6Gb/s SAS 部署推進(jìn)存儲技術(shù)飛速發(fā)展

6Gb/s SAS 市場(chǎng)最新信息

        6Gb/s SAS 市場(chǎng)正處于全面發(fā)展的鼎盛時(shí)期。服務(wù)器主板紛紛采用 6Gb/s SAS 器件或 RAID 控制器。支持 SATA 和 SAS驅動(dòng)器連接增量擴展的 SAS 擴展器在系統和驅動(dòng)器存儲設備領(lǐng)域獲得大量部署。SAS 可保護原有中間件投資，正快速改變主流服務(wù)器市場(chǎng)，并上升為領(lǐng)先的企業(yè)存儲互聯(lián)技術(shù)。從 3Gb/s SAS到 6Gb/s SAS 的演進(jìn)還在不斷發(fā)展，并新增了標準化分區和擴展器發(fā)現等增強型企業(yè)級功能。新添加的改進(jìn)功能將有助于開(kāi)辟全新的市場(chǎng)和應用領(lǐng)域，從而推動(dòng) SAS 進(jìn)一步向高可用性存儲解決方案方向發(fā)展。

企業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展

        “自加密驅動(dòng)器 (SED)”和“端對端數據保護”（即通常所說(shuō)的 T10 DIF）等增強技術(shù)雖然并非 SAS 所獨有，但正通過(guò) 6Gb/s SAS 組件和產(chǎn)品的大量部署而加速推廣。此外，不同來(lái)源的高容量 SAS 驅動(dòng)器憑借其在分層存儲環(huán)境中的架構優(yōu)勢也將對企業(yè) SATA 驅動(dòng)器提出挑戰?？傊?，SAS 具備的這些優(yōu)勢以及寬廣的產(chǎn)品選擇面必然會(huì )持續支持 SAS 的進(jìn)一步發(fā)展。

        SAS 除了作為基本的服務(wù)器存儲連接技術(shù)之外，驅動(dòng)器的外形大小、產(chǎn)品豐富性、高可用性、與 SATA 的共存性以及價(jià)位優(yōu)勢等因素都有助于 SAS 成為外部 NAS 或 SAN 連接型存儲子系統的重要選擇方案，而這部分細分市場(chǎng)此前一直由光纖通道 (FC) 驅動(dòng)器所占據。向外部子系統領(lǐng)域的發(fā)展使 SAS 成為多種云和分層存儲環(huán)境中外設連接功能的首選技術(shù)。

性能擴展

        顯然，性能是 6Gb/s SAS 的重要優(yōu)勢。性能改善不僅體現為傳輸速率翻倍，更體現在協(xié)議和架構方面的改進(jìn)。此外，第二代 SAS 產(chǎn)品的時(shí)延顯著(zhù)縮短，這主要歸功于各種器件和組件的驅動(dòng)器、固件和硬件性能的大幅提升。6Gb/s SAS RAID 控制器可輕松支持 200 個(gè)乃至更多驅動(dòng)器，還能提供超過(guò) 2.5GB/s 的 RAID 連續帶寬性能，從而全面超越 3.0Gb/s 的讀寫(xiě)吞吐量。

        此外，如前所述的擴展器發(fā)現等架構增強性能可減少主機軟件工作開(kāi)銷(xiāo)，并將發(fā)現功能分配由擴展器網(wǎng)絡(luò )承擔，從而大幅減少配置大中型 SAS 所需的消息發(fā)送流量。

        第一代 SAS 使供應商能在多用戶(hù)多處理系統以及采用虛擬機的系統中進(jìn)行磁盤(pán)驅動(dòng)器分區。不過(guò)，這種早期方案受到廠(chǎng)商技術(shù)的制約。6Gb/s SAS 可通過(guò)擴展器和 SAS 開(kāi)關(guān)設計為驅動(dòng)器分區提供標準化機制。SAS 開(kāi)關(guān)其實(shí)就是用于可擴展 SAS 部署的專(zhuān)業(yè)化擴展器實(shí)施方案，可改進(jìn) SAS 存儲的整體可擴展性、可服務(wù)性、可管理性以及可用性。

 
圖1—用于在 SAS 連接主機之間共享多擴展器存儲單元的 SAS 開(kāi)關(guān)

        6Gb/s SAS 的高傳輸速率與通過(guò) SAS 開(kāi)關(guān)實(shí)現的整合端口帶寬功能完美結合，可為我們帶來(lái)一款可共享的低成本存儲系統，從而實(shí)現出色的性能水平。以下介紹的有效傳輸速率會(huì )根據不同實(shí)施方案而有所差異，同時(shí)也受到主機服務(wù)器、CPU、SAS HBA/控制器、JBOD 供應商以及 HDD 的影響，尤其會(huì )受到用于支持中等構建水平所需的 SAS 鏈路數量的影響。

 

圖2—采用 SAS 開(kāi)關(guān)的共享存儲實(shí)施方案中的 6Gb/s SAS 性能水平

測試設置：

6 個(gè)服務(wù)器（每個(gè)主機 2 個(gè) HBA）連接到 4 個(gè) JBOD 對，每個(gè) JBOD 對有 24 個(gè) HDD，采用 SAS開(kāi)關(guān)。
o 多個(gè)白盒服務(wù)器，帶單部 Intel Xeon® 5520
o 多個(gè) 6Gb/s SAS HBA
o 多個(gè) 6Gb/s SAS JBOD（4 個(gè) JBOD 對）
o 一部 6Gb/s SAS 開(kāi)關(guān)
o IOmeter 2006，客戶(hù)端/服務(wù)器配置
o IO 隊列深度為 8

