串行连接

发展历史

　　2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI逻辑、Maxtor和Seagate联合宣布成立SAS工作组。

　　在2003年的CEBIT大会上，惠普和希捷 早已推出了SAS界面的硬盘样品。当时，英特尔和Emulex也表示，将计划开发支持SAS和SATA界面的处理器。去年11月，Adaptec也推出了SAS控制器出样，新品的平均数据带宽为3Gbps，峰值带宽达5Gbps。

　　未来，第二代和第三代的SAS界面将提供6－12Gbps的数据带宽，并支持HostRAID。

　　现在开发SAS架构的存储设备企业包括希捷、前迈拓、LSI Logic和Adaptec等。

性能

　　代SAS的数据吞吐能力达到3Gbps，为了紧跟不断增长的微处理器速度和越来越的应用需求，其后续几代速度将逐级加大直至12Gbps。另外，SAS采用多路点对点连接，支持容错性设计。

　　SAS的全双工、点对点设计实现了多服务器（initiators）与高性能SAS目标设备之间的同步主动连接。设备在同一时间内能够以双方向传输数据，有效地使链接的可利用带宽得到双倍加强。窄端口允许单路串行链接，而宽端口则支持多路链接，获得面向8路SAS或SATA目标的合计带宽，将总带宽提高到24Gbps（见图1）。

　　通过多个PHY的结合创建宽端口，支持大型SAS拓扑中对带宽的显着需求。和SCSI一样，SAS的命令队列包含256个不同的队列组合方式，可提供独特的智能数据处理功能，如head-of-queue和out-of-order队列。这些队列功能在企业应用中起着关键作用，允许一个系统在接口内对命令进行重新组织和优化。

　　由于使用更先进的线缆，SAS更可用于构建大型高性能拓扑。SAS摒弃了用于信号传输的68针宽型带状线缆和供电电缆，代之以一根长达8米的瘦型4线SAS线缆。这种紧凑式设计加强了机箱中的空气流通，并简化了设备的热插拔连接。

　　灵活性

　　SAS的关键优势之一在于其背板设计和协议接口，允许在同一系统中同时使用SAS和SATA硬盘。虽然这两种硬盘通常被用于不同应用，但许多企业用户可能需要兼而用之。这种混合匹配不同类型硬盘的能力将使系统集成商和最终用户都大受裨益。

　　SATA硬盘专为成本有效性存储而设计。为达到经济实用的目的，SATA硬盘采用较低的转速（通常为7200rpm）和平均无故障工作时间（即MTBF－Mean Time Between Failure），因而成本也比较低。因此，此类硬盘倾向于在事务性处理少、数据可用性非关键指标的应用中被采用。

　　另一方面，SAS硬盘则是专为高性能、高可靠性应用而设计的。SAS硬盘工作于更高的转速（10,000到15,000 rpm），配备旋转震动补偿以保证数据准确度，因此具有更高的可靠性。SAS硬盘将被使用于数据量大，数据可用性极为关键的应用中。

　　由于SATA连接器信号是SAS信号的一个子集，SATA硬盘与SAS控制器是全兼容的 – 包含在SAS中的SATA隧道协议（STP）可将SATA命令传递到SATA硬盘。而且，由于SAS连接器设计采用单一统一背板，在一个系统使用两种类型的硬盘就变得极为简单。这种兼容能力减少了存储设计的成本和复杂性，使设计选项变得更加多样化。

　　SAS-SATA兼容能力还允许系统集成商使用通用连接器和电缆来设计混合存储系统。在同一系统中安装或升级SATA或SAS硬盘简单到仅需将一种类型的硬盘换成另一种 – SAS背板连接器可同时接纳SAS和SATA硬盘。由于SAT

　　A背板连接器只能连接SATA硬盘，因此，带SAS连接器的背板将具备更好的设计灵活性。

　　SAS向下兼容前代 SCSI 软件和中间件的能力同样使其可轻松地将原有部件、主机和硬盘融合到新的SAS拓扑中，无需启动新的培训，花费集成成本，或对原有软件进行修正。

