資料洪流時代來臨　儲存系統加速導入SAS/PCIe

伺服器與儲存裝置將大舉採用新一代12Gbit/s序列式SCSI(Serial Attached SCSI, SAS)與PCI Express(PCIe)傳輸介面，以滿足資料洪流(Data Deluge)所需的超高速傳輸速率需求。

由於聯網裝置數量急遽攀升，巨量資料(Big Data)引爆的資料洪流，促使資料中心儲存設備與伺服器須提升資料傳輸速率，才可帶給消費者較佳的使用者經驗，因此企業級儲存設備已開始導入第三代SAS(SAS 3.0)標準。

圖1　2013～2016年各類傳輸介面在SSD市場的滲透率

另一方面，固態硬碟(SSD)為因應資料洪流衍生的資料快速存取挑戰，亦開始採用新的非揮發性記憶體(NVMe)與SATA Express介面(圖1)，強化資料傳輸速率與穩定性。

根據IDC統計資料顯示，2010?2015年間，聯網裝置數量將增加三倍；資料串流量將提升六倍，但使用者卻僅有兩倍的成長。由此可見，每一個消費者擁有的聯網裝置將不只一台，且使用者利用更多的聯網裝置進行資料傳輸與分享，意味著現有網路將面臨資料洪流的考驗。

聯網裝置出貨激增　資料洪流來襲

圖2　左起為LSI台灣區總經理宋雿璋、技術工程部資深經理王岳忠

艾薩(LSI)台灣區總經理宋雿璋(圖2左)表示，資料洪流為整體網路架構與設備帶來更多新的挑戰，首當其衝為頻寬。以行動聯網裝置與其相關網通設備基礎建設而言，從3G演進至長程演進計畫(LTE)已成必然趨勢，而伺服器、資料中心等雲端儲存裝置，則須採用更高速的傳輸介面，以及更智慧的管理軟體，才能減少資料傳輸的延遲，並確保安全性。

易利信(Ericsson)研究指出，2013年全球使用網際網路(Internet)的用戶約七至八億，2020年時將增加至五百億戶。龐大的資料流量不僅將促使有線與無線通訊技術持續朝更高頻寬邁進，也為台灣SAS儲存設備業者帶來新的市場藍海商機。宋雿璋解釋，網際網路用戶暴增意味著將有越來越多資料進入雲端，應用服務供應商對於更客製化、可符合其應用服務需求的硬體儲存設備也將日益攀升，因此過去IBM、戴爾(Dell)等標準規格的儲存設備、伺服器將逐漸無法受到市場青睞。

為取得最優化的儲存設備，應用服務商將直接尋求先前專為伺服器、儲存設備大廠代工的台灣廠商，為其量身打造產品，因此台灣業者若要在這一波變化掌握市場商機，須針對資料洪流衍生的頻寬需求，導入傳輸速率更高的SAS 3.0。

因應處理器支援PCIe 3.0　SAS 3.0儲存設備將登場

除資料洪流的驅動外，中央處理器(CPU)平台導入PCI Express 3.0，也加速伺服器與儲存裝置升級SAS 3.0。LSI台灣區技術工程部資深經理王岳忠(圖2右)解釋，SAS是使用於伺服器的傳輸介面；PCI Express 3.0則是用於伺服器處理器平台與儲存介面的溝通，因此兩種介面的傳輸速率必須接近，才能得到較佳的儲存效能，促使伺服器需要升級至SAS 3.0，亦即八條纜線總傳輸速率達9.6Gbit/s，才可配合PCI Express 3.0的頻寬，進一步讓資料與處理器間的溝通更順暢，以及提高存取處理速度，滿足資料洪流趨勢快速存取的需求。

