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存储分析:SAS 魅力不减 FC前景迷茫
2010-11-30 网络 / 网络

在存储连接技术发展的历史过程中,从IDE(ATA)、SCSI,到FC、SATA和SAS,以及近来颇受关注的SSD,人们在享受着技术发展带来的高性能、高传输速度和更好的连接性的同时,也不断目睹着一代技术的消亡和新一代技术的崛起。伴随着每一代技术的更迭替换,人们也在争论和思考:谁将是这场竞争的赢家?

  目前,围绕着SAS(Serial Attached SCSI,串行连接SCSI)和FC(Fiber Channel,光纤通道)技术的未来发展趋势,业界一直颇有争议。支持SAS技术的人认为,作为SCSI脱胎换骨的升级技术,SAS有望在未来取代FC技术而独霸高端磁盘市场;而FC技术的支持者则宣称,FC在技术上的先进性仍然毋庸置疑。

  在过去的10年间,高端磁盘市场一直被光纤磁盘所主宰,其技术为人们所称道,并占有很大的市场份额,尤其是在企业存储领域。虽然它并没有完全取代速度较慢的SCSI,但它很快就成为了高性能和高可用性的象征。

  然而,天有不测风云,诞生于2004年的SAS技术,使市场格局发生了改变。它从最初被质疑是否是代表了未来发展趋势的技术,发展到今天成为光纤通道技术的强大对手,并已经显现出将取代光纤通道的大趋势。

  SAS势不可挡

  目前,在主流的企业级存储系统中,磁盘类型主要有SAS磁盘、FC磁盘和SATA磁盘。其中,SATA磁盘性能较低,同时价格也较低,但单盘容量较高,一般用于对容量需求较大但对性能要求不高的场合,或配置在分层存储中的二层或三层存储中;而SAS磁盘和FC磁盘由于具备极高的性能和可用性,通常被用于企业系统关键的核心应用中。这三类磁盘的主要差别在于性能、容量和价格,在可靠性上差别不大。

  SAS磁盘是从SCSI磁盘的基础上发展而来的,SCSI磁盘是传统的企业级磁盘,从1981年诞生以来应用非常广泛,技术成熟稳定,但由于采用并行传输接口技术,因此在外部接口带宽进一步提升方面受到限制。SAS技术正是采用了串行传输接口技术的SCSI,因此,它既继承了SCSI磁盘的高可靠性、稳定性、易管理性和兼容性等优点,同时又解决了SCSI磁盘接口带宽提升受阻的问题,是新一代更优秀的企业级磁盘。

  SAS技术诞生于2004年,其第一代技术的传输速度为3Gbps,之后,在2008年第四季度,速度为6Gbps的第二代SAS技术发布,按照SCSI商业协会公布的SAS技术发展路线图,到2012年,其速度将达到12Gbps。因此,从技术的角度看,采用SAS技术的SAS磁盘将拥有广阔的发展前景。

  虽然人们在设计存储系统时,性能和可用性仍然是企业用户关心的主要方面,但是,毫无疑问,成本也已经成为一个具有影响力的推动因素。实际上,随着当前人们对成本的关注,尤其是在全球经济复苏阶段,人们大大提高了对SAS的兴趣,并把它看做是比光纤磁盘更实惠的替代方案。

  SAS磁盘除了应用在磁盘阵列外,还广泛应用于服务器。LSI公司的一位高层曾预测,SAS将会走进100%的工业标准服务器中,并会成为首选的外部磁盘存储系统的磁盘接口,与此同时,SAS也会在未来广泛用于从主机端到外部存储的连接。而光纤磁盘则由于其接口原因,只能应用于磁盘阵列。

  SAS应用范围还将拓展到整个数据中心,广泛的应用领域也将进一步推动SAS磁盘和技术的发展。

  光纤通道前景不妙

  光纤通道技术的主要应用领域在于磁盘驱动器接口和存储网络。在磁盘驱动器接口方面,尽管光纤磁盘具有4Gbps的传输速度,但第二代6Gbps SAS的问世,使其遭受了沉重的打击。6Gbps SAS明显具有优势,它仰仗6Gbps的高速带宽,并提供与光纤磁盘相当的性能和更低的价格,因此,光纤磁盘在这场竞争中只能甘拜下风。

  同时,由于SCSI商业协会公布的SAS未来发展路线图指明了到2012年SAS的速度将达到12Gbps,而光纤通道尽管在4Gbps之后有8Gbps、16Gbps甚至32Gbps,可硬盘厂商并没有计划支持4Gbps光纤磁盘之后的升级。

固态硬盘(SSD)的出现并得到厂商支持,也在某种程度上侵占了光纤磁盘的市场份额,尤其在一些高端应用中,用户可能考虑用SSD替代光纤磁盘,或在分级存储中,用SSD+SAS(或再+SATA)来组成二级或三级存储系统。日前,日立数据系统(HDS)公司发布了其高端企业存储阵列升级版VSP,其中采用了分级存储技术,所用的存储设备即为0级的SSD、1级的15krpm 2.5英寸SAS磁盘、2级的7200rpm 2TB SATA,组成三级存储。这从一个侧面说明,主流存储厂商已经开始抛弃光纤磁盘而拥抱SAS了。