　　扩展性

　　并行总线的扩展能力由于其共享连接通道而受到限制，即使通过多台服务器（initiators）增加总线数量也无助于扩展这种受限制的能力。SAS则利用扩展器硬件担当其交换设备简化大型外部存储系统的配置。这种扩展器硬件帮助实现了灵活的存储拓扑，可混接16,256块SAS/SATA硬盘。SAS扩展器硬件的功能就像一台用来简化大型系统配置的交换机。该系统通过最小化潜伏时间得到扩展，而将带宽留给增大的工作负载。

　　例如，一个扇出型SAS扩展器能够连接多达128块设备，包括以窄链或宽链形式连接的服务器（initiators）、SAS/SATA硬盘和其它SAS边缘扩展器。这些额外的边缘扩展器同样也能连接其它主机和硬盘，提供额外的连接节点。包含于SAS的SCSI管理协议(SMP)被用于管理拓扑中的这些点对点连接（见图2）。

　　可靠性

　　多主机（initiators）模式长久以来一直被企业计算环境所采纳，即为多台主机或主机总线适配器（HBA）-- 或两者兼而有之 -- 提供硬盘访问，保证在一台设备出现故障时能继续访问数据。但是，在并行技术配置下使用多主机无法消除可阻断硬盘访问的单点故障问题。而使用SAS则可利用双端口化的硬盘来构建高可用系统，消除任何单点故障。

　　另外一种利用SAS提高系统容错能力的途径是使用扩展器将多个硬盘连接到多台主机服务器，以此维持对众多硬盘的并发操作。命令向下传达到一条链路，而数据通过另一个连接上的链路返回，进一步加大了系统的容错。

　　利用SAS扩展器的功能，结合双端口SAS硬盘和带双端口适配器的SATA硬盘，用户很容易设计具有容错能力的冗余系统。2.5英寸双端口SAS硬盘连同标准的3.5英寸硬盘一起可实现全容错的系统设计，在计算密度越来越高的应用中从容应对全新技术挑战。这种可扩展和可靠的连接结构可用于组建支持多节点集群的企业级拓扑，实现在关键任务应用中极其重要的自动故障切换和负载均衡

特点

　　串行SCSI是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。具有以下特点：

　　1、简便的线缆连结：

　　更细的电缆搭配更小的连接器；

　　2、更好的性能：

　　点到点的技术减少了地址冲突以及菊花链连结的减速；

　　为每个设备提供了专用的信号通路来保证的带宽；

　　全双工方式下的数据操作保证最有效的数据吞吐量；

　　3、更好的扩展性：

　　可以同时连结更多的磁盘设备。

　　由于串行SCSI（SAS）是点到点的结构，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽。SAS的电缆结构节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。一般情况下，较大的并行电缆会带来电子干扰，SAS的电缆结构可以解决这个问题。此外SAS结构有非常好的扩展能力，最多可以连接16384个磁盘设备。

　　串行SCSI（SAS）硬盘使用与S-ATA相同的接口，但是使用较多的信号，因此SAS硬盘不能与S-ATA硬盘控制器连结。SAS是通用接口，支持SAS和S-ATA，SAS控制器 可以支持SAS和SATA磁盘。S-ATA使用SAS控制器的信号子集，因此SAS控制器支持S-ATA硬盘。

　　初期的SAS硬盘使用2.5英寸封装，这样可以使机架服务器支持更多的硬盘，现在已经有厂商推出标准3.5英寸的SAS硬盘；初期产品的转速是10000RPM，而现在15000RPM的产品也已经问世。SAS硬盘与相同转速的SCSI硬盘相比有相同或者更好的性能。串行接口减少了线缆的尺寸，允许更快的传输速度，SAS硬盘传输数据可以达到3.0Gbit/sec。

　　每个SAS电缆有4根电缆，2根输入2根输出。SAS可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。