SAS (Serial Attached SCSI ) - інтерфейс для підключення HDD дисків. Своєю появою "серійний" інтерфейс змінив застарілий паралельний SCSI-інтерфейс. Жорсткі диски, побудовані на інтерфейсі SAS, використовуються в серверних системах.

SAS є рідною "молодшим братом" інтерфейсу SCSI, відповідно, в функціональної частини перший являє собою логічний протокол другого. Він заснований на електричної і механічної частини послідовного інтерфейсу SATA .

Примітно, що SAS наділений як перевагами інтерфейсу SCSI, якими є глибока сортування черги команд, відмінна масштабованість, високий рівень захисту від перешкод, велика довжина кабелів, так і достоїнствами Serial ATA , Що відрізняється гнучкими і недорогими кабелями, можливістю "гарячого" підключення, стандартом "точка-точка", що демонструє більшу продуктивність в складних конфігураціях.

Крім того, сам SAS також володіє новими унікальними можливостями. Зокрема, модернізованою системою підключення з використанням хабів (SAS-розширювачів), можливістю підключення до одного диску двох SAS-каналів, можливістю роботи на одному контролері дисків SAS і SATA-інтерфейсів.

SAS дозволяє підключати до 128 пристроїв на один порт, і до 16256 пристроїв - на один контролер.

Сучасні SAS-контролери і HDD диски підтримують швидкість передачі даних до 600Мбайт / с. Очікується, що в 2012 році швидкість передачі досягне 12 Гбіт / с.

SAS застосовує послідовний інтерфейс для роботи з підключаються накопичувачами (Direct Attached Storage - DAS). І хоча SAS, на відміну від паралельного інтерфейсу, що застосовується в SCSI, використовує послідовний інтерфейс, для управління SAS-пристроями використовуються команди SCSI.

Історія

Більш, ніж 20 років поспіль паралельний шинний інтерфейс був самим затребуваним протоколом обміну даних для більшості систем зберігання цифрових даних. Однак, у міру зростання користувальницької потреби в пропускної здатності системи, все частіше стали кидатися в очі недоліки двох найпоширеніших технологій паралельного інтерфейсу: SCSI і ATA.

Головним недоліком систем була відсутність сумісності між ними: різні роз'єми, набори команд. Широкий шлейф, який здійснює паралельну передачу даних, приводив до перехресним наведенням, що створювало додаткові перешкоди і призводило до помилок сигналу. Це змушувало знижувати швидкість сигналу, обмежувати довжину кабелю. Також доводилося завершувати кожну лінію окремо, зазвичай цю операцію виконував останній накопичувач (з метою недопущення відображення сигналу в кінці кабелю).

Посилювало становище справ Parallel SCSI і низьке максимальне число пристроїв, що підключаються (16 в одному ланцюжку), а також довжина кабелю (в сумі, не більше 12 м). Також існувала необхідність терминирования і ручної установки ID-накопичувачів, поділ смуги пропускання між усіма підключеними приводами.

Ну і нарешті, величезних розмірів кабелі і роз'єми паралельних інтерфейсів робили ці технології малопридатними для нових компактних систем.

У 2002 році комітетом T10 було запропоновано ввести новий протокол SAS. У ньому були усунені всі вищеописані недоліки. З'єднання типу "точка-точка" дозволило ввести виділену смугу пропускання під кожен диск, гранична довжина кабелю становила до 8 метрів на один порт, число адресованих пристроїв в одному домені зросла до 16 256, ручна установка ID змінилася унікальними номерами (WWN - World Wide Number ), що привласнюються на етапі виробництва. Роз'єми для зовнішніх SAS-пристроїв могли вмістити до чотирьох накопичувачів і забезпечити смугу пропускання 1,2Гбіт / с в одному напрямку. Крім того, в новому інтерфейсі була забезпечена повна підтримка "гарячого" підключення, а також сортування черги команд.

Технічний комітет T10 входить до складу Міжнародного Комітету зі стандартів в Області Інформаційних Технологій (InterNational Committee on Information Technology Standarts - INCITS). Він займається розробкою і підтримкою інтерфейсу SAS. Також новим стандартом надають підтримку галузеві групи SCSI Trade Association і Serial ATA Working Group. У них входять такі компанії, як Intel, HP, LSI, Seagate, IBM та інші.

Стандарт SAS складається з:

• рівня додатків: SCSI, ATA, SMP (Serial Management Protocol);
• транспортного рівня: SSP (Serial SCSI Protocol), STP (Serial ATA Tunneling Protocol, підключення SATA пристроїв до SAS HBA через розширювач (expander)), SMP (Serial Management Protocol, підтримка расширителей SAS);
• SAS port layer;
• рівня з'єднання: загальна частина і SSP, STP, SMP;
• SAS phy: узгодження швидкості (уповільнення вставкою наповнювачів); кодування (8b10b як в FC і Ethernet ); можна об'єднувати в "широкий" (2x, 3x, 4x) порт в HBA / RAID або розширнику; швидкість: SAS-1 - 3Гбіт / с (300Мбайт / с), SAS-2 - 6Гбіт / с (600Мбайт / с);
• фізичного рівня: забезпечується повний дуплекс; кабелі і роз'єми; одиночний внутрішній роз'єм сумісний з SATA пристроями, але не навпаки (SAS пристрою можна підключати до SATA контролера); зовнішні і групові роз'єми (wide port, кілька phy); в SAS-2 введений період адаптації при підключенні пристрою (training, дозволяє збільшити довжину кабелю до 6м); в SAS-2.1 введені активні кабелі (вбудована мікросхема дозволяє зменшити товщину кабелю і збільшити довжину кабелю до 30м); оптичний кабель - до 100м; роз'єм miniSAS x4 забезпечує харчування активного кабелю; зовнішні miniSAS x4 кабелі мають різні роз'єми для вхідних і вихідних портів; в SAS-2.1 додані зовнішні miniSAS 8x і внутрішні miniSAS 8x роз'єми.

