Serial Attached SCSI

SAS
Seriell ansluten SCSI
Four red cables lead into a wide black electrical connector
SAS-kontakt
Bredd i bitar 1
Antal enheter 65,535
Fart
  • SAS-1: Full-duplex 3 Gbit/s (2004)
  • SAS-2: Full-duplex 6 Gbit/s (2009)
  • SAS-3: Full duplex 12 Gbit/s (2013)
  • SAS-4: Full duplex 22,5 Gbit/s (2017)
Stil Serie
Hotplugging-gränssnitt Ja

Inom datorer är Serial Attached SCSI ( SAS ) ett punkt-till- punkt seriellt protokoll som flyttar data till och från datorlagringsenheter som hårddiskar och bandenheter . SAS ersätter den äldre Parallel SCSI (Parallel Small Computer System Interface, vanligtvis uttalad "scuzzy" eller "sexig") bussteknik som först dök upp i mitten av 1980-talet. SAS, precis som sin föregångare, använder standardkommandouppsättningen SCSI . SAS erbjuder valfri kompatibilitet med Serial ATA (SATA), version 2 och senare. Detta möjliggör anslutning av SATA-enheter till de flesta SAS- bakplan eller kontroller. Det omvända, att ansluta SAS-enheter till SATA-bakplan, är inte möjligt.

T10 tekniska kommittén för International Committee for Information Technology Standards (INCITS) utvecklar och underhåller SAS-protokollet; SCSI Trade Association (SCSITA) främjar tekniken.

Introduktion

Lagringsservrar som rymmer 24 SAS hårddiskar per server

Ett typiskt Serial Attached SCSI-system består av följande grundläggande komponenter:

  1. En initiator : en enhet som skapar förfrågningar om enhetstjänst och uppgiftshantering för bearbetning av en målenhet och tar emot svar för samma förfrågningar från andra målenheter. Initiatorer kan tillhandahållas som en inbyggd komponent på moderkortet (som är fallet med många serverorienterade moderkort) eller som en tilläggsvärdbussadapter .
  2. Ett mål : en enhet som innehåller logiska enheter och målportar som tar emot förfrågningar om enhetsservice och uppgiftshantering för bearbetning och skickar svar för samma förfrågningar till initiatorenheter. En målenhet kan vara en hårddisk eller ett disksystem .
  3. Ett tjänsteleveransundersystem : den del av ett I/O- system som överför information mellan en initiator och ett mål. Vanligtvis utgör kablar som förbinder en initiator och mål med eller utan expanderare och bakplan ett serviceleveransundersystem.
  4. Expanderare : enheter som ingår i ett delsystem för leverans av tjänster och underlättar kommunikation mellan SAS-enheter. Expanderare underlättar anslutningen av flera SAS End-enheter till en enda initiatorport.

Historia

  • SAS-1: 3,0 Gbit/s, introducerades 2004
  • SAS-2: 6,0 Gbit/s, tillgänglig sedan februari 2009
  • SAS-3: 12,0 Gbit/s, tillgängligt sedan mars 2013
  • SAS-4: 22,5 Gbit/s kallad "24G", standard färdig 2017
  • SAS-5: 45 Gbit/s utvecklas

Identifiering och adressering

En SAS-domän är SAS-versionen av en SCSI-domän – den består av en uppsättning SAS-enheter som kommunicerar med varandra med hjälp av ett tjänsteleveransundersystem. Varje SAS-port i en SAS-domän har en SCSI-portidentifierare som identifierar porten unikt inom SAS-domänen, World Wide Name . Den tilldelas av enhetstillverkaren, som en Ethernet- enhets MAC-adress , och är vanligtvis också världsomspännande unik. SAS-enheter använder dessa portidentifierare för att adressera kommunikation till varandra.

Dessutom har varje SAS-enhet ett SCSI-enhetsnamn, som identifierar SAS-enheten unikt i världen. Man ser inte ofta dessa enhetsnamn eftersom portidentifierarna tenderar att identifiera enheten tillräckligt.

Som jämförelse, i parallell SCSI, är SCSI-ID:t portens identifierare och enhetsnamn. I Fibre Channel är portidentifieraren ett WWPN och enhetsnamnet är ett WWNN.

