存储接口协议全面介绍（二）
2014-01-02 16:53:00 来源：华军科技数据恢复
SAS，接口协议的明日帝国
SAS是SerialAttachedSCSI的缩写，即串行连接SCSI。和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。
SAS是新一代的SCSI技术，同SATA之于PATA的革命意义一样，SAS也是对SCSI技术的一项变革性发展。它既利用了已经在实践中验证的SCSI功能与特性，又以此为基础引入了SAS扩展器。SAS可以连接更多的设备，同时由于它的连接器较小，SAS可以在3.5英寸或更小的2.5英寸硬盘驱动器上实现全双端口，这种功能以前只在较大的3.5英寸光纤通道硬盘驱动器上能够实现。这项功能对于高密度服务器如刀片服务器等需要冗余驱动器的应用非常重要。
为保护用户投资，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。过去由于SCSI、ATA分别占领不同的市场段，且设备间共享带宽，在接口、驱动、线缆等方面都互不兼容，造成用户资源的分散和孤立，增加了总体拥有成本。而现在，用户即使使用不同类型的硬盘，也不需要再重新投资，对于企业用户投资保护来说，实在意义非常。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使用的扩展器可以让一个或多个SAS主控制器连接较多的驱动器。每个扩展器可以最多连接128个物理连接，其中包括其它主控连接，其它SAS扩展器或硬盘驱动器。这种高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求，同时可以方便地支持多点集群，用于自动故障恢复功能或负载平衡。目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。其实际使用性能足于光纤媲美。
SAS虽然脱胎于SCSI，但由于其突出的适于高端应用的性能优势，更普遍把SAS与光纤技术进行比较。由于SAS由SCSI发展而来，在主机端会有众多的厂商兼容。SAS采用了点到点的连接方式，每个SAS端口提供3Gb带宽，传输能力与4Gb光纤相差无几，这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力，同时也增加了系统的整体性能。在磁盘端，SAS协议的交换域能够提供16384个节点，而光纤环路最多提供126个节点。而兼容SATA磁盘所体现的扩展性是SAS的另一个显著优点，针对不同的业务应用范围，在磁盘端用户可灵活选择不同的存储介质，按需降低了用户成本。
SAS与4Gb光纤的比较
在SAS接口享有种种得天独厚的优势的同时，SAS产品的成本从芯片级开始，都远远低于FC，而正是因为SAS突出的性价比优势，使SAS在磁盘接口领域，给光纤存储带来极大的威胁。目前已经有众多的厂商推出支持SAS磁盘接口协议的产品，虽然目前尚未在用户层面普及，但SAS产品部落已经初具规模。SAS成为下一代存储的主流接口标准，成就磁盘接口协议的明日辉煌已经可以预见。
FC，高端应用的基石
光纤通道标准已经被美国国家标准协会(ANSI)采用，是业界标准接口。通常人们认为它是系统与系统或者系统与子系统之间的互连架构，它以点对点（或是交换）的配置方式在系统之间采用了光缆连接。当然，当初人们就是这样设想的，在众多为它制订的协议中，只有IPI（智能外设接口）和IP（网际协议）在这些配置里是理想的。
后来光纤通道的发展囊括了电子（非光学）实现，并且可以用成本相对较低的方法将包括硬盘在内的许多设备连接到主机端口。对这个较大的光纤通道标准集有一个补充称为光纤通道仲裁环（FC-AL）。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口，为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。目前高端存储产品使用的都是FC接口的硬盘。