SAS 3.0規範已於2012年底定；隨著今年SAS 3.0輸入/輸出控制器(Input/Output Controller)問世並進入量產，台灣伺服器與儲存裝置業者也已進入產品導入設計(Design In)階段。王岳忠指出，PCI Express 3.0每一條纜線最原始的資料傳輸速率為1Gbit/s，而一條傳輸線中有八條纜線，因此傳輸速率可達8Gbit/s，現有支援SAS 2.0儲存裝置6Gbit/s傳輸速率，將導致晶片與儲存介面速率的不匹配，影響資料傳輸效果。

王岳忠強調，雖然處理平台已內建PCI Express 3.0，但市面上卻尚未有採用SAS 3.0的儲存產品問世，因此目前服務供應商建構儲存系統時，無法導入支援SAS 3.0的裝置，藉以與PCI Express 3.0處理器良好溝通，並提升傳輸速率。不過，現有的SAS控制器晶片可透過軟體的方式，使主機與儲存裝置端的頻寬可互相配合，進而提升傳輸效能。

值得注意的是，根據英特爾產品發展藍圖，未來該公司將發布具備十六條纜線的PCI Express 3.0技術頻寬，預期SAS亦將有相對應的頻寬拓展計畫。

智慧管理軟體相助　儲存裝置加速資料搜尋

在儲存設備頻寬符合資料洪流的要求後，應用服務供應商如何讓儲存裝置加快在龐大的儲存資料中搜尋消費者所需資料，則需智慧管理軟體的協助。宋雿璋表示，若無法快速在幾百萬筆甚至更多的資料中迅速找到消費者所需的檔案，儲存設備僅空有高傳輸速率，也將無法滿足資料洪流趨勢所需，因此伺服器製造商須要搭配更智慧化的管理軟體，將使用者在雲端伺服器中儲存的資料分門別類，進而縮短資料搜尋時間。

智慧儲存管理軟體不僅可在最快的時間找到所需的資料，還可讓SAS 3.0傳輸介面向下相容較低速的儲存裝置。

資料中心伺服器供應商開始採用SAS 3.0提升產品傳輸速率的同時，SATA介面也持續升級，SATA-IO已確定不再制定傳輸速率翻一倍的4.0版，因此為提升支援SATA介面SSD的傳輸效能，英特爾與SATA-IO提出於SATA介面加入PCI Expres的概念，並分別推出新的NVMe及SATA Express標準。

處理器/控制器進入量產　PCIe站穩SSD儲存市場

群聯電子表示，SSD特性之一為具備12Gbit/s的高傳輸速率，現階段SATA 3.0 6Gbit/s的傳輸速率已無法與SSD匹配，將造成傳輸速率的效能差距，無法突顯SSD的傳輸效能特性，而SATA-IO考量若是要制定傳輸速率可達12Gbit/s的SATA 4.0，將面對SATA技術的物理限制，難以再順利提升頻寬，提高設計挑戰，因此SATA-IO即導入PCI Express，打造新的SATA Express介面(圖3)，讓消費者在使用SATA Express SSD時，可感受到PCI Express的高傳輸速率與效能。

圖3　儲存介面特性一覽表

無獨有偶，英特爾為使超輕薄筆電(Ultrabook)能更朝輕薄的方向邁進，因此力拱Ultrabook採用厚度更薄且儲存容量與效能更佳的SSD，但由於現有Ultrabook mSATA介面，無法提高傳輸速率，且轉到SATA Express介面SSD時會出現技術障礙，因此提出NVMe標準。

群聯電子指出，目前支援SATA Express或NVMe的硬碟產品雖仍為少數，但隨著今年各家業者的SATA Express或NVMe SSD控制器產品陸續進入量產，以及英特爾14奈米(nm)、預計於2013年底量產的9系列處理器Broadwell，將原生支援SATA Express，預期2013年底至2014年第二、第三季，將可看到較多支援SATA Express或NVMe的SSD產品問世。

由上述可知，無論是大型資料中心伺服器、儲存裝置或是消費性儲存產品，皆積極提升傳輸介面速率，以滿足資料洪流時代對傳輸速率的要求。