I SAS har både SCSI-portidentifierare och SCSI-enhetsnamn formen av en SAS-adress , vilket är ett 64-bitars värde, normalt i formatet NAA IEEE Registered. Människor hänvisar ibland till en SCSI-portidentifierare som SAS -adressen för en enhet, av förvirring. Folk kallar ibland en SAS-adress för ett World Wide Name eller WWN, eftersom det i princip är samma sak som ett WWN i Fibre Channel. För en SAS-expanderenhet är SCSI-portidentifieraren och SCSI-enhetsnamnet samma SAS-adress.

Jämförelse med parallell SCSI

  • SAS "bussen" fungerar punkt-till-punkt medan SCSI-bussen är multidrop . Varje SAS-enhet är ansluten med en dedikerad länk till initiatorn, om inte en expander används. Om en initiator är kopplad till ett mål, finns det ingen möjlighet till strid ; med parallell SCSI kan även denna situation orsaka tvist.
  • SAS har inga avslutningsproblem och kräver inga terminatorpaket som parallell SCSI.
  • SAS eliminerar klockskevhet .
  • SAS tillåter upp till 65 535 enheter genom användning av expanders, medan Parallel SCSI har en gräns på 8 eller 16 enheter på en enda kanal.
  • SAS tillåter en högre överföringshastighet (3, 6 eller 12 Gbit/s) än de flesta parallella SCSI-standarder. SAS uppnår dessa hastigheter på varje initiator-målanslutning, och får därmed högre genomströmning, medan parallell SCSI delar hastigheten över hela multidrop-bussen.
  • SAS-enheter har dubbla portar, vilket möjliggör redundanta bakplan eller flervägs I/O ; den här funktionen brukar kallas SAS med dubbla domäner .
  • SAS-kontroller kan anslutas till SATA-enheter, antingen direktanslutna med hjälp av inbyggt SATA-protokoll eller via SAS-expanderar som använder Serial ATA Tunneling Protocol (STP).
  • Både SAS och parallell SCSI använder kommandouppsättningen SCSI .

Jämförelse med SATA

Det är liten fysisk skillnad mellan SAS och SATA.

  • SAS-protokollet tillhandahåller flera initiatorer i en SAS-domän, medan SATA inte har någon analog bestämmelse.
  • De flesta SAS-enheter tillhandahåller taggade kommandoköer , medan de flesta nyare SATA-enheter tillhandahåller inbyggd kommandokö .
  • SATA använder en kommandouppsättning som är baserad på den parallella ATA- kommandouppsättningen och sedan utökas bortom den uppsättningen för att inkludera funktioner som inbyggd kommandokö, hot-plugging och TRIM. SAS använder SCSI-kommandouppsättningen, som inkluderar ett bredare utbud av funktioner som felåterställning, reservationer och blockåterställning. Basic ATA har kommandon endast för direktåtkomstlagring. Men SCSI-kommandon kan tunnlas genom ATAPI för enheter som CD /DVD-enheter.
  • SAS-hårdvara tillåter flervägs I/O till enheter medan SATA (före SATA 2.0 ) inte gör det. Enligt specifikation använder SATA 2.0 portmultiplikatorer för att uppnå portexpansion, och vissa portmultiplikatortillverkare har implementerat multipath I/O med portmultiplikatorhårdvara.
  • SATA marknadsförs som en allmän efterföljare till parallell ATA och har blivit vanligt på konsumentmarknaden, medan det dyrare SAS riktar sig till kritiska serverapplikationer.
  • SAS felåterställning och felrapportering använder SCSI-kommandon, som har mer funktionalitet än ATA SMART- kommandona som används av SATA-enheter.
  • förtydligande behövs använder högre signalspänningar (800–1 600 mV för sändning och 275–1 600 mV för mottagning [ ]) än SATA (400–600 mV för sändning och 325–600 mV för mottagning [ förtydligande behövs ] ). Den högre spänningen erbjuder (bland andra funktioner) möjligheten att använda SAS i serverbakplan.
  • På grund av dess högre signalspänningar kan SAS använda kablar upp till 10 m (33 fot) långa, medan SATA har en kabellängdsgräns på 1 m (3,3 fot) eller 2 m (6,6 fot) för eSATA .
  • SAS är full duplex , medan SATA är halv duplex . SAS-transportskiktet kan överföra data med full hastighet av länken i båda riktningarna samtidigt, så ett SCSI-kommando som körs över länken kan överföra data till och från enheten samtidigt. Men eftersom SCSI-kommandon som kan göra det är sällsynta, och en SAS-länk måste dedikeras till ett enskilt kommando åt gången, är detta i allmänhet inte en fördel med en enskild enhet.

