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速度翻倍 SAS 6Gb/s接口性能全揭秘

时间:2009-09-16 02:53:00   来源:UltraLAB图形工作站方案网站   人气:15574 作者:admin

多年来,Serial Attached SCSI(SAS)在企业级存储领域已逐步取代了老迈的SCSI。虽然SCSI是一个具有很多特性的并行总线技术,但SAS是一种串行互连架构,可以让企业用户以更为灵活的方式进行扩展和管理他们的存储系统。而第二代SAS则具有更高的性能,带宽增加了一倍,从3Gb/s的连接速度提高到了6Gb/s。


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

SAS 6Gb/s接口时代来临

    SAS并不仅仅是将SCSI接口串行化,更重要的是,SAS是点对点的结构,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。同时,比起传统的并行方式,串行传输方式可以有效的减少数据在传输时产生的电磁干扰,另外,SAS的电缆结构还可以节省空间,从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。

    第二代SAS将外部接口速度由3Gb/s提高到了6Gb/s,传输速度更快,散热量却在降低,可靠性也更高。同时,可支持线缆长度也由第一代的8米提升到了10米(SATA仅为1米)。

与SATA不同的是,SAS可以工作在全双工模式下,提供充分的双向带宽。并且,SAS是通过建立物理连接使用的唯一设备地址,而相反的,SATA只能处理端口号。

    每个SAS地址可以由多个物理层,通过InfiniBand(SFF-8470)或mini-SAS线缆 (SFF-8087或-8088)建立广泛的联系,通常情况下,四个物理层SAS连接可使用一个路由连接到SAS设备。


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

SAS接口工作原理图

    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。

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
SAS接口工作原理图

  SAS技术还有简化内部连接设计的优势,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连接技术将可以通过共用组件降低设计成本#p#page_title#e#

下图为摘自ww.scsita.org的相关资料,可以看到,SAS 2.0相对于SAS 1.0/1.1最大的区别就是外部接口速度,由3Gb/s提升到了6Gb/s。而此时,PCI-Express 1.0将成为系统瓶颈,因为较为流行的SAS卡都是基于PCI-Express 1.0 8x接口,其带宽仅为单向2Gb/s(250MB/s),所以所有即将面市的SAS 2.0标准的SAS卡一律基于PCI-Express 2.0标准,由于采用双向传输模式,其带宽可提升一倍,到4.0Gb/s。


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

SAS1.0和SAS2.0对比

    前面我们已经提到。SAS 1.0/1.1可支持8米长的线缆,而SAS 2.0可支持到10米,虽然提升的幅度并不十分明显,但长度的增加对线缆的要求变得更高,使数据传输变得更加的安全可靠。

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
SAS1.0同SAS2.0对线缆需求

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
MiniSAS 4X 连接器

    InfiniBand是目前屈指可数的SAS 2.0标准的连接器。

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
InfiniBand

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
价值对比

    上图企业用户比较常见的几种存储方式的对比。#p#page_title#e#

● SAS 2.0控制器:LSI MegaRaid 9260-8i和9210-8i

    LSI MegaRaid 9260-8i

    从命名上来看LSI 9260-8i和9210-8i都属于LSI的“9200”系列,该系列最大的特点就是支持PCI-Express 2.0接口,并且支持Raid 6模式。

    LSI使用了两个内部的SFF-8087 MiniSAS连接器,每个连接器可连接4个SAS/SATA设备。同时,该卡使用半高设计,也可以安装在紧凑的2U服务器迹象中。


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

LSI 9260-8i SAS 2.0控制器

    为了满足SAS/600环境的要求,LSI完全重新设计了其架构。在Raid-on-Chip(RoC)体系结构是围绕一个LSI SAS2108芯片,其中包括PCI-Express 2.0 8x接口以及SAS/600接口。

    同时,这块Raid卡上还带有一个512MB DDR2-800的高速缓存,以及电池备份单元(BBU),可防止在突然断电的情况下丢失数据。

    根据LSI官方给出的数据,这款Raid卡可支持最大2875MB/S的数据吞吐量,峰值1800MB/S的写入性能。另外可支持Raid 0,1,5,6,以及10,50,和60。

    LSI MegaRaid 9210-8i

    LSI MegaRaid 9210-8i在PCB板型以及所支持的SATA接口数量上,与9260基本相同,但它并没有一个强大的Raid功能,只可支持Raid 5和6,同时并不带有高速缓存以及电池备份单元。

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
LSI MegaRaid 9210-8i SAS 2.0控制器

    接口方面,LSI 9210-8i同样采用了PCI-Express 2.8 8x接口。#p#page_title#e#

● SAS硬盘简介

    Hitachi Ultrastar C10K300


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

Hitachi Ultrastar C10K300

    日立的Ultrastar C10K300是一款10000RPM、2.5寸企业级硬盘,采用SAS 6Gb/s接口,它是目前峰值数据吞吐量最大的硬盘,在64MB高速缓存的帮助下可达到341MB/S,目前有147GB和300GB容量。

    Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
Seagate Savvio 15K.2 (147, 73GB)

    Savvio 15K.2同样为2.5寸硬盘,其主轴转速为15000RPM,采用SAS 6Gb/s接口,配备16MB高速缓存。目前有73GB和147GB两款产品,其读/写寻道时间分别为3.2ms和3.5ms,数据吞吐量可达到307MB/S。

    Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
Seagate Savvio 10K.3 (146, 300GB)

    外观上Savvio 10K.3与上面的Savvio 15K.2十分相似,只是其主轴转速降低到了10000RPM,同样配备16MB缓存,并采用SAS 6Gb/s接口。

    Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
Seagate Cheetah 15K.7 (600, 450, 300GB)

    Cheetah 15K.7是一款3.5寸硬盘产品,希捷将其定位于高性能企业级硬盘,其主轴转速为15000RPM,同样采用SAS 6Gb/s接口及配备16MB缓存,但在数据吞吐量及访问时间上,都要优于Savvio系列。

    Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
Seagate Cheetah NS.2 10K (600, 450, 300GB)#p#page_title#e#

● 测试平台


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

测试平台介绍

● 测试结果与总结


SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)

延迟测试对比

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
带宽对比

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
I/O平均每秒处理能力

SAS 6Gb/s接口概念/规格全方位解析(黑字三)
IOMeter Web服务器数据测试对比

    通过上面的测试,我们看到虽然性能的提升并不明显,但是别忘了,我们只使用单块硬盘进行测试,此时外部接口速度还不足以对其形成瓶颈,如果使用更多的硬盘呢?10块?20块?50块?这时性能的差距将会明显的被体现出来。

    全文总结: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。SAS接口做到了这4点的均衡,而SAS 2.0接口的出现,势必会在企业级领域中,将SAS推向一个新的高度

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