6Gbps拉开SAS 2.0时代大幕：SAS 6Gbps产品横评

SAS 2.0——不仅是速度的倍增

是什么原因促使SAS从3Gbps向6Gbps发展呢？首先我们从硬盘驱动器的接口上来看，SAS是一种点对点全双工的接口，每块3Gbps SAS硬盘在直接连到控制器（不经过其它中转设备）的情况下拥有读、写各300MB/s的独享带宽。单块传统机械硬盘的持续传输率和这个数值还有一段距离，可以说是否升级到6Gbps暂时不会影响到实际性能。而在中高端企业存储中连接硬盘的FC-AL（光纤通道仲裁环路）是一个环路中的硬盘共享接口带宽，这样FC驱动器的4Gb/s接口就已经限制了它性能的发挥（有些磁盘阵列用于连接主机的光纤接口已经升级到8Gb/s，而FC-AL硬盘接口还是4Gb/s）。传统的并行Ultra320 SCSI接口也是一个通道上的硬盘共享320MB/s带宽（实际效率还达不到光纤的水平），所以导致它被更为理想的SAS（串行SCSI）标准替代。

SAS 2.0的优势显而易见，首当其冲的就是接口最大传输速率达到6Gbps。然而SAS 2.0规范带来的改进却不仅仅是速度提升那么简单，还有标准化的扩展器分区、扩展器自发现功能、最大长度可达10米的线缆和统一简单化连接等新特性。

SAS当然不会满足于只应用在点对点的连接控制器和硬盘上面，它还会进一步向中端存储系统的后端扩展连接进军，这时就需要用到SAS扩展器（Expander）芯片。在RAID卡/磁盘阵列控制器和扩展柜（JBOD）之间的连接以及主机内部带有扩展器的背板上，SAS扩展器扮演了重要角色。它的作用类似于一种交换架构，能够对SAS端口进行连接拓扑，增强其扩展能力。举个简单的例子：如果需要使用4个SAS端口的控制器连接8块硬盘，可以通过一个12个端口的SAS扩展器（4个上行、8个下行连接）来实现。这种情况下，一个SAS端口提供的带宽可能会对应到多块硬盘，3Gbps就不一定够用了。

LSI SAS2x36扩展器的连接拓跋示意图，多端口的SAS扩展器将会随着SAS 2.0在应用中越来越多的出现

SAS 1.0规范的扩展器缺乏统一的标准，造成了不同厂家的控制器和扩展器之间存在兼容性问题（甚至同一厂家的产品也有出现），而SAS 2.0将扩展器分区（Zoning）功能进行了标准化定义，不仅能够有效地支持多个扩展器厂商的更复杂的拓扑，同时还将支持分区的数量从原来的128个提高至256个。此外，新增的扩展器自发现功能（SAS 1.0的设备发现功能需要由SAS HBA/RAID卡等initiator发起端设备执行）和线缆最大长度由“大于6米”增加至10米也有利于SAS进一步应用于中端存储系统的内部连接。（我们曾在《SAS 2.0：中端理想“零距离”？》一文中做过更多分析）

Supermicro（超微）存储服务器机箱中使用的SAS 2.0扩展器模块，在它的下面（依照片中的视角）连接着支持SAS/SATA硬盘的背板

上图中就是一款支持6Gbps SAS的扩展器模块，其中散热片下面的主芯片是LSI的36端口扩展器，左侧有3个SFF-8087 Mini SAS 4x接口用于连接RAID卡（图中只连接了2个），而在电路板的下面连接了支持24块SAS/SATA硬盘的背板。如果左侧的3个上行接口都使用并且插满24块硬盘，那么在3Gbps SAS环境下提供的总带宽为3Gb/s×12=36GB/s，分摊给每块硬盘的只有1.5GB/s；而此时我们使用的是SAS 6Gbps扩展器，只要SAS HBA/RAID卡也是6Gbps的，总的上行带宽就可以达到6Gb/s×12=72GB/s，这样平均到每块硬盘的带宽也翻了一倍达到3Gb/s。因此6Gbps对SAS扩展器带来的帮助是显而易见的，其在现阶段的意义超过了单个硬盘接口。

上面是SAS 1.0早期使用的SAS Multilane 4x外部接口，采用了较为昂贵的SSF-8470 Infiniband样式连接器。而在SAS 2.0规范中对外部接口作出了统一规定，即下图中尺寸相对较小且廉价的SFF-8088 Mini Multilane 4x，左侧是连接主机的一端（IN），右侧为设备端（OUT），区别很容易看出。以市场中流行的惠普MSA 2000中端磁盘阵列（SAN）为例，其主机控制器单元HP 2312fc的扩展柜接口（3Gbps SAS）就从原有型号的SSF-8470改成了SFF-8088，而由于库存等原因，有些经销商仍然把它和原来的扩展柜一起出货，这样就需要一条SFF-8088 to SSF-8470两端不同的连接线。

在内部接口方面，小巧的SFF-8087 mini SAS 4x（上文中的扩展器照片里出现过）也早已基本取代了占据空间相当大的SFF-8484连接器。（关于更多接口相关的内容参见“SAS接口互连完全指南”一文）