硬盘机技术的演变:SAS与SATA(下)

在上集文章中，我们介绍了企业存储市场发展的趋势，以及目前被广泛使用的并行接口解决方案。在本集中，我们将正式进入序列连结技术的领域，进一步介绍SAS与SATA技术，以及未来序列储存技术将面临的挑战及机会。

SAS与SATA：SCSI与ATA技术的新一代延伸

新型态的序列技术将取代传统的SCSI及ATA硬盘的平行互连技术．而SAS与SATA正式将分别取代SCSI与ATA的新一代序列连结技术。接下来，我们将针对SAS和SATA技术的特性与功能做详细的描述，并分析此两种技术将如何相互配合与竞争，以及此两种技术如何与采用光纤信道的存储子系统相互运用。

SAS界面

SAS标准制订工作自2001年开始蓬勃发展．当时的LSILogic，与HP、Maxtor以及Seagate开始合作参与一项制订标准的计划。2002年．SCSI商业协会{SCSI Trade Association)成为该标准的所有者，并开始着手将此标准在市场上推广。2004年，该组织首次了针对3Gbps的专用互连带宽标准，并规划制定并推动6Gbps及1．2GBps的后续标准。这就是SAS标准的最初由来。

SAS支持许多为企业级存储应用量身订做的强大功能。该协议支持双端口硬盘机，且就软件角度而言，之前的SCSI指令仍能完整地保留下来。透过8m以下的电缆，SAS就能用来在服务器机架中连接硬盘，或在相邻的机架中连接硬盘机数组。如SCSI硬盘机一般，SAS硬盘机通常具备双端口，以及10，000rpm与15，000rpm的高效能。

SATA界面

SATA标准的出现，取代了1985年首次的平行ATA协议，成为广泛使用于一般PC的后续接口技术。如今，序列ATA成为一种端对端的专用1．5Gbps互连技术。SATA支持长达1m的电缆，适用于PC、笔记本电脑、工作站以及入门级服务器。一般的SATA硬盘机为单端口设计，其速度为7．200rpm。

SATA系统是针对桌上型及笔记本电脑的低成本需求所设计，同时仍提供一些较高阶的功能特性，使这项技术也适用于企业的第二层存储。我们认为对于高端市场而言，如何将SATA设计至储存系统内，是极为重要的。一个磁盘阵列可轻易地将低可靠性、高容量的硬盘整合为一个健全的存储丛集。磁盘驱动器厂商充分了解客户无法接受可靠性低的存储系统，也意识到大众对于ATA硬盘等同于“低可靠性”的普遍认知。针对此间题，像是Maxtor等厂商已开始销售一系列(S)ATA硬盘机产品，以可提供较高的可靠性，并扭转客户及消费者的认知。

SAS与SATA的比较

表3针对SAS、SATA与光纤信道硬盘机的技术特性做比较。其中最重要的一点是SAS与SATA可提供新一代硬盘机所需的较高专用带宽，例如端对端应用。此外，由于序列互连需要较小型的电缆与连接器，对于笔记本电脑以及工作站的部署而言，更能使实体的连接与电缆布线更为简洁。

此外，虽然SATA及SAS与现行的平行版本在硬件方面无法兼容，但这些新的序列接口提供了软件上的连续性，也可满足新一代硬盘机对于高容量与高数据速率的需求。

值得注意的是，SAS接口协议的设计包含了高端功能，可满足高端企业存储的需求，此外还可控制SATA硬盘，使SAS接口成为系统OEM厂商在设计系统架构时的一项颇具吸引力的选择。

SAS与SATA连接器

SAS与SATA硬盘机的插头与背板连接器，在用途上极为相似。此外，单一的SAS控制器就可提供SAS与SATA连接器的插槽。图3描述了SAS与SATA连接器之间的异同。