Компоненти інтерфейсу SAS

Ініціатори (Initiators)

Ініціатор - пристрій, який породжує запити на обслуговування для цільових пристроїв і отримує підтвердження, коли ви виконання запитів. Найчастіше ініціатор виконаний у вигляді НВІС.

Цільові пристрої (Targets)

Цільовий пристрій містить логічні блоки і цільові порти, які здійснюють прийом запитів на обслуговування, виконує їх; після того, як закінчена обробка запиту, ініціатору запиту відсилається підтвердження виконання запиту. Цільовий пристрій може являти собою як окремий жорсткий диск, так і цілий дисковий масив.

Підсистема доставки даних (Service Delivery Subsystem)

Це частина системи введення-виведення, що здійснює передачу даних між ініціаторами і цільовими пристроями. Зазвичай підсистема доставки даних складається з кабелів, що з'єднують ініціатор і цільове пристрій. Також, крім кабелів до складу підсистеми доставки даних можуть входити розширювачі SAS.

Розширювачі (експандери) (Expanders)

Розширювачі (експандери) SAS - це пристрої, що входять до складу підсистеми доставки даних і дозволяють полегшити передачу даних між пристроями SAS. Наприклад, розширювач дозволяє підключити декілька цільових пристроїв SAS до одного порту ініціатора. Підключення через розширювач абсолютно прозоро для цільових пристроїв. Специфікації на SAS регламентують фізичний, канальний і логічний рівні інтерфейсу.

Протоколи передачі даних SAS

Завдяки цим трьом протоколами інтерфейс SAS повністю сумісний з уже існуючими SCSI додатками:

• Послідовний SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP). Він передає команди SCSI;
• Керуючий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP). Він передає керуючу інформацію на розширювачі;
• Тунельний протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP). Він встановлює з'єднання, що дозволяє передавати команди SATA.

Ця мультипротокольна архітектура робить технологію SAS універсальним гібридом пристроїв SAS і SATA.

роз'єми SAS

Роз'єм SAS універсальний, що є його вельми значущим перевагою. За форм-фактору він сумісний з SATA, що дозволяє безпосередньо підключати до системи накопичувачі SAS і SATA. Це дозволяє використовувати систему як з вимагають високої продуктивності додатками, так і з більш економічними.

Набір команд SATA є підмножиною набору команд SAS. Це дозволяє отримати сумісність пристроїв SATA з контролерами SAS. Але, слід враховувати, що накопичувачі SAS не можуть працювати з контролерами SATA. Ось чому вони оснащені спеціальними ключами на роз'ємах - це виключає ймовірність неправильного підключення.

• Роз'єм SFF-8482. Це внутрішній роз'єм для підключення стандартного жорсткого диска гарячої заміни з SAS інтерфейсом. Він також дозволяє підключити диск з інтерфейсом SATA, з яким повністю сумісний. А ось підключити SAS-пристрій до інтерфейсу SATA не вийде, в SAS посередині роз'єму відсутній спеціальний виріз-ключ. Крім даних через роз'єм підключений до джерела живлення для HDD;
• Роз'єм SFF-8484. Це перехідник, який дозволяє підключати об'єднавчу панель або кошик з роз'ємом SFF-8484 до контролера. Він розрахований на 2/4 пристрою. Є внутрішнім роз'ємом, оснащеним щільною упаковкою контактів;
• Роз'єм SFF-8470. Це зовнішній роз'єм, що володіє високою щільністю контактів. Максимальна пропускна здатність - 4 пристрої. Відноситься до типу Infiniband, використовується також для підключення внутрішніх пристроїв;
• Роз'єм SFF-8087. Це внутрішній роз'єм mini-SAS, що дозволяє підключити до 4 пристроїв. Являє собою зменшений роз'єм Molex iPASS;
• Роз'єм SFF-8088. Це зовнішній роз'єм mini-SAS, що дозволяє підключити до 4 пристроїв. Являє собою зменшений роз'єм Molex iPASS.

Роз'єми SAS за габаритами существено менше традиційних роз'ємів SCSI. Це дозволяє використовувати їх в якості роз'ємів для підключення компактних накопичувачів, розміром 2,5 дюйма. Завдяки зменшеному роз'єму SAS забезпечується повне Двопортовий підключення як для 3,5-дюймових, так і для 2,5-дюймових дискових накопичувачів.

Примітно, що раніше ця функція була доступна лише для 3,5-дюймових дискових накопичувачів з інтерфейсом Fibre Channel.

Порівняння SAS і SCSI

• У SAS використовується послідовний протокол передачі даних між декількома пристроями, що означає використання меншої кількості сигнальних ліній;
• SCSI використовує загальну шину, а це значить, що всі пристрої підключені до однієї шині. З контролером одночасно може працювати тільки один пристрій. SAS ж використовує з'єднання «точка-точка», в якому кожен пристрій пов'язане з контролером за допомогою виділеного каналу, що дозволяє підключати до одного контролера