浅谈SAS技术与SAS硬盘发展

浅谈SAS技术与SAS硬盘发展
存储领域的磁盘介质是关键的设备，所有数据和信息都要存放在磁盘介质上。

而数据的读取速度则是由磁盘介质的连接接口决定的。

以往我们都是通过SCSI或者SATA接口及硬盘来完成数据存储工作。

不过近些年一个新型技术越来越得到中小企业甚至是大型企业的青睐。

就是SAS技术以及与之相对应的SAS硬盘。

今天我们就从无到有的来了解下什么是SAS技术以及使用SAS硬盘的优势。

一、常见磁盘技术与接口类型优劣：
计算机的外部存储器中也采用了类似磁带的装置，比较常用的一种叫磁盘，将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里，这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤，导致数据丢失。

网络存储设备目前大致可分为三大类，即高端中端和近端（Near-Line）。

高端存储设备主要是光纤通道为主，光纤通道的英文拼写是Fibre Channel，和SCIS接口一样光纤通道初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。

光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。

光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

所以高端存储光纤设备大部分应用于任务级关键数据的大容量实时存储上。

中端存储设备主要是SCSI设备，他的历史也很悠久，应用于商业级的关键数据的大容量存储。

近端是近年
来新出现的存储领域，其产品主要是串行ATA（Serial ATA，缩写为SATA），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。

光纤通道存储设备的优势就是传输速度快，但是他的价格很高，维护起来也相对麻烦；而SCSI设备存取速度相对比较快，价格位于中等位置，小型计算机系统接口（英语：Small Computer System Interface; 简写：SCSI），一种用于计算机和智能设备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）系统级接口的独立处理器标准。

SCSI 是一种智能的通用接口标准。

它是各种计算机与外部设备之间的接口标准但是他的扩展性稍微差一点，每个SCSI接口卡多只能连接15个（单通道）或者30个（双通道）设备。

SATA则是近几年飞速发展的技术，他的优势就是价格便宜，而且速度并不比SCSI接口慢多少，随着技术的发展SATA的数据读取速度正在接近并赶超SCSI接口。

另外由于SATA的硬盘价格越来越低，容量越来越大，逐渐可以用于数据备份。

SATA的全称是（串行技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate 公司共同提出的硬盘接口规范。

2022年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范，在当年的IDF Fall 大会上，Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。

因此传统的企业级存储由于考虑到性能和稳定性，以SCSI
硬盘和光纤通道为主要存储平台，ATA则多用于非关键性资料或桌面个人计算机上，不过随着SATA技术的兴起与SATA设备的成熟，这个模式正在被改变，越来越多的人都开始关注SATA这种串行数据存储连接方式。

二、什么是SAS技术（如图1）
正因为SATA技术的飞速发展以及多方面的优势，才会让更多的人考虑能否存在一种方式可以将SATA与SCSI两者相结合，这样就可以同时发挥两者的优势了。

在这种情况下SAS应运而生。

SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA（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是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。

此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA（Serial ATA，缩写为SATA）硬盘的兼容性。

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。

因为SAS驱动器的端口与SATA 驱动器的端口形状看上去类似，所以SAS驱动器和SATA驱动器可以同时存在于一个存储系统之中。

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。

由于SAS系统的兼容性，IT人员能够运用不同接口的硬盘来满足各类应用在容量上或效能上的需求，因此在扩充存储系统时拥有更多的弹性，让存储设备发挥的投资效益。

说白了SAS接口技术就是使用串行接口的SCSI硬盘，他和SATA硬盘是兼容的，我们可以在SAS接口上安装SAS硬盘或者SATA硬盘。

（如图2）
三、SAS技术的优势：
正如前面所说SAS技术与SAS硬盘是在人们希望发挥SATA 与SCSI接口共同优势的基础上诞生的。

那么集中两者优势形成的SAS 到底在哪些方面存在过人之处呢？
（1）SAS技术降低了磁盘阵列的成本：
以往不管使用SCSI接口还是FC光纤接口，当一个厂商生产
磁盘阵列柜时需要的技术是非常高的，成本也很高，因为存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备。