Egenskaper

Tekniska detaljer

Serial Attached SCSI-standarden definierar flera lager (i ordning från högsta till lägsta): applikation, transport, port, länk, PHY och fysisk. Serial Attached SCSI består av tre transportprotokoll:

  • Serial SCSI Protocol (SSP) – för kommunikation på kommandonivå med SCSI-enheter.
  • Serial ATA Tunneling Protocol (STP) – för kommunikation på kommandonivå med SATA-enheter.
  • Serial Management Protocol (SMP) – för hantering av SAS-strukturen.

För länk- och PHY -lagren definierar SAS sitt eget unika protokoll.

På det fysiska lagret definierar SAS-standarden kontakter och spänningsnivåer. De fysiska egenskaperna hos SAS ledningar och signalering är kompatibla med och har löst spårat SATA upp till 6 Gbit/s-hastigheten, även om SAS definierar mer rigorösa fysiska signaleringsspecifikationer samt en bredare tillåten differentialspänningssvängning avsedd att möjliggöra längre kablage . Medan SAS-1.0 och SAS-1.1 antog de fysiska signaleringsegenskaperna för SATA vid 3 Gbit/s-hastigheten med 8b/10b-kodning , ledde SAS-2.0-utvecklingen av en fysisk hastighet på 6 Gbit/s utvecklingen av en motsvarande SATA-hastighet. 2013 följde 12 Gbit/s i SAS-3-specifikationen. SAS-4 är tänkt att introducera 22,5 Gbit/s-signalering med ett mer effektivt 128b/150b-kodningsschema för att realisera en användbar datahastighet på 2 400 MB/s med bibehållen kompatibilitet med 6 och 12 Gbit/s.

Dessutom drar SCSI Express nytta av PCI Express- infrastrukturen för att direkt ansluta SCSI-enheter över ett mer universellt gränssnitt.

Arkitektur

Arkitekturen för SAS-lager

SAS arkitektur består av sex lager:

  • Fysiskt lager:
    • definierar elektriska och fysiska egenskaper
    • differentiell signalöverföring
    • Flera kontakttyper:
      • SFF -8482 – SATA- kompatibel
      • Interna fyrfiliga kontakter: SFF-8484, SFF-8087, SFF-8643
      • Externa fyrfiliga kontakter: SFF-8470, SFF-8088, SFF-8644
  • PHY-lager:
  • Länklager:
    • Insättning och radering av primitiver för matchning av klockhastighetsskillnader
    • Primitiv kodning
    • Datakryptering för minskad EMI
    • Etablera och riva native kopplingar mellan SAS mål och initiativtagare
    • Etablera och riva ner tunnlade förbindelser mellan SAS-initiatorer och SATA-mål kopplade till SAS-expanders
    • Strömhantering (föreslagen för SAS-2.1)
  • Portlager:
    • Kombinera flera PHY:er med samma adresser till breda portar
  • Transportlager:
    • Innehåller tre transportprotokoll:
      • Serial SCSI Protocol (SSP): för kommunikation på kommandonivå med SCSI-enheter
      • Serial ATA Tunneled Protocol (STP): för kommunikation på kommandonivå med SATA-enheter
      • Serial Management Protocol (SMP): för hantering av SAS-strukturen
  • Appliceringsskikt

Topologi

En initiator kan ansluta direkt till ett mål via en eller flera PHYs (en sådan anslutning kallas en port oavsett om den använder en eller flera PHYs, även om termen bred port ibland används för en multi-PHY-anslutning).

SAS expanders

Komponenterna som kallas Serial Attached SCSI Expanders (SAS Expanders) underlättar kommunikation mellan ett stort antal SAS-enheter. Expanderare innehåller två eller flera externa expanderportar. Varje expanderenhet innehåller minst en SAS Management Protocol-målport för hantering och kan innehålla själva SAS-enheter. Till exempel kan en expander inkludera en Serial SCSI Protocol-målport för åtkomst till en kringutrustning. En expander är inte nödvändig för att gränssnittet en SAS initiator och mål men tillåter en enda initiator att kommunicera med fler SAS/SATA mål. En användbar analogi: man kan betrakta en expander som en nätverksswitch i ett nätverk, som kopplar samman flera system med en enda switchport.

