速度翻倍 SAS 6Gb/s接口性能全揭秘

    多年来，Serial Attached SCSI（SAS）在企业级存储领域已逐步取代了老迈的SCSI。虽然SCSI是一个具有很多特性的并行总线技术，但SAS是一种串行互连架构，可以让企业用户以更为灵活的方式进行扩展和管理他们的存储系统。而第二代SAS则具有更高的性能，带宽增加了一倍，从3Gb/s的连接速度提高到了6Gb/s。

SAS 6Gb/s接口时代来临

    SAS并不仅仅是将SCSI接口串行化，更重要的是，SAS是点对点的结构，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。同时，比起传统的并行方式，串行传输方式可以有效的减少数据在传输时产生的电磁干扰，另外，SAS的电缆结构还可以节省空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。

    第二代SAS将外部接口速度由3Gb/s提高到了6Gb/s，传输速度更快，散热量却在降低，可靠性也更高。同时，可支持线缆长度也由第一代的8米提升到了10米（SATA仅为1米）。

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    与SATA不同的是，SAS可以工作在全双工模式下，提供充分的双向带宽。并且，SAS是通过建立物理连接使用的唯一设备地址，而相反的，SATA只能处理端口号。

    每个SAS地址可以由多个物理层，通过InfiniBand（SFF-8470）或mini-SAS线缆 (SFF-8087或-8088)建立广泛的联系，通常情况下，四个物理层SAS连接可使用一个路由连接到SAS设备。

SAS接口工作原理图

    SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。因为SAS驱动器的端口与SATA驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。

SAS接口工作原理图

　　SAS技术还有简化内部连接设计的优势，存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备，而SAS连接技术将可以通过共用组件降低设计成本。

    下图为摘自ww.scsita.org的相关资料，可以看到，SAS 2.0相对于SAS 1.0/1.1最大的区别就是外部接口速度，由3Gb/s提升到了6Gb/s。而此时，PCI-Express 1.0将成为系统瓶颈，因为较为流行的SAS卡都是基于PCI-Express 1.0 8x接口，其带宽仅为单向2Gb/s（250MB/s），所以所有即将面市的SAS 2.0标准的SAS卡一律基于PCI-Express 2.0标准，由于采用双向传输模式，其带宽可提升一倍，到4.0Gb/s。

SAS1.0和SAS2.0对比

    前面我们已经提到。SAS 1.0/1.1可支持8米长的线缆，而SAS 2.0可支持到10米，虽然提升的幅度并不十分明显，但长度的增加对线缆的要求变得更高，使数据传输变得更加的安全可靠。

SAS1.0同SAS2.0对线缆需求

MiniSAS 4X 连接器

    InfiniBand是目前屈指可数的SAS 2.0标准的连接器。

InfiniBand

价值对比

    上图企业用户比较常见的几种存储方式的对比。

● SAS 2.0控制器：LSI MegaRaid 9260-8i和9210-8i

    LSI MegaRaid 9260-8i

    从命名上来看LSI 9260-8i和9210-8i都属于LSI的“9200”系列，该系列最大的特点就是支持PCI-Express 2.0接口，并且支持Raid 6模式。

    LSI使用了两个内部的SFF-8087 MiniSAS连接器，每个连接器可连接4个SAS/SATA设备。同时，该卡使用半高设计，也可以安装在紧凑的2U服务器迹象中。

LSI 9260-8i SAS 2.0控制器

    为了满足SAS/600环境的要求，LSI完全重新设计了其架构。在Raid-on-Chip（RoC）体系结构是围绕一个LSI SAS2108芯片，其中包括PCI-Express 2.0 8x接口以及SAS/600接口。

    同时，这块Raid卡上还带有一个512MB DDR2-800的高速缓存，以及电池备份单元（BBU），可防止在突然断电的情况下丢失数据。

    根据LSI官方给出的数据，这款Raid卡可支持最大2875MB/S的数据吞吐量，峰值1800MB/S的写入性能。另外可支持Raid 0，1，5，6，以及10，50，和60。

    LSI MegaRaid 9210-8i

    LSI MegaRaid 9210-8i在PCB板型以及所支持的SATA接口数量上，与9260基本相同，但它并没有一个强大的Raid功能，只可支持Raid 5和6，同时并不带有高速缓存以及电池备份单元。

LSI MegaRaid 9210-8i SAS 2.0控制器

    接口方面，LSI 9210-8i同样采用了PCI-Express 2.8 8x接口。

● SAS硬盘简介

    Hitachi Ultrastar C10K300

Hitachi Ultrastar C10K300

    日立的Ultrastar C10K300是一款10000RPM、2.5寸企业级硬盘，采用SAS 6Gb/s接口，它是目前峰值数据吞吐量最大的硬盘，在64MB高速缓存的帮助下可达到341MB/S，目前有147GB和300GB容量。

    Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)

Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)

    Savvio 15K.2同样为2.5寸硬盘，其主轴转速为15000RPM，采用SAS 6Gb/s接口，配备16MB高速缓存。目前有73GB和147GB两款产品，其读/写寻道时间分别为3.2ms和3.5ms，数据吞吐量可达到307MB/S。

    Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)

Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)

    外观上Savvio 10K.3与上面的Savvio 15K.2十分相似，只是其主轴转速降低到了10000RPM，同样配备16MB缓存，并采用SAS 6Gb/s接口。

    Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)

Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)

    Cheetah 15K.7是一款3.5寸硬盘产品，希捷将其定位于高性能企业级硬盘，其主轴转速为15000RPM，同样采用SAS 6Gb/s接口及配备16MB缓存，但在数据吞吐量及访问时间上，都要优于Savvio系列。

    Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)

Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)

● 测试平台

测试平台介绍

● 测试结果与总结

延迟测试对比

带宽对比

I/O平均每秒处理能力

IOMeter Web服务器数据测试对比

    通过上面的测试，我们看到虽然性能的提升并不明显，但是别忘了，我们只使用单块硬盘进行测试，此时外部接口速度还不足以对其形成瓶颈，如果使用更多的硬盘呢？10块？20块？50块？这时性能的差距将会明显的被体现出来。

    全文总结：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。SAS接口做到了这4点的均衡，而SAS 2.0接口的出现，势必会在企业级领域中，将SAS推向一个新的高度。

原文地址:http://memory.zol.com.cn/148/1480019_all.html