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技术分析 存储系统-SCSI规格的发展之路

王朝other·作者佚名  2008-06-01
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从Ultra320 SCSI走向SAS

这些年来,SCSI一直都是高端存储系统的主要接口规格,拥有远高于ATA的市场定位。正如同由并行ATA迈向串行ATA,SCSI规格也开始从并行走向串行接口,这就是Serial Attached SCSI(串行连接SCSI,SAS)。

Ultra 640和Ultra 1280大势已去

去年3月,SCSI商业协会(SCSITA,SCSI Trade Association)进行投票,决议停止Ultra640 SCSI的发展,全力推动SAS成为Ultra320的后继规格,同时ANSI中负责SCSI规格的T10审议委员会也将Ultra640从既定时程表中予以移除。这意味着,Parallel SCSI的发展正式走向了终点,而预定中对应SPI-5(SCSI Parallel Interface)的Ultra640以及SPI-6的Ultra1280,从此就成为供后人凭吊的历史陈迹。

由于并行总线在提升数据传输率上会遭遇众多技术上的限制、如时钟信号偏移(Clock Skew)和串音(Cross Talk)等状况,以及面临连接众多高速装置的环境下会有带宽不足的问题,串行总线以及点对点的拓扑架构,自然就成为技术上的趋势。虽然Ultra320已经导入了众多技术上的改进,尤其在AAF等讯号补正技术上耗费不少心力,但是迈向Ultra640依然是极为困难的工作,这些都是因为并行接口的种种限制。在这些背景下,SCSI自然必须走向串行化接口。另外,由于SCSI的应用多为连接大量装置的环境,点对点的拓扑架构,就可以大幅提升多任务作业下的效率。

与SATA兼容并蓄的SAS

由于SAS工作小组刚成立时,SATA规格已经进入了发展阶段,所以SAS就顺理成章的引进其成果,采用相同的实体传输媒介,但是却跳过SATA第一代的150MB/s,直接采用第二代300MB/s的规格。在未来的SAS 2.0,理论带宽将提升至600MB/s。另外,除了连线及接头相同,SAS更进一步的达成与SATA的通讯协议兼容性,透过STP(SAS Tunneling Protocol)通讯协议,SATA装置可与SAS混合使用,两者同时存在于同一个存储系统中。根据SCSITA的看法,需要着高度效能及可靠性需求的应用,就采用效能及规格较好的SAS硬盘,而不需要效能却需要高容量的需求,就使用高容量且较便宜的SATA硬盘,大幅提升存储系统规划的弹性,降低整体成本。

由于SCSI通讯协议就已经支持全双工传输模式,所以SAS所采用的SSP(Serial SCSI Protocol)通讯协议就可直接发挥点对点实体接线、传送接收线路独立所赋予的潜力,而SATA受限于昔日ATA通讯的限制,在AHCI规格及支持驱动程序普及前,均无法做到此点。换言之,SAS可达成600MB/s的全双工理论传输频宽。

SAS在频宽的扩充性亦远胜于SATA,可透过多组线路并连(Wide Port)达成更高的带宽。所以,这也意味着无论是单一硬盘或是外部的扩张器(EXPander),都可透过实作多组实体连接端口进行带宽聚集(Bandwidth Aggregation)提升带宽。假如SAS控制卡上拥有8组实体接头,而且均共享相同的SAS地址,就可达成半双工2400MB/s、全双工4800MB/s的理论尖峰带宽。HP目前已经提出对应SAS 1.1的4x内接用背板接头规格。SAS直接沿用InfiniBand的4x接头及线路做为外接设备连接(Box-to-Box)规格,可视需求选择1至4条线路。值得注重的是,目前SAS硬盘均有2组连接埠,却各自有独立的SAS地址,所以并不能作为带宽聚集之用,但可分别接续至不同的控制卡或扩张器,实作主控器或实体线路发生错误时的备援机制。事实上,对单台硬盘机而言,实作带宽聚集并无明显用处,这种设计是非常合理的。

为了大幅扩充装置支持数量,和SATA II的Port Multiplier类似,SAS定义了Expander做为扩充装置数量的标准设备、分为直接连接装置最高128个的Edge Expander及连接最多128个Edge Expander的Fanout Expander,单一SAS网域(Domain)最多可支持16256个装置,也在传输层定义了SMP(SAS Management Protocol)通讯协议做为实作治理机能之用。另外,除了可以将SATA硬盘接续至Expander外,亦可透过STP/SATA桥接器(Bridge)连接另一个由SATA装置所组成的网域。值得注重的是,单一SAS装置(如控制卡)可以横跨不同的网域,这对实作线路及装置备援机制有着相当的助益。

依据SCSITA的计划时程,2003年第一季已经完成SAS 1.0规格的定案,2003年底开始进行产品交差兼容性测试,今年上半年各厂商将陆续推出产品。SAS 1.1规格将改进磁带机之类的装置发生传输错误的回复效率。为了提升SAS和SATA的兼容性,SAS和SATA工作小组进行更密切的合作,SAS 2.0也将可能与SATA III同步发展。

SCSI是否可以继续保持利好?

很明显的,SAS的功能性和扩充性远远强过SATA II。不过,这也代表着,SATA规格大幅强化后所带给SCSI的巨大压力,必须选择“先兼容再扩充”的路线,也不得不持续往更高端的市场发展。这样就产生了一个问题:是否这代表SAS将与Fibre Channel正面竞争?SCSITA认为Fibre Channel依然有众多规格上的优势,和SAS并不会有所冲突。但是,这是否意味着SCSI的市场将会同时遭受ATA和Fibre Channel的“夹杀”而越来越小?另外,SAS是否可以顺利的接收现有的Parallel SCSI市场?这些都是问号。

当然,换个角度来看,实际上的情况并不如想象中的悲观。首先,目前大多数硬盘机厂商均同时拥有ATA及SCSI产品线,自然也会在产品设计上做出明显的区隔。另外,将SCSI产品与高品质形象画上等号的观念长期深植人心,真正需要高效能及高可靠度的应用,企业用户并不见得会在额外的付出成本上斤斤计较。不过,目前已经有某些硬盘机厂商已经完全放弃SCSI产品线,以“将SCSI等级的高规格”引进ATA市场,企图藉此打入高端企业应用。在未来,假如SCSI市场真的越来越小,是否会有其它的厂商走上类似的市场策略?

自从Shugart公司(后来的Seagate)在1979年发展SASI(Shugart Associates Systems Interface)接口规格、后来在1986年正式成为ANSI认可的SCSI-1标准后,至今已经超过了20个寒暑。从平行走向序列式接口,是否将可以为SCSI带来下一个20年?这就有待时间来证实了。

 
 
 
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