帶動企業級儲存升級　6Gbit/s SAS主流地位確立

6Gbit/s串列連接SCSI(SAS)市場快速成長，許多伺服器主機板都有配置6Gbit/s SAS元件或磁碟陣列(RAID)控制器。SAS擴充器會讓序列先進附加技術(SATA)與SAS的磁碟連結遞增，這些產品都被大量部署在系統與磁碟機箱，SAS藉由保護在中介軟體的投資，可快速改變主流伺服器市場的生態，並一躍成為企業儲存互連的主流技術。隨著從3Gbit/s SAS轉移至6Gbit/s SAS，業界還發展出更多強化版企業級功能，如標準化分區與擴充器搜尋，這些新增的擴充功能也開發出許多新市場與應用，促使SAS的版圖能深入到各種高可用性儲存解決方案。

SATA擴充企業儲存系統效能

增強型自加密硬碟(SED)與端對端資料保護(通常稱為T10 DIF)，現在都可透過6Gbit/s SAS元件與產品提供此技術。此外，向多家廠商購買的多重資源高容量SAS硬碟，能在分層式儲存環境中提供許多架構上優勢，因此能在企業SATA硬碟市場吸引更多目光。這些SAS帶來的功能加上有多元化產品可供顧客挑選，因此能持續推升SAS產品的使用量。

除了SAS作為主要伺服器儲存連結的角色外，如硬碟規格、產品充足性、高可用性、可與SATA共存，以及價位等方面的因素，均促使SAS成為外接式網路直接儲存(NAS)或儲存區域網路(SAN)連結儲存子系統的理想選擇，這個市場以往一直由光纖通道(FC)硬碟所主宰。轉移至外接式子系統的趨勢，致使在眾多「雲端」與分層式儲存環境中，SAS能夠成為其中一項主流周邊連結技術。

很顯然地，效能是6Gbit/s SAS的重要特性之一。效能提升不僅能加倍傳輸速率，同樣也包含通訊協定與架構方面的改進。第二代SAS產品受益於涵蓋晶片與元件由驅動程式、韌體及硬體等所提供的縮減延遲功能，市面上很容易就能找到兩百台甚至更多部可支援6Gbit/s SAS磁碟陣列控制晶片的裝置，且磁碟陣列的序列傳輸頻寬大於2.5Gbit/s；讀取與寫入的傳輸速率也超過3.0Gbit/s。

此外，在架構方面的強化，像是先前所述的擴充器搜尋功能，能分擔主控端軟體的作業負荷，並將搜尋功能分散到擴充器網路，在建置中型與大型SAS部署環境時，能大幅減少傳輸訊息的數量。

第一代的SAS讓使用者能在多重使用者、多重處理系統，以及可控制多部虛擬機器的系統中，把硬碟分成多個分區，但各家廠商採用的啟動機制都不相同。6Gbit/s SAS透過擴展器與SAS交換器的設計，提供一個標準化的磁碟分區機制。SAS交換器實際上就是一個特殊擴充器，用在可擴充的SAS環境，能改善SAS儲存系統的整體擴充性、服務能力、管理功能以及可用性(圖1)。

圖1　SAS交換器能讓多部SAS連結的主控端系統共用多個擴充器儲存單元。

6Gbit/s SAS傳輸速率加上透過建置SAS交換器的能力匯集連接埠頻寬，可創造出與各種低成本的可共用儲存系統，提供令人印象深刻的效能。

圖2顯示有效傳輸速度會依建置而有所不同，其影響因素包含主伺服器、中央處理器(CPU)、SAS主機匯流排介面卡(HBA)/控制器、簡單磁碟綁定(JBOD)供應商及硬碟機等，然而影響力更大的還有用來支援這些中型系統的SAS鏈路數量。

圖2　在共用儲存建置中採用6Gbit/s SAS交a換器，可提高系統效能。

圖3　6Gbit/s SAS JBOD(四對JBOD)磁碟組

在共用儲存架構中利用SAS交換器的測試環境為，六部伺服器(每部主機兩個HBA)連結至四對JBOD儲存設備，每對JBOD透過一個SAS交換器連結二十四台硬碟機。多部伺服器內含單一英特爾(Intel)Xeon 5520處理器、多個6Gbit/s SAS主機匯流排配接卡、多個6Gbit/s SAS JBOD(四對JBOD)磁碟組(圖3)、一個6Gbit/s SAS交換器(圖4)，並在主/伺服器配置執行IOmeter 2006，輸入/輸出(I/O)佇列深度為8。

