Подсистемы хранения данных

Serial Attached SCSI - время пришло?


Валентин Седых

"Экспресс Электроника"



«А у нас - встреча с SAS!» Пожалуй, более точной подводки к настоящему материалу и не придумать. А потому оставим лишние слова и сразу перейдем к делу - описанию интерфейса SAS и тестированию накопителей на его основе.

Для начала развенчаем одно бытующее заблуждение. Создание накопителей на базе стандарта SCSI Ultra640, который долгое время прочили на смену актуальному сегодня SCSI Ultra320, вполне осуществимо. Другое дело, что в том виде, в котором SCSI Ultra640 готов к массовому применению, этот стандарт уже нельзя считать прямым потомком SCSI Ultra320. Невзирая на прежний разъем и созвучное название, мы все равно получим принципиально новую разработку, не обеспечивающую обратной совместимости с существующим парком оборудования.

Учитывая масштабность изменений, объясняемых необходимостью расширения канальных возможностей интерфейса SCSI, разработчики нового стандарта Serial Attached SCSI (SAS) поставили целью обойти ограничения, которые накладывал прежний интерфейс. Так, в ходе разработки удалось устранить такие ограничения интерфейса SCSI, как максимально подключаемое количество устройств (с 16 оно было расширено до 16 256 для одного домена), длина кабеля, необходимость ручной установки детерминаторов накопителей (теперь ID или World Wide Number накопителю присваивается прямо на заводе), а также многие другие. Но ключевой особенностью интерфейса SAS стала возможность значительного наращивания скорости обмена данными. Разрабатываемые в настоящее время спецификации следующего поколения SAS подразумевают обмен данными со скоростью до 6,0 Гбайт/с (сегодняшняя - 3,0 Гбайт/с) при полной совместимости с первым поколением SAS-устройств. При этом следующее за этим поколение, скорее всего, получит скорость обмена данными до 12 Гбайт/с.

Реализованное в SAS полнодуплексное соединение «точка-точка» обеспечивает одновременное функционирование нескольких устройств, как инициирующих обмен данными («инициаторы»), так и исполняющих этот процесс («исполнители»).
Устройства способны передавать информацию сразу в двух направлениях, что позволяет эффективнее использовать пропускную способность шины. Кроме того, широкие порты, применяемые в SAS, делают возможным объединение до восьми SAS- или SATA-каналов, благодаря чему скорость передачи данных может быть увеличена до 24 Гбит/с.

Нельзя не отметить и чисто эргономические изменения. Так, в отличие от привычного 68- или 80-проводного плоского шлейфа, используемого для подключения SCSI-дисков, новый четырехпроводной кабель длиной до 8 м упрощает соединительные разъемы, обеспечивая более приемлемый внутренний температурный режим дисков и эффективное их омывание охлаждающими воздушными массами. В случае необходимости расстояние между SAS-устройствами может быть заметно увеличено за счет так называемых SAS-экстендеров - своеобразных станций подкачки сигнала.

Весьма важной характеристикой архитектуры нового интерфейса также стала высокая гибкость решений на его базе. Так, появилась возможность одновременного подключения разных типов дисков к системе хранения информации. Ведь несмотря на то, что разные типы накопителей обычно рассчитаны на определенные классы приложений, большинство корпоративных пользователей используют как SAS- (SCSI-), так и SATA-диски. Дизайн объединительных плат (backplane) и протокол интерфейса SAS позволяют одновременно применять в одной системе как SAS-, так и SATA-приводы, что снижает стоимость систем хранения данных и значительно упрощает их проектирование.

Нельзя не отметить и такую черту интерфейса, как надежность. На протяжении долгого времени при построении крупных вычислительных систем на базе параллельных интерфейсов использовалось множество контроллеров, обеспечивающих доступ серверов и рабочих станций к дисковым ресурсам, что позволяло добиться непрерывной передачи данных даже в случае выхода из строя одного из контроллеров. Тем не менее подобная схема имеет существенный недостаток - наличие единой точки отказа, способной заблокировать доступ к любому устройству, подключенному к параллельной шине.




Спроектировать систему, не имеющую ни единой точки отказа, можно при помощи устройств SAS с двумя портами.

Другой момент на пути повышения надежности интерфейса - это возможность использования модулей расширения, позволяющих подключать устройства к большому количеству контроллеров, которые поддерживают взаимодействие различных устройств. При этом «исполнители» могут получать команды по одному каналу, в то время как данные передаются по другому, что увеличивает отказоустойчивость системы.

Ну а учитывая тот факт, что при всех своих изменениях Serial Attached SCSI остается не более чем естественным последовательным расширением технологии параллельного интерфейса SCSI, говорить о природной поддержке возможности горячего подключения и применения сортировки команд попросту не приходится. Кроме того, обратная совместимость шины SAS с предыдущими поколениями интерфейса SCSI с точки зрения ПО позволяет без особых усилий интегрировать существующие компоненты (контроллеры и дисковые накопители) в создаваемую SAS-инфраструктуру, не требуя затрат на обучение персонала и изменения уже используемого ПО.

Подводя черту теоретической части материала, можно сделать вывод, что функционально SAS представляет собой логический протокол SCSI, положенный на электрическую и механическую часть SATA. Эта особенность позволяет с минимальными затратами интегрировать SAS-системы в существующие хранилища, созданные на основе SCSI, Infiniband, iSCSI или FC (которые, по сути, также являются SCSI-объектами), что значительно упрощает постепенный переход на новый интерфейс. Благо, этому ничто не препятствует. Например, обмен командами, данными, статусами и другой информацией между SAS-устройствами производится пакетами, во многом аналогичными пакетам для обмена информацией при работе с параллельными SCSI- или Fibre Channel-устройствами. Формат пакетов данных SAS, называемых «фреймами», особенно схож со спецификациями Fibre Channel: каждый из них состоит из блоков командных дескрипторов - CDB (command descriptor block) и других SCSI-конструкций, определяемых другими стандартами SCSI, вроде SCSI Primary Command Set или SCSI Block Command.



Parallel ATA Serial ATA Parallel SCSI Serial
Attached SCSI Fibre Channel
Протокол ATA ATA SCSI SCSI SCSI
Топология «шина» «точка-точка» «шина» «точка-точка»
(с экстенде-
рами)
«петля», fabric
Скорость
(Мбайт/с)
100 150, 300, 600 160, 320 150, 300, 600 100, 200, 400,1000
Дистанция (м) 1 1 25 10 50 км
Адресация 2 1 16 4096 8 млн
Поддержка дуплекс-
ной передачи
полудуплекс полудуплекс полудуплекс полный дуплекс полный дуплекс
Сдвоенные порты нет нет нет есть есть

Содержание раздела