SAS 1 definierade två typer av expander; SAS-2.0-standarden har dock tagit bort skillnaden mellan de två, eftersom den skapade onödiga topologiska begränsningar utan någon realiserad fördel:

  • En kantexpander möjliggör kommunikation med upp till 255 SAS-adresser, vilket gör att SAS-initiatorn kan kommunicera med dessa ytterligare enheter. Edge expanders kan göra direkt tabell routing och subtraktiv routing. (För en kort diskussion om dessa dirigeringsmekanismer, se nedan). Utan en fanout-expander kan du använda högst två kantexpanderar i ett leveransdelsystem (eftersom du kopplar ihop den subtraktiva routingporten för dessa kantexpanderar, och du kan inte ansluta fler expanderare). Fanout expanders löser denna flaskhals.
  • En fanout-expander kan ansluta upp till 255 uppsättningar kantexpanderar, känd som en kantexpanderenhetssats , vilket gör att ännu fler SAS-enheter kan adresseras. Den subtraktiva routingporten för varje kantexpanderare ansluter till phys för fanoutexpandern. En fanout-expander kan inte göra subtraktiv routing, den kan bara vidarebefordra subtraktiva routingförfrågningar till de anslutna kantexpandarna.

Direkt routing gör att en enhet kan identifiera enheter som är direkt anslutna till den. Tabell routing identifierar enheter som är anslutna till expanderarna anslutna till en enhets egen PHY. Subtraktiv routing används när du inte kan hitta enheterna i den undergren du tillhör. Detta skickar begäran till en annan filial helt och hållet.

Expanderare finns för att tillåta mer komplexa sammankopplingstopologier. Expanderare hjälper till med länkväxling (i motsats till paketväxling) slutenheter (initiatorer eller mål). De kan lokalisera en slutenhet antingen direkt (när slutenheten är ansluten till den), via en routingtabell (en mappning av slutenhets-ID:n och expandern som länken ska bytas till nedströms för att dirigera mot det ID). eller när dessa metoder misslyckas, via subtraktiv routing: länken dirigeras till en enda expander ansluten till en subtraktiv routingport. Om det inte finns någon expander ansluten till en subtraktiv port kan slutenheten inte nås.

Expanderare utan PHYs konfigurerade som subtraktiva fungerar som fanout-expanders och kan ansluta till valfritt antal andra expanders. Expanderare med subtraktiva PHYs får endast ansluta till två andra expanderare som högst, och i så fall måste de ansluta till en expander via en subtraktiv port och den andra via en icke-subtraktiv port.

SAS-1.1-topologier byggda med expanderare innehåller i allmänhet en rotnod i en SAS-domän, med det enda undantagsfallet som är topologier som innehåller två expanderare anslutna via en subtraktiv-till-subtraktiv port. Om den finns är rotnoden expandern, som inte är ansluten till en annan expander via en subtraktiv port. Därför, om en fanout-expanderare finns i konfigurationen, måste den vara domänens rotnod. Rotnoden innehåller rutter för alla slutenheter som är anslutna till domänen. Observera att med intåget i SAS-2.0 av tabell-till-tabell-routing och nya regler för zonindelning från ände till ände, innehåller mer komplexa topologier som bygger på SAS-2.0-regler inte en enda rotnod.

Kontakter

SAS-kontakter är mycket mindre än traditionella parallella SCSI-kontakter . Vanligtvis tillhandahåller SAS punktdataöverföringshastigheter upp till 12 Gbit/s.

Den fysiska SAS-kontakten finns i flera olika varianter:


Kodnamn _ 		andra namn
extern/ intern 		Pins
Antal enheter /banor 		Kommentar Bild
SFF-8086
Intern mini-SAS, intern mSAS 		inre 26 4
Detta är en mindre vanlig implementering av intern mSAS än SFF-8087:s 36-kretsversion. De färre positionerna är möjliga genom att den inte stöder sidband. 		SFF 8086.jpg
SFF-8087


Intern mini-SAS, intern mSAS, intern iSAS, intern iPass 		inre 36 4
Oskärmad 36-kretsimplementering av SFF-8086. Molex iPass intern 4×-kontakt med reducerad bredd; 12 Gbit/s kapacitet. 		SFF-8087 SMC.jpg
SFF-8088