由于SAS控制器能兼容SAS硬盘机(I／O密度较高)与SATA硬盘机(容量密度较高)的特性，使得系统设计者能在两种硬盘机之间，根据价格／效能或容量／效能等标准进行权衡及取舍。在需要低成本且高容量的存储应用时，可选用SATA硬盘机；而在讲究高可用性与效能的应用中，则需采用SAS硬盘机。通过SAS与SATA硬盘机的搭配使用，SAS控制器能完美的满足各种工作负荷量，以及不同等级数据关键性．对存储效能的需求。

尺寸与SAS硬盘机

某些硬盘机厂商已开始将2．5英寸的企业级硬盘机纳入至其产品线当中。由于SAS(相较于SCSl)使用的连接器与电缆尺寸较小，因此采用2 5英寸硬盘机的SAS存储系统将可大幅缩小其尺寸，并可装配至，U RAID 5服务器、机架最佳化的服务器，以及其它存储解决方案，进而提高I／O密度。

SAS为目前最有潜力取代SCSI的技术。IDC预估SAS将被应用于直接连结储存(DAS)、位于服务器附近的储存数组(如机架型应用)，以及SAN与NAS设备中的互连技术。

序列连结技术市场分析

对于存储技术的发展而言，在ATA与SCSI硬盘机上产生的序列改变为极重要的一步。下一代硬盘机需要的不仅是更高的带宽，同时也需要较小的电缆与连接器，使硬盘机能够达到更高的存储密度。

机会

客户对于高容量与高效能存储的持续需求，为存储系统供货商带来了极大的机会。随着日益强大的服务器对存储系统有更高的要求，存储产业也须不断地发展，以保持计算机运算的平衡。为了使整体系统达到最高的传输量，客户将因此求速度更快、容量更大的存储系统。

SAS是SCSI硬盘应用的一项自然衍生出来的后续技术。SCSI在内部储存以及直接连结储存中所具备的优势．对SAS而言是一项益处。此外，由于小型企业级硬盘与SAS之间的关系紧密，使得SAS接口技术得以持续地应用在企业储存产品。

透过SAS与SATA硬盘机的组合，存储系统供货商将可更准确地满足用户对于技术方面的需求，而省去在互连标准间转换数据所需的成本．同时也能避免其复杂性。IDC预估SAS与SATA硬盘机的组合将为工作站及服务器采用，而OEM厂商以及组装计算机供货商也将努力寻求各种途径，利用SAS／SATA数组组合所提供的灵活性来设计产品。

终端用户正在追求企业存储系统中的无缝整合，可提供跨平台功能、高可靠性，以及具成本效益的管理。为使这些系统可成功运作．SAS与SATA接口扮演了重要的角色。供货商将有机会使系统具备更强大的能力、更高的成本效益，且可更容易运用。

挑战

OEM厂商必须了解，设计一个可成功地被应用于市场上以及数据中心的储存系统，是一项非常大的挑战，尤其是企业级的存储产品。在过往，许多NAS公司尝试在企业存储应用中采用低成本元件，但失败的案例比比皆是。其带来的教训是，具成本效益的企业级存储不单只包括低成本元件。成功的存储产品须由不同的硬件建构而成，且须利用精密的软件来进行管理或降低复杂性。如果存储系统过于复杂．用户 可能因此选择改买廉价的全功能服务器，以避免使用他们不熟悉、且难以部署与维护的网络存储设备。

SAS提供的价值．包括接口能力、路线图，以及与SATA之间的互通性，必须先获得OEM厂商与终端用户的接受与信任，才能够在市场上成功。而SATA将会是用于PC的下一代硬盘机接口，因此其在PC市场上的接受度是一定的。从平行SCSI转移至SAS接口作为安装于服务器的磁盘接口，将能确保其技术在企业级磁盘驱动器中的可行性。然而，在企业储存市场中，若要成为用于外部磁盘阵列的互连技术，SAS将会面临强大竞争者――光纤信道的挑战。

