Serial Attached SCSI

W roku 2004 na ryku znajdzie się Serial Attached SCSI, żeby w perspektywie średniookresowej zastąpić równoległy interfejs SCSI. Kompatybilność z SATA, nowe funkcje i duże poparcie producentów powinny przyczynić się do szybkiej popularyzacji nowego standardu.

W roku 2004 na ryku znajdzie się Serial Attached SCSI, żeby w perspektywie średniookresowej zastąpić równoległy interfejs SCSI. Kompatybilność z SATA, nowe funkcje i duże poparcie producentów powinny przyczynić się do szybkiej popularyzacji nowego standardu.

Na klasycznym, profesjonalnym rynku SCSI w cenie jest nie tylko wydajność, lecz również skalowalność i dostępność. W tych dziedzinach Serial Attached SCSI zasadniczo różni się od swojego równoległego poprzednika. Równoległe złącze SCSI osiągnęło w wersji Ultra320 SCSI szczyt swoich technicznych możliwości (w granicach rozsądku!). Podobnie jak w przypadku innych złączy i systemów magistrali, tak i w SCSI następuje przejście na pracę szeregową.

W pierwszej wersji Serial Attached SCSI będzie pracować z przepustowością do 300 MB/s. Plany na rok 2010 przewidują szybkości do 1200 MB/s. Serial Attached SCSI (SAS) obiecuje kompatybilność programową, tańsze połączenia wtykowe, lepszą skalowalność, szybszą pracę oraz obsługę dysków SATA. Serial Attached SCSI nie tylko zawiera potencjał dalszego rozwoju, ale oferuje również znacznie większą elastyczność, niż jego poprzednicy. Jest to między innymi zasługą zapożyczeń z SATA i Fibre Channel, jakie przeniknęły do Serial Attached SCSI.

Serial Attached SCSI

Adapter HBA w standardzie SAS może współpracować z dyskami SAS i SATA. Rodzaj dysku jest rozpoznawany automatycznie.

Adapter HBA w standardzie SAS może współpracować z dyskami SAS i SATA. Rodzaj dysku jest rozpoznawany automatycznie.

W wersji Ultra320 SCSI równoległe złącze SCSI osiągnęło po dwudziestu latach kres swoich możliwości technicznych. Spełnienie potrzeb, jakie pojawią się w najbliższej przyszłości, byłoby zbyt trudne i kosztowne za pomocą złącza równoległego. Już w wersji Ultra320 SCSI trzeba było stosować np. AAF (Adjustable Active Filter), żeby zagwarantować czysty przesył sygnału. W wersji Ultra640 SCSI odbicia sygnału byłyby już tak mocne, jak on sam. Stopień komplikacji technicznej byłby trudny do zaakceptowania, a możliwości dalszego rozwoju - bardzo ograniczone. Serial Attached SCSI jest, podobnie jak SATA, połączeniem punkt-punkt, a nie równoległą magistralą. Między adapterem HBA (host bus adapter) SAS a poszczególnymi urządzeniami końcowymi Serial Attached SCSI wykorzystuje, podobnie jak SATA, pojedyncze połączenia. W ten sposób wyeliminowano typowe dotąd dla SCSI problemy z okablowaniem i terminacją, a także sytuacje, w których uszkodzony kabel lub urządzenie końcowe mogły zakłócać pracę innych urządzeń. SAS przejął wtyki wprowadzone w standardzie SATA, które uniemożliwiają błędne podłączenie urządzeń. Urządzenia SATA można stosować na złączu SAS, ale nie odwrotnie.

Koncepcja SAS umożliwia komunikację każdego hosta z każdym urządzeniem końcowym za pośrednictwem ekspandera. Transmisja jest symultaniczna.

Koncepcja SAS umożliwia komunikację każdego hosta z każdym urządzeniem końcowym za pośrednictwem ekspandera. Transmisja jest symultaniczna.

Na początek przewidziano szerokość pasma 3 Gb/s. Powinno to wystarczyć do osiągnięcia szybkości transferu do 300 MB/s. Inaczej niż w przypadku Ultra320 SCSI, urządzenia nie muszą dzielić szerokości pasma. Jak pokazał przeprowadzony przez nas swego czasu test Ultra320 SCSI, kontroler typu single Channel osiąga kres możliwości już po podłączeniu czterech twardych dysków.

Ponadto przesyłanie danych w SAS odbywa się w trybie pełnodupleksowym. Przewidziany w specyfikacji SAS dual-porting umożliwia podłączenie jednego dysku SAS do dwóch różnych kart głównych, co pozwala na łatwą realizację rozwiązań nadmiarowych. Dodatkowo SAS umożliwia grupowanie portów w swego rodzaju wiązki kanałów w celu zwiększenia wydajności. SAS obsługuje - podobnie jak

SATA - wewnętrzne kable o długości do metra, a specyfikacja dopuszcza również stosowanie kabli zewnętrznych o długości do 10 metrów.