FC硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作，因此起名为光纤硬盘，现在也支持铜线物理通道。就像是IEEE-1394,FibreChannel实际上定义为SCSI-3标准一类，属于SCSI的同胞兄弟。作为串行接口FC-AL峰值可以达到2Gbits/s甚至是4Gbits/s。而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM。通过FC-loop可以连接127个设备,也就是为什么基于FC硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。
关于光纤硬盘以其的优越的性能、稳定的传输，在企业存储高端应用中担当重要角色。业界普遍关注的焦点在于光纤接口的带宽。最早普及使用的光纤接口带宽为1Gb，随后2Gb带宽光纤产品统治市场已经长达三年时间。现在最新的带宽标准是4Gb，目前普遍厂商都已经推出4Gb相关新品，Gartner则预言4Gb光纤产品在未来2年将以300％的年复合成长率快速增长，并在2007年取代2Gb光纤成为市场主流。
对于这份报告提出的观点，业界的看法不一。有的人认为，2Gb光纤信道正式取代1Gb也不过才不到3年的时间，供货商又紧接着推出4Gb的产品，企业的接受度令人存疑。另一方面，磁盘接口端SAS技术的兴起，和主机接口端iSCSI技术的发展，也给光纤存储的发展带来不小的压力。
事实上，4Gb光纤信道传输协议早在2002年就已经通过美国国家标准协会（ANSI）的光纤信道实体接口（FibreChannel-PhysicalInterfaces，简称FC-PI）规范，而与此同时，10Gb光纤标准也在同一年发表，但由于10Gb光纤并不具备向下兼容的能力，用户如果希望升级到10Gb光纤平台，则必须更换所有基础设施，成本过于昂贵，一直无人问津。
相较之下，4Gb是以2Gb为基础延伸的传输协议，可以向下兼容1Gb和2Gb，所使用的光纤线材、连接端口也都相同，意味着使用者在导入4Gb设备时，不需为了兼容性问题更换旧有的设备，不但可以保护既有的投资，也可以采取渐进式升级的方式，逐步淘汰旧有的2Gb设备。而目前，各存储厂商推出的4Gb光纤新品与2Gb光纤产品已无价格差距，用户可在相差不多的情况下购买到4Gb光纤产品，从这个意义来说，4Gb光纤产品的普及也是指日可待。
随需而变灵活选择
网络存储设备目前大致可分为3类，即高端、中端和近线(Near-Line)。目前，高端存储产品主要应用的是光纤通道硬盘，应用于关键数据的大容量实时存储。中端存储设备则主要采用SCSI，应用于商业级的关键数据的大容量存储。近线是近年来新出现的存储领域，一般采用SATA硬盘存储，应用于非关键数据的大容量存储，目的是替代以前使用磁带的数据备份。
今后几年，光纤通道和SAS将成为存储上的首选接口，这两种技术在实际性能上的表现几乎相同。但是，从发展前景来看，在大约一年以后，SAS的传输带宽还有可能将增加一倍，而光纤通道下一步是发展到8Gbps还是10Gbps目前还无定论，且发展到8Gb或者10Gb后，向下兼容的问题还没有有效解决。
目前，哪种技术更好一些，光纤还是SAS，仍然很难定夺。但是由于并行SCSI占据着80%左右的企业硬盘市场，并且SAS兼容低端的SATA硬盘。这样当用户预算紧张的时候，可以选择搭配SATA硬盘；当性能为重时，则可以更换为高性能的SAS硬盘。因此，根据富士通公司的预测：在未来几年内，SAS将有可能占据绝大多数的中高端存储市场。
FC、SCSI和SAS的市场比例预测（来源：富士通）
对于用户来说：单纯比较硬盘并不一定是越贵的越好，关键是看是否适合自己的应用。另外单纯硬盘的硬盘接口协议也不是衡量一个存储系统性能指标的唯一要素，除了硬盘性能指标以外，存储系统的硬件设计，前端主机接口等性能指标也同样对存储系统的整体性能影响巨大。如果需要应用于I/O负载较轻的应用比如文件共享、FTP、音频存储、数据备份等可以考虑基于SATA硬盘的阵列。如果I/O负载较重的FTP、VOD、EMAIL、Web、数据库应用，那么可以考虑基于SCSI/SAS硬盘的存储系统；如果是较大规模的数据中心，硬盘数量需求巨大，考虑到目前SAS技术的不成熟，我们仍然推荐选用基于光纤硬盘的存储系统。