  根据Gartner的市场分析和预测,SATA磁盘2009年的出货量为1530万台,到2013年,将达到2120万台;SAS硬盘将从2009年的1750万台增长为2013年的2810万台;而光纤磁盘2009年的出货量为710万台,之后将急剧下降,到2013年年底将彻底退出市场;另外,企业级SSD将会从2009年的28.1万台成长为2013年的530万台。

  与SAS相比,光纤通道的优势在于连接距离,6Gbps SAS的连接距离是10m,而光纤通道的连接距离则是10km,不可同日而语,只是这一优势的用武之地并不多。据说未来的SAS会在这方面加以改进。

  在存储网络方面,光纤通道仍然是主流的存储网络协议,即使后端的磁盘驱动器接口已倾向于使用SAS,存储控制器可以使用SAS来连接后端的磁盘扩展柜,但依然会使用光纤通道来作为前端连入存储网络的协议,这将会变为大多数企业的解决方案。

  为何选择SAS

  在SAS磁盘与光纤磁盘的竞争中,SAS显得越来越重要,其中的原因有多种,但基本上集中在三点。

  原因之一:SAS具有更高的价值和更好的投资回报

  与3Gbps SAS相比,4Gbps光纤通道通过单一I/O在单一链路上具有更高的吞吐能力。然而,绝大多数存储系统的性能很少基于单一的I/O;相反,性能的对比需要对整个系统进行测量。这样,SAS就会优于对手。

  以Hitachi AMS 2000 系列产品为例,它们采用SAS设计,就磁盘存取总带宽而言,任何采用光纤通道后台技术的模块化存储系统在它们面前都黯然失色。该解决方案还拥有更多的后台链路,从而可以支持更多的并发I/O传输。对支持基于SAS的交换机架构的AMS 2000而言,环路仲裁等待时间对它并没有影响。相比之下,基于光纤通道仲裁环路(FC-AL)的系统由于共享共同的环路而使传输速度受到等待时间的影响。

  此外,SAS始终承诺采用全双工技术。全双工能够让任何设备同时发送和接收I/O数据,它始终是人们优选的方法。然而对光纤通道来说,根据系统结构的不同,它可能是全双工,也可能是半双工。

  原因之二:更好的可用性

  在当今市场,可用性是人们非常关心的一个方面。目前的系统基本都是7×24小时运行,一年365天没有间断,而系统发生故障是任何企业都承受不起的。因此,许多用户不惜重金,其目的就是为了确保高可用性。

  与光纤通道相比,SAS不仅成本更加低廉,而且还能更有效地处理故障。它在组件层次上对故障进行报告。这意味着,如果某个SAS链路上的组件出现故障,系统监控工具就会立即发现故障并对故障进行广播和报告。对系统管理员来说,这意味着可以更快、更轻松地发现哪里出现了故障。

相比之下,光纤通道无法在组件层次上报告故障。相反,它只能对环路层次上的故障进行报告。这就意味着对故障进行纠正需要更长的时间,从而使可用性水平下降。

  此外,SAS允许内置更高的冗余。例如,AMS 2000系列产品拥有两个SAS扩展芯片,每个硬盘架总共可以拥有8条SAS链路。这意味着所有8条链路只有在同时出现故障的情况下才会失去与硬盘之间的连接。

  原因之三:与SATA共存

  如同SAS对SCSI磁盘来说是一个进步一样,SATA(串行ATA)磁盘是ATA磁盘的一个革命性的进步。SATA和SAS都采用串行技术,所以,与采用并行技术的ATA和SCSI磁盘相比,数据传输速度更快。

  SATA在ATA的基础上进行了扩展,并将继续成为磁盘接口的主流技术,而对PC和初级服务器来说,成本是主要的考虑方面。SAS在SCSI的基础上进行扩展,被视为企业级磁盘存储系统的磁盘接口技术。

  现在通过SAS和SATA磁盘接口,系统管理员可以自由地对它们进行混合或者根据业务需求和预算情况选择磁盘。系统通过SAS规范的SATA通道协议将SATA指令封装进SAS指令集内,这样,系统管理员就可以先使用SATA硬盘,在真正需要SAS硬盘的时候还可以使用SAS硬盘。

  例如,AMS 2000同时支持SAS和SATA硬盘接口,并且可以让系统管理员在可以容纳15块硬盘的机箱内对两种硬盘进行混合使用,从而不仅可以简化布线工作,而且还可以省去购买成本高昂的特殊硬盘架的成本。

  虽然可以通过接口加密程序或者FATA将光纤通道和SATA硬盘安装在同一个硬盘架内,然而,它们需要进行从光纤通道向SATA的I/O转换。这样不仅会引发额外的成本,而且还会导致性能下降。而SAS则可以轻松克服这些缺点。

  在存储业界的不断推动和努力下,SAS将很快在可靠性和传输速率方面与光纤通道技术一争高下。SAS逐渐替代光纤接口技术已经成为存储行业发展的重大技术趋势,这一趋势能否变为现实,则完全取决于各个存储厂商,尤其是主流厂商能否在SAS技术部署上先发制人,并说服客户为此买单。

  技术上的推陈出新推动着IT应用的成熟以及整个行业的发展,这是技术演变的趋势,也是历史发展的规律。从SAS技术当前的表现来说,无可否认SAS取代FC成为企业级存储的主角正逐步成为现实。

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