Topologia SAS

Ekspander typu fanout może łączyć do 128 ekspanderów brzegowych, z których każdy może zarządzać do 128 adresami SAS.

Ekspander typu fanout może łączyć do 128 ekspanderów brzegowych, z których każdy może zarządzać do 128 adresami SAS.

W przeciwieństwie do tradycyjnego, równoległego złącza SCSI nowe złącze SAS oferuje znacznie większą skalowalność. Połączenia punkt-punkt zapewniają większą przepustowość pasma niż równoległe. Można podłączyć do kontrolera więcej urządzeń niż ma on portów, choć wymaga to zastosowania dodatkowych urządzeń. W ten sposób SAS wprowadza nową klasę urządzeń - tzw. ekspanderów. To rodzaj przełącznika między kartą główną a urządzeniami końcowymi - ekspander przejmuje zarządzanie tymi ostatnimi.

Do jednego tzw. ekspandera brzegowego (edge expander) można dołączyć do 128 urządzeń SAS. Do urządzenia typu fanout expander można z kolei dołączyć do 128 ekspanderów brzegowych, a więc w jednym otoczeniu SAS może pracować ponad 16 tysięcy urządzeń końcowych. To mniej niż w topologii Fibre Channel, ale znacznie więcej niż w przypadku równoległego złącza SCSI.

Zarządzanie tyloma urządzeniami końcowymi jest bardziej złożone niż w dotychczasowym SCSI. W równoległym SCSI adresy ustawiane są sprzętowo. SAS posługuje się na potrzeby identyfikacji WWN (World Wide Names), które stanowią jednoznaczne identyfikatory urządzeń SCSI. Urządzenia SATA eksploatowane w otoczeniu SAS otrzymują identyfikatory WWN od ekspanderów.

Okablowanie szeregowe

Jak wspomnieliśmy, SAS korzysta z kabli przejętych z SATA i zaadaptowanych wtyków. Dyski SCSI rzadko pracują samodzielnie - z reguły stosuje się ich grupy. Okablowanie równoległych zespołów SCSI jest więc odpowiednio złożone. Kłopoty sprawiają nie tylko podatne na uszkodzenia i drogie 68-żyłowe kable, ale i różnorodność wtyków, ograniczająca elastyczność.

Okablowanie szeregowe to nie tylko brak problemów z przesłuchami sygnału elektrycznego, ale także inne, z pozoru banalne korzyści. Dyski SCSI zwykle pracują w grupach, a w dodatku kręcą się z bardzo dużą szybkością. Oba te czynniki wymuszają bardzo przemyślane rozwiązania w zakresie odprowadzania ciepła.

Z kolei rozrost systemów pamięci masowej zwiększa zapotrzebowanie na powierzchnię. Okablowanie szeregowe pozwala rozwiązać wszystkie te problemy w znacznie prostszy sposób.

Małe wymiary wtyków ułatwiają również stosowanie dysków o małych rozmiarach. Na przykład Seagate opracował korporacyjny dysk SAS w formacie 2,5". Nie jest też bez znaczenia, że okablowanie szeregowe i kompatybilność z SATA to prostsze i tańsze tablice połączeń (backplanes). W zależności od potrzeb można stosować napędy SAS lub SATA - otoczenie pozostaje bez zmian.

Kompatybilność

Tłumacz - w przypadku eksploatacji napędów SATA z kontrolerem SAS Serial Tunneling Protocol dba o odpowiednie przekształcenia.

Tłumacz - w przypadku eksploatacji napędów SATA z kontrolerem SAS Serial Tunneling Protocol dba o odpowiednie przekształcenia.

Ważną cechą Serial Attached SCSI jest kompatybilność z dotychczasowym SCSI. Nie ma potrzeby dostosowywania aplikacji lub systemów operacyjnych do SAS, a jeżeli nawet, to w bardzo niewielkim zakresie. Serial Attached SCSI korzysta z trzech protokółów. Protokół SSP (Serial SCSI Protocol) to szeregowa wersja istniejącego protokółu SCSI. STP (Serial Tunneling Protocol) zajmuje się tłumaczeniem poleceń SATA dla ewentualnie dołączonych dysków SATA. SMP (SCSI Management Protocol) dostarcza informacji zarządczych i odpowiada za zarządzanie wszystkimi możliwymi połączeniami punkt-punkt. Wszystkie protokóły współdzielą kompatybilne połączenia i interfejs sprzętowy. Podobnie jak SATA i Fibre Channel, Serial Attached SCSI wykorzystuje do transmisji danych kodowanie 8B/10B.

