SAS und SATA für Server-Storage

Die Vorzüge von SAS gegenüber SATA

SAS oder Serial Attached SCSI hat seinen Ursprung im SCSI-Protokoll, stellt heute jedoch statt eines parallelen Interface eine serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung dar. Darüber hinaus dient SAS aber nicht nur als Laufwerks-Interface, sondern erlaubt die Erstellung von Storage-Infrastrukturen (Storage Domains), bei denen SAS-Verbindungen zusammengefasst und über Expander ähnlich wie bei Netzwerk-Switches verteilt werden können. Ein Expander kann über ein SAS-Kabel bis zu 128 Geräte ansteuern. Sollte das nicht genügen, so können diese Edge Expander genannten Geräte noch durch Fanout Expander gemanaged werden, so dass eine vollständig ausgebaute SAS-Domäne mit Fanout-Expander auf 128 Edge-Expaner und dort je 128 Geräten (16.384 Geräte maximal) ausgebaut werden kann.

Grundsätzlich steht die angegebene Bandbreite von 300 oder 600 MB/s für jedes Gerät bzw. jede Verbindung explizit zur Verfügung. Bei SCSI musste die Bus-Bandbreite von üblicherweise 160 oder 320 MB/s von allen Geräten geteilt werden. SAS schnittstellen werden im Voll-Duplex-Modus betrieben, das heißt dass die Bandbreite gleichzeitig im Upstream wie auch im Downstream zur Verfügung steht. Zudem unterstützt SAS per Definition zwei Ports pro Gerät, so dass diese zur Leistungssteigerung gebündelt werden können, oder aber im so genannten Dual Porting dazu verwendet werden, um ein Laufwerk von zwei Controllern aus anzusteuern.

SAS kennt diverse Kabel, um Mehrfachverbindungen zwischen Controller und Storage-Geräten zu realisieren, die wiederum die Laufwerke betreiben. An dieser Stelle schimmert durch, wo SAS in Enterprise-Umgebungen zusätzliche Flexibilität und Möglichkeiten der Ausfallsicherheit bietet. Dank der beiden Ports pro Laufwerk lassen sich vorhandene Laufwerke flexibel nutzen. Die Gesamtanzahl an SAS-Anschlüssen bestimmt der verwendete Controller. Darauf satteln wenn notwendig die besagten Expander.

Die Funktionalität von SAS umfasst prinzipiell alle Features von SAS, ist allerdings in drei Kategorien einzuteilen:

  • SAS SCSI Protokoll (SSP): Gerätekommunikation
  • SATA Tunneling Protokoll (STP): Erlaubt den SATA-Betrieb in SAS-Umgebungen
  • SAS Management Protokoll (SMP): Verwaltet Expander für große Infrastrukturen

Mächtige SAS-Hardware wie etwa der Switch SAS6110 von LSI bieten nun die Chance, SAS-Installationen wirklich flexibel zu nutzen. Das umfasst einerseits die Möglichkeit, viele Laufwerke in großen RAID-Arrays einzusetzen, um damit Leistungsfähigkeit und ggf. Hochredundanz zu ermöglichen. Andererseits können verschiedenste Hosts und Targets, also SAS-Laufwerke oder ganze Storage-Systeme, flexibel miteinander verschaltet werden. Physische Wartungsarbeiten reduzieren sich damit auf ein Minimum und die Flexibilität steigt erheblich an. Wichtig im Vergleich mit SAS und Port Multiplyern, die in kleinen Systemen als ausreichend erscheinen könnten, sind die dezentrale Verarbeitung von Bandbreite fressenden Funktionen: Routing-Funktionen oder auch Geräte-Suche (Discovery) werden von den Geräten durchgeführt, so dass hier keine Bandbreite verschenkt wird.

Schließlich bleibt zu erwähnen, dass SAS gegenüber SATA aus Gründen der Robustheit mit höheren Spannungen arbeiten (bis 1600 mV statt max. 900 mV) und die NCQ-Funktion bei SAS auf TCQ basiert, Tagged Command Queuing. Während bei Native Command Queuing das Laufwerk immer über die Abarbeitungsreihenfolge entscheidet, unterstützt Tagged Command Queuing über Tagging der Befehle drei verschiedene Modi (head of queue, ordered, simple), um eingehende Kommandos zu priorisieren und damit auf die Abarbeitung gezielt Einfluss zu nehmen. Zudem Unterstützt TCQ viel mehr abzuarbeitende Kommandos als die Maximalzahl von 32 bei NCQ.

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2 Kommentare
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  • Anonymous
    Solche Testbeiträge sollten öfters mal erscheinen sehr informativ, weiter so THG Team!
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  • st0ff
    Trotzdem diese Informationen nicht zu verachten sind, muss ich ein paar Wehrmutstropfen liefern, die mich hier etwas irritiert haben:
    - Ihr schreibt, die interne Hardware der beiden Platten wäre gleich, aber bei der Beschreibung des SAS-Laufwerks werden 16MB Cache erwähnt - Tippfehler?
    - "das Caching des Adaptec-Controllers wirkt sich positiv aus" - war nicht der neue LSI MegaRAID SAS2 9265-8i verwendet?
    - IOmeter gibt es seit gut einem Jahr als Version 1.1 Release Candidate. Wenn ihr das nicht benutzt, wird es ewig ein RC bleiben!

    Schonmal über die Benutzung von FIO als Testing-Tool nachgedacht? Gibts auch für Windows ...

    Nur ein paar Anregungen ... beste Grüße und danke für die viele gute Arbeit,
    Stefan
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