而SAS技术具备简化内部连接设计的优势，可以通过共用组件降低设计成本。

这样就可以花更少的钱享受SCSI接口的性能。

（2）串行接口让传输性能提高：
串行SCSI是点到点的结构，可以建立磁盘到控制器的直接连接。

通过点到点技术可以减少了地址冲突以及菊花链连结的减速，为每个设备提供了专用的信号通路来保证的带宽，并且每个传输通道都是在全双工方式下进行的。

总的说来他的性能要比传统SCSI更高。

（3）更好的扩展性能：
上面笔者也提到了SCSI接口的扩展性能一般，多只能连接15个（单通道）或者30个（双通道）设备。

而经过改良后的SAS接口则大大不同，SAS结构有非常好的扩展能力，多可以连接16384个磁盘设备。

（4）安装更简单：
SAS接口使用更细的电缆搭配更小的连接器，一方面节约了服务器或存储设备的空间，另一方节省了空间，从而提高了使用SAS 硬盘服务器的散热、通风能力。

而传统的SCSI接口使用较大的并行电缆，这会带来部分电子干扰，采用SAS的电缆结构就不会出现此问题。

另外每个SAS电缆有四根电缆，两根输入两根输出。

SAS可以同时进行数据的读写，全双工的数据操作提高数据的吞吐效率。

（5）更好的兼容性：
正如上文所说我们在SAS接口卡上安装SATA设备也是可以正常工作的，这样就让我们的存储系统应用更加灵活，可以根据实际需求选择SAS磁盘或者SATA磁盘，降低了成本的同时也保证了性能。

对于对数据读取速度要求不高的地方可以使用SATA设备替代SAS设备。

总的来说SAS技术是结合了SATA与SCSI两者的优点而诞生的，同时串行SCSI（SAS）是点到点的结构，因此除了提高性能之外，每个设备连接到指定的数据通路上提高了带宽，从而为数据传输与存取提供了必要保障。

四、实施SAS需要哪些设备
由于SAS技术仅仅是在SCSI基础上对连接接口进行了改进，从并行接口改变成串行接口。

所以在使用和设置上和原来的SCSI存储技术非常类似。

和SCSI设备一样我们需要SAS接口卡和SAS磁盘两部分来组建SAS系统。

（1）SAS接口卡：
由于大部分主板都没有提供SAS模块功能，所以我们只能通过SAS接口卡（扩展卡）来实现SAS系统的搭建。

目前LSI Logic 和Adaptec两大公司都提供了基于SAS技术的接口卡，我们购买回来直接安装在主板的插槽上即可。

（2）SAS磁盘：
初期的SAS硬盘运用2.5英寸封装，这样可以使机架服务器
支撑更多的硬盘，现在已经有厂商推出准则 3.5英寸的SAS硬盘；初期产品的转速是10000RPM，而现在15000RPM的产品也已经问世。

SAS硬盘与相同转速的SCSI硬盘相比有相同或者更好的性能。

串行接口降低了线缆的尺寸，准许更快的传输速度，SAS硬盘传输数据可以达到3.0Gbit/sec。

总结：
SAS技术是SCSI与SATA两者的完美结合，在功能上将SCSI 比了下去，在兼容性上又可以与SATA设备正常连接，因此很多存储厂商都认为SAS技术将取代并行SCSI。

笔者也认为在不久的将来，SAS 技术会在中端市场和近端市场有惊人的表现，未来赶超和取代FC光纤设备也不是没有可能。

作为一种新的存储接口技术，SAS不仅在功能上可与Fibre Channel媲美，还具有兼容SATA的能力，因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。

据吴刚介绍，SAS的优势主要体现在：灵活性，可以兼容SATA，为用户节省投资；扩展性，一个SAS域多可以直连16384个设备；性能卓越，点对点的架构使性能随端口数量增加而提高；更合理的电缆设计，在高密度环境中提供更有效的散热。

衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标，即性能、可靠性、可扩展性和成本。

回顾串行磁盘技术的发展历史，从光纤通道，到SATA，再到SAS，几种技术各有所长。

光纤通道早出现的串行化存储技术，可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要，但是价格居高不下；SATA硬盘成本倒是降下来了，但主要是用于近线存储和非
关键性应用，毕竟在性能等方面差强人意；SAS应该算是个全才，可以支持SAS和SATA磁盘，很方便地满足不同性价比的存储需求，是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。

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