Extern mini-SAS, extern mSAS, extern iSAS, extern iPass 		extern 26 4
Skärmad 26-kretsimplementering av SFF-8086. Molex iPass extern 4×-kontakt med reducerad bredd; 12 Gbit/s kapacitet. 		SFF 8088.jpg
SFF-8431 SFP+ extern 20 1
SFF-8436
QSFP+, Quad SFP+ 		extern 38 4
Används ofta med många NetApp- lagringssystem. Ses ofta med SFF-8088 eller SFF-8644 i andra änden; 6 Gbit/s kapacitet.
SFF-8470

InfiniBand CX4- kontakt, Molex LaneLink 		extern 34 4 Extern kontakt med hög densitet (används även som intern kontakt). SFF 8470.jpg
SFF-8482 inre 29 2 körfält
Denna formfaktor är designad för kompatibilitet med SATA men kan driva en SAS-enhet. En SAS-kontroller kan styra SATA-enheter, men en SATA-kontroller kan inte styra SAS-enheter.

Den vanligaste anslutningen för SAS-enheter som ansluter till bakplan i servrar, dvs. PowerEdge och ProLiant

 SFF-8482 SAS Plug - Bokeh at f22.jpg
SFF-8484 inre
32 eller 19 		4 eller 2 Interna högdensitetsanslutningar, versioner med 2 och 4 banor definieras av SFF-standarden. SFF-8484 straight connector.jpg
SFF-8485
Definierar SGPIO (förlängning av SFF 8484), ett serielllänksprotokoll som vanligtvis används för LED-indikatorer.

SFF-8613 (SFF-8643)
Mini-SAS HD, U.2 		inre 36
4 eller 8 med dubbelkontakt (enkelkontakt på bilden) 		Mini-SAS HD (introducerad med SAS 12 Gbit/s)

Även känd som en U.2-port tillsammans med SFF-8639.

 SFF-8643 SMC.jpg

SFF-8614 (SFF-8644) 		extern Mini-SAS HD extern
4 eller 8 med dubbelkontakt (enkelkontakt på bilden) 		Mini-SAS HD (introducerad med SAS 12 Gbit/s) SFF-8644 cable.jpg

Sidobandskontakt _ 		inre


Ses ofta med 1× SFF-8643 eller 1× SFF-8087 i andra änden – intern fan-out för 4× SATA-enheter. Ansluter styrenheten till enheter utan bakplan eller till (SATA) bakplan och valfritt till statuslysdioderna. 		Sideband.jpg
SFF-8680 inre
  • 1
  • (2 portar)
 SAS 12 Gbit/s bakplanskontakt
SFF-8639 U.2 inre 68
  • 1
  • (2 portar)
  • SAS 12 Gbit/s bakplanskontakt;
  • revidering av SFF-8680.
 SFF-8639.jpg
SFF-8638
  • Fyra 1x-portar med upp till 24 Gb/s vardera;
  • två 2x-portar med upp till 48 Gb/s vardera;
  • en 4x-port med upp till 96 Gb/s.
SFF-8640
  • Fyra 1x-portar med upp till 24 Gb/s vardera;
  • två 2x-portar med upp till 48 Gb/s vardera;
  • en 4x-port med upp till 96 Gb/s.
SFF-8681
  • Två 1x-portar med upp till 24 Gb/s vardera;
  • en 2x portar med upp till 48 Gb/s vardera.
SFF-8654 SlimSAS inre 4X: 38

8X: 74

 4X och 8X SAS-4 kontakt och uttag Slimsas-x8-male-connector.jpg

Nearline SAS

Nearline SAS (förkortat NL-SAS , och ibland kallad midline SAS )-enheter har ett SAS-gränssnitt, men huvud, media och rotationshastighet för traditionella SATA-enheter i företagsklass, så de kostar mindre än andra SAS-enheter. Jämfört med SATA har NL-SAS-enheter följande fördelar:

  • Dubbla portar tillåter redundanta vägar
  • Möjlighet att ansluta en enhet till flera datorer
  • Fullständig SCSI-kommandouppsättning
  • Inget behov av att använda Serial ATA Tunneling Protocol (STP), vilket är nödvändigt för att SATA-hårddiskar ska anslutas till en SAS HBA .
  • Inget behov av SATA- interposer -kort, som behövs för pseudo-dual-port hög tillgänglighet för SATA HDDs.
  • Större djup av kommandoköer

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Serial_Attached_SCSI&oldid=1144155452 "