATAⅡ。不久以后,SATA配置将能够支持1.0GB/s以上的速率。SAS和SATA将随着性能、连接性和管理能力的提高,得到进一步发展。


作者简介

陆峰,LSI存储元器件客户经理。2003年加入LSI北京代表处,负责中国区存储元器件的销售工作,致力于OEM伙伴的合作与服务,并积极拓展渠道建设和市场推广。


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