Serial Attached SCSI i Serial ATA używają tych samych wtyków. Niewielkie zagłębienie wtyku uniemożliwia podłączenie dysku SAS do kontrolera SATA. SAS pracuje z wyższymi napięciami niż SATA, gdyż sygnał może mieć do przejścia dłuższą drogę.

W trakcie inicjalizacji otoczenia SAS następuje rozpoznanie poszczególnych urządzeń końcowych oraz przydzielenie protokołów i sygnałów, zależnie od rodzaju urządzenia.

Plany rozwoju SCSI

Wprowadzony w roku 2002 standard Ultra320 to ostatnia równoległa wersja SCSI. Znawcy branży szacują obecny udział urządzeń Ultra320 SCSI na 10 procent ogólnej puli urządzeń SCSI. Zaprzestano prac nad planowanym jako następca standardem Ultra640 SCSI. Powody to przede wszystkim wspomniane problemy techniczne. Okablowanie byłoby źródłem nieprawdopodobnych problemów technicznych, a proste przejście na nowy standard nie byłoby raczej możliwe.

Pierwsze produkty z Serial Attached SCSI pojawią się na rynku w roku 2004 i będą dysponować szybkością 300 MB/s. Przybliżony, dokładniejszy termin to druga połowa 2004. W roku 2004 sekwencyjny transfer danych osiągnie 127 MB/s, a w roku 2006 - 238 MB/s. To wyczerpuje możliwości jednego, 300-megabitowego kanału SCSI, uwzględniając dane administracyjne i zarządcze. Dlatego na rok 2007 planowany jest kolejny wariant SAS o przepustowości 600 MB/s. Serial SCSI 1200 to perspektywa roku 2010. Przepustowość 1200 MB/s będzie potrzebna, gdyż według SCSI Trade Association (www.scsita.org), dyski będą wówczas dysponowały sekwencyjnym transferem danych na poziomie 830 MB/s.

SAS - status quo

SAS startuje od 300 MB/s i ma zastąpić w roku 2004 wersję równoległą. Plany sięgają roku 2010 i przewidują 1200 MB/s.

SAS startuje od 300 MB/s i ma zastąpić w roku 2004 wersję równoległą. Plany sięgają roku 2010 i przewidują 1200 MB/s.

W roku 2003 udało się wyprodukować pierwsze testowe urządzenia Serial Attached SCSI. Podczas targów CeBIT 2003 Seagate pokazał prototyp działającego dysku SAS. Urządzenie opierało się na modelu Cheetah o pojemności 73 GB. Również w marcu 2003 roku firmie Adaptec udało się przesłać sygnał SCSI z kontrolera RAID za pośrednictwem kabli szeregowych do czterech twardych dysków i z powrotem. Dowodem szerokiego poparcia ze strony producentów było powołanie w kwietniu 2003 grupy roboczej Serial Attached SCSI. Wśród założycieli znaleźli się: Adaptec, Fujitsu, Maxtor, Seagate i Hitachi.

Latem 2003 Seagate i Maxtor zaprezentowały podczas HP World współpracę dysków SAS i SATA. Zastosowano napędy SATA Maxline Maxtora oraz napędy Serial Attached SCSI Atlas. Seagate pokazał ponadto 2,5-calowy dysk z interfejsem SATA do zastosowań profesjonalnych. Również latem 2003 Maxtor i LSI Logic przedstawiły komitetowi T10 działające otoczenie SAS. W trakcie pokazu użyto kontrolera SAS firmy LSI Logic oraz dysków SAS firm Maxtor i Seagate. Za pomocą protokółu Serial Attached SCSI (SSP) wykonywano polecenia zapisu i odczytu SCSI. Wreszcie podczas targów Comdex w Las Vegas w listopadzie 2003 LSI Logic pokazał dwa prototypy ekspanderów w połączeniu z kontrolerami SAS oraz napędami SATA i SAS.

W maju 2003 specyfikację Serial Attached SCSI przekazano komitetowi T10 ( http://www.t10.org ). Specyfikacja została opublikowana w lipcu roku 2003, a w listopadzie opublikowano projekt wersji 1.1 SAS, zawierający pewne poprawki.

Komitet T10 opracowuje pod nadzorem ANSI szczegóły wszystkich standardów SCSI. T10 dba o to, żeby zatwierdzanie wytycznych odbywało się we współpracy z grupami przemysłowymi.


Zobacz również