为了使互补的产品与协议能够共同生存，SAS社群须避免助长技术间的竞争行为。OEM厂商与终端用户必须了解，SAS、SATA与光纤信道的互连技术将会共存。IDC认为，投入于光纤信道基础架构上的几十亿美元资金，将巩固光纤信道在未来的应用，而我们认为SAS及SATA将与光纤信道共存，成为企业级磁盘驱动器接口。

组装磁盘阵列的OEM厂商与终端采购客户有不同的需求，须仔细区别。客户不会在意数组中所采用的磁盘为光纤信道或是SAS接口技术。相反地，要说服OEM厂商从光纤信道转移至SAS接口，将需要极为充分的理由。这样的转换将增加新的设计成本，且破坏现有的稳定配置，甚至提高磁盘阵列组件的成本，因此厂商须认真地评估长期的ROI与TCO。在仲裁回路中分隔出错的困难，以及共享频宽的限制，正迫使OEM厂商开始考虑使用光纤信道回路交换器或SAS的端对端解决方案。执行这些解决方案的成本与困难将是厂商在规划下一代存储系统时，需要仔细考虑的。

无缝隙整合与互通性也是SAS标准的重要目标。对于SAS社群而言，达成这些目标将是一个关键性挑战。若不同厂商的SAS产品无法互通，将会导致SAS功能的缺失。

此外，OEM厂商必须成功地包装SAS技术产品，让用户能够注意到SAS既具成本效益，又容易操作。客户不愿接受难以运用的廉价产品，因为数据中心的决策须着重于过程中所产生的运作费用．而不是最初的购买价格。用户也正在寻求企业级储存系统的无缝隙整合．可提供跨平台功能性、可靠性，以及成本效益。虽然SAS与SATA扮演了重要角色，这些技术也须有储存系统软件的支持，进而降低系统复杂性并降低配置成本。

迎接挑战

SCSI商业联合会、SAS硬盘机供货商及OEM厂商正在努力合作拟定路线图(如对外声明的未来改善里程碑)、基准(如测验工作量的标准效能基准)，以及提供实际证明(如实际生产量的容量与效能基准)，以使其产品能获得大众信任。按时达成路线图中的里程碑将会是一大关键，尤其是在初期的几年之内。

许多厂商已在2004年底与2005年初推出的标准高容量(SHV)服务器空间的产品中(也就是采用英特尔处理器的服务器)，采用SAS接口。SAS已获得ANSI采纳作为标准，且初期的产品也将协助市场成长。

对于那些期盼整体间元件的价格效能比可能得到提升的用户，SAS与SATA存储的低成本解决方案，将能够获得他们的青睐。客户将要求系统提供高品量与可靠性，并期望OEM厂商能够确保新的SAS存储系统已做好完善准备，以便应用于企业存储中。

此外，系统OEM厂商应探究SAS与SATA硬盘在同一系统架构中的独特性，通过完美运作的硬件，以及提供相互功能与有效数据存储管理的软件，为最终用户提供最高的灵活性与效率。

最后．SAS与SATA供货商以及OEM厂商不应忽视许多用户已大量建置的光纤信道基础建设。虽然SAS与SATA预计将为企业存储市场带来竞争，但它们仍无法大规模地取代光纤信道技术。光纤信道与SAS将会成为高效能界面，主要应用于大交易量的环境中，而SATA将成为较低效能的接口．适用于低交易量的存储环境。业者将须明确地传达并教育用户这些接口该应用于何处，且该如何有效地进行建置。

结语

在未来几年内，采用SAS与SATA接口的存储系统的市场将持续扩大。这些技术不仅可提高存储系统的价格效能比，更可将存储工作量与其需要的硬盘储存设备做更完善的搭配。IDC鼓励OEM厂商与存储消费者持续注意产品发展进度，并仔细评估采用这两项新标准的存储系统所带来的初期使用经验。