結果：

（性能受連接至 JBOD 的共享 SAS 端口數量的影響）
  突發(fā)最大值—9600 MB/s
  理論最大值（考慮系統開(kāi)銷(xiāo)）：8,400-8,600 MB/s
  7,820 MB/s 的讀取速度
  8,069 MB/s 的寫(xiě)入速度

        這些共享存儲系統廣泛應用于數據庫、數據倉庫、交換服務(wù)器、預/后視頻處理/制作、媒體流、安全、科學(xué)分析和安防監控等領(lǐng)域。這種高性能數據共享模型能以相當低的價(jià)位為商業(yè)解決方案帶來(lái)真正的企業(yè)級功能。

低時(shí)延 SAS 支持非易失性存儲

        當然，性能對支持 SSD 等新型低時(shí)延存儲設備至關(guān)重要。SSD 作為數據緩存技術(shù)被廣泛采用，正成為整個(gè)分層存儲鏈中的重要組成部分。無(wú)論是數據庫應用還是數據挖掘、數據倉庫、視頻制作、流媒體還是各種其它低時(shí)延應用，非易失性存儲器解決方案都能在極高的工作負載要求下改進(jìn)系統的響應時(shí)間。

        如前所述，我們已經(jīng)做了大量工作對 SAS 性能進(jìn)行提升，并降低了協(xié)議時(shí)延。SSD I/O 性能通常由通道數量以及 NAND 組件自身時(shí)延所決定。即便如此，SAS 供應商仍在為進(jìn)一步降低 SAS 時(shí)延而加大投入，以確保在后續低時(shí)延存儲解決方案中不會(huì )出現時(shí)延瓶頸。

        HBA 控制器解決方案對軟件和固件進(jìn)行了調節，能夠充分發(fā)揮低時(shí)延驅動(dòng)器 (SSD) 的優(yōu)勢，從而將 RAID 5 I/O 的性能從 20 萬(wàn)次隨機 IOPS 提升到超過(guò) 45 萬(wàn)次的水平。

        隨著(zhù)平均響應時(shí)間已降至不到 200 微秒，在目前的 6Gb/s SAS 技術(shù)下，已完全可以推出針對 1K 隨機讀取工作負載且超出 1M IOPS 的系統。

        以下給出的性能圖展示了 SAS I/O 的現有性能以及性能發(fā)展的保守估計，所有這些優(yōu)勢都可確保 SAS 繼續成為 HDD、SSD 和其它非易失性存儲解決方案的前沿存儲架構技術(shù)。

 
圖 3—6Gb/s SAS 可為低時(shí)延 (SSD) 存儲設備提供業(yè)界最佳性能

        SCSI 在滿(mǎn)足業(yè)界性能要求的同時(shí)還繼續保持業(yè)經(jīng)驗證的企業(yè)級 SAS 技術(shù)優(yōu)勢，這將有助于保持 SCSI 在新型存儲架構領(lǐng)域的前沿地位。

拓撲冗余 (Topology to spare)

        隨著(zhù)數據創(chuàng )建和保存需求的不斷提升，以及標準化分區和發(fā)現技術(shù)對 6Gb/s SAS 可擴展性的改進(jìn)，高效連接存儲支架之間的存儲設備通常需要更長(cháng)的連接距離，同樣，在物理存儲部署選項中提供更高靈活性也需要較長(cháng)的連接距離。

        為了解決上述問(wèn)題，可使用有源銅線(xiàn)延長(cháng) SAS 互連產(chǎn)品之間的連接距離，連接長(cháng)度可超過(guò) 20 米。近期舉辦的 SAS 插拔大會(huì ) (plugfest) 活動(dòng)證實(shí)：大型系統構造采用多條有源線(xiàn)纜在 8 個(gè)分離擴展器組成的網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行串聯(lián)，即使連接距離長(cháng)達 100 米也能確保系統的可靠性。這種技術(shù)為 SAS 服務(wù)器和子系統提供了更長(cháng)的連接距離，顯著(zhù)改變了解決方案的格局，從而能夠更好地滿(mǎn)足結構擴展的需求。

        隨著(zhù)連接距離的進(jìn)一步擴大以及擴展選項的進(jìn)一步豐富，SAS 已成為有效的主機互連選擇。這些使用案例對距離的要求雖然不是很高，但需要具備同類(lèi)最佳的性能，而且要實(shí)現 DAS 的低成本和簡(jiǎn)便性。因此 SAS 可在眾多不同市場(chǎng)中與 iSCSI 和 FC 展開(kāi)有效的競爭。

不斷前進(jìn)……
SAS 幾乎在所有企業(yè)存儲領(lǐng)域都站穩了腳跟。增強型的企業(yè)功能已將 SAS 從設備連接方案轉變?yōu)橐环N重要的存儲互連結構，可在分層存儲解決方案中發(fā)揮重要作用。

新一代 SAS 設備將隨著(zhù)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步提升性能和擴展性，將實(shí)現：12Gb/s 的傳輸速率；光學(xué)連接和有源銅線(xiàn)連接；可提升系統可用性和可服務(wù)性的布線(xiàn)管理；實(shí)施多端口 SAS 以為部署高級 SSD 解決方案的系統構建人員增加可用的系統帶寬。

雖然存儲技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向還不明確，但 SAS 將繼續推進(jìn)高級存儲架構的發(fā)展，同時(shí)保護原有投資。SCSI 和 SAS 技術(shù)不僅沒(méi)有被無(wú)數次的市場(chǎng)變革所淘汰，而且還會(huì )繼續快速向前發(fā)展。這種由技術(shù)改進(jìn)和完善的發(fā)展策略作為堅實(shí)后盾的強韌生命力已成為 SCSI/SAS 的重要特質(zhì)，并且在可預見(jiàn)的未來(lái)還將一如既往地繼續保持這一優(yōu)勢。