圖4　6Gbit/s SAS交換器

測試結果為該架構效能受限於連結至JBOD的眾多共用SAS埠，因此快衝模式最大值為9,600Mbit/s、理論最大值(計算過熱)為8,400M～8,600Mbit/s，讀取速率7,820Mbit/s，寫入速率則為8,069Mbit/s。

共用儲存系統被應用在資料庫、資料倉儲、Exchange伺服器、影片前製/後製處理/編輯、媒體串流、保全、科學分析，以及監視等應用。這種高效能資料分享模式以非常合理價位為這些企業解決方案提供真正企業級功能。

低延遲SAS打造非揮發性儲存產品

效能對於如固態硬碟這類新型低延遲儲存裝置而言，極為重要，固態硬碟廣受各界採用，被當作資料快取的儲存裝置，在企業分層式儲存鏈中也扮演重要的環節。

不論是資料庫應用、資料探測、資料倉儲、影片製作、串流傳輸或其他眾多低延遲應用，非揮發性記憶解決方案皆能縮短系統在極高的作業負荷下的反應時間。

如之前所述，業界投入極大心力改善SAS效能且降低通訊協定的延遲。固態硬碟I/O效能通常取決於通道數量，以及NAND元件本身的傳輸延遲。即使如此，SAS供應商仍持續投資，以進一步降低SAS的傳輸延遲，希望在後續世代的低延遲儲存解決方案中不會成為效能的瓶頸。

HBA控制卡解決方案讓軟體與韌體能發揮低延遲磁碟機(固態硬碟)的優勢，讓RAID 5磁碟陣列的I/O效能從二十萬筆的隨機每秒輸入輸出運轉次數(IOPS)提升到四十五萬筆以上。平均反應時間可降到200微秒以下，讓現今6Gbit/s SAS技術有充裕能力能為1K隨機讀取作業提供超過1M IOPS的效能。

圖5的效能圖表顯示，SAS I/O效能現況與未來潛力的保守預測，這些都是為了使SAS成為可用於硬碟、固態硬碟，以及其他非揮發性儲存解決方案中最先進的儲存架構。為滿足產業的效能需求，並保持SAS在企業領域的各種效益，這將讓SCSI成為新型儲存架構的先鋒。

圖5　6Gbit/s SAS針對各種低延遲(固態硬碟)儲存裝置提供同級產品較佳效能。

業界對產生與保存資料的需求從來不曾間斷，標準化分區與搜尋技術，提高6Gbit/s SAS的擴充性，用戶需要更長傳輸距離以連結位於各儲存機架上的儲存裝置，或讓實體儲存部署選項能有額外的擴充彈性。

銅質布線提升系統架構彈性

為解決這方面問題，業界發展出一種主動式銅質布線選項，用以擴充SAS產品之間的距離，能讓產品間隔超過20公尺。在近期的SAS相容性研討會上，在一個距離長達100公尺的大型系統中驗證這項傳輸技術的可靠性，運用多條主動式纜線，層疊配置出一個含有八個擴充器的網路。

這種選項能組建出彼此相距更遠的SAS伺服器與子系統，大幅改變解決方案的生態，以滿足系統的擴充需求。

經過距離與擴充選項方面的改進，SAS已成為一種可行的主機互連替代方案。這些使用模式在距離方面的要求較低，但需要最頂尖的效能，並須結合直接連接儲存(DAS)的低成本與簡易性，因此，SAS在這許多市場中可有效地和iSCSI及光纖通道等技術一較高低。

更高彈性與效能為SAS勝出關鍵

SAS幾乎在每個企業儲存的地位都相當根深蒂固。許多強化的企業級功能，讓SAS從一種裝置連結機制演變成一種關鍵儲存互連架構，並在分層式儲存解決方案中扮演重要角色。

下一代的SAS裝置將再次滿足產業對效能與擴充性的需求，包括可支援12Gbit/s的傳輸速率、主動式銅線外的光學連結介面、可管理的布線以提高系統的可用性與服務能力，以及多重連結埠的SAS建置技術等，讓系統廠商在部署先進固態硬碟解決方案時，能提高系統的可用頻寬。

儘管儲存產業的未來發展目前還無法非常確定，SAS仍將持續提供各種先進的儲存架構，並繼續保護既有的投資。SCSI與SAS在經歷過眾多的市場轉移仍屹立不搖，且如今的進步幅度更勝以往，如此卓越的高彈性，歸功於許多可行的改良與發展藍圖，這些都是SCSI/SAS目前與可預見未來的致勝關鍵。

(本文作者為艾薩產業行銷部總監暨SCSI產業協會主席)