Serial Attached SCSI (SAS)

以前我以為 SAS 跟 SATA 差不多,只是 SAS 會比較快,詳細了解下.真的差很多~~~ 冏

一開始大部分的人對於 SAS 速度有誤解,一般我們在討論 SAS 2.0 的速度是 6Gbs,但你可以看到 SAS HBA 或是 SAS JBOD,EBOD 的連接埠通常是 mini-SAS 或是 QSFP 的裝置,這些連接埠的速度都遠大於 6Gbs,為什麼呢!!!

• External Mini-SAS 支援4(4x)倍速 SAS 的外埠連接埠
• QSFP Quad Small Form-factor Pluggable 高密度四通道(4-channel) 的 Small Form-factor Pluggable (QSFP),支援每通道10Gb/s的速度。最高的速度可達 40-Gbit/sec

這是因為 SAS 的特別之處 “wide port”，一個 SAS port(4 Phy) 可以提供 4 條 narrow links (彼此都是獨立的),所以一個 SAS port(4 Phy) 可以提供 6Gbps (SAS 2.0) x4= 24Gbps =3GB/s x80% (8b/10b 編碼 20% 的 overhead) = 2.4GB/s , 通常 narrow links 是直接連接裝置,但我們也可以透過 One wide port 與 Expander 的骨幹頻寬連接方式.

圖片出自於 http://www.mindshare.com/files/resources/MindShare_SAS_Overview.pdf

整理一下:
narrow port -> 對應到一個 PHY 組成的埠 port (通常是接到 SAS / SATA HDD)
wide port -> 由 4 個 PHY 組成的埠 ports (通常是使用在 miniSAS 連接埠)

瞭解了速度我在再快速的認識一下什麼是 SAS (Serial attached SCSI) wiki – http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_attached_SCSI

Serial Attached SCSI (SAS) 使用 point-to-point serial protocol 點對點的協定做主機板與儲存裝置之間的資料做傳送,SAS 取代了之前的 Parallel SCSI (Small Computer System Interface :SCSI),協定, 指令集還是採取 SCSI command set,跟 SCSI 不同的是使用了序列 serial 方式做為傳送方式.

一個標準的 SAS (Serial Attached SCSI) 系統會由下列幾項組合而成:

• Initiator:
  Initiators 通常指提供主機板上的 SAS 連接埠或是一張外接 HBA (host bus adapter).
• Target:
  target 裝置可能為硬碟或是磁碟陣列.

圖片出自於 http://www.mindshare.com/files/resources/MindShare_SAS_Overview.pdf

Initiator / Target 在 wiki 上面定義或許對於非專業人士(我)看不是很懂,尤其關於 device-service 以及 task-management 的關係,大概可以把這兩者關係想成需求端 (Initiator) 和提供端 (Target) 的關係.

• Service Delivery Subsystem:
  通常連接 initiator 與 target 兩端時沒有 expanders(後面有解釋) 或是 backplanes(背板) 的時候是指連接 initiator 與 target 兩端的線材.
• Expanders:
  因為 SAS 的特性,可以在單一的 initiator 埠,連接多個 SAS End device 靠的就是 Expanders 的幫忙.

SAS是由3個型別協定所組合而成,每一種所使用的時機皆不一樣需依據當時連線的裝置使用相對應的協定來進行資料傳輸.

• 序列 SCSI協定 Serial SCSI Protocol (SSP) — 支援 SAS disk drives.
• SCSI 通道協定 Serial ATA Tunneling Protocol (STP) — 支援 SATA disks.
• SCSI 管理協定 Serial Management Protocol (SMP) — 管理 SAS Expanders.

Expander
在 SAS 裡面有一個是很重要的就是 Serial Attached SCSI Expanders (SAS Expanders) ,它可以讓 SAS 同時與多個 SAS devices 做溝通. Expanders 包含 2 個或是多個外部 expander-ports. 每一個 expander 裝置包含至少一個 SAS Management Protocol target port 做管理.
Expander 如同網路架構下的網路 switch 裝置,透過 switch (Expander) 可以讓多個系統同時連接.

SAS expander 有兩種; edge expander 與 fanout expander

• edge expander
  允許的裝置定址上限是 255 SAS addresses, 可以讓 SAS initiator 連接額外的裝置,但 edge expander 的使用上限是 2 個,如果還需要更多的裝置時,則需要使用 Fanout expanders 來解決這個上限問題.
  一般我們常用的是 edge expander ,如 LSI Expander 的 LSI SAS3x40 ( 40 port 12Gb/s SAS Expanders) – http://www.lsi.com/products/sas-expanders/pages/default.aspx
• fanout expander
  連接上限是 255 個 edge expanders, 就可以讓更多的 SAS 裝置可已被定址.

圖片出自於 http://www.mindshare.com/files/resources/MindShare_SAS_Overview.pdf

我們來看一下實際的列子:

• LSI 9212-4i4e (6Gb/s SAS 頻寬)
  Narrow Port (one lane), 600 MB/s , Wide Port (four lanes), 2400 MB/s
• LSI 9341-4i (12Gb/s SAS 頻寬)
  Narrow Port (one lane), 1200 MB/s , Wide Port (four lanes), 4800 MB/s
• LSI SAS3x40 SAS Expander(12Gb/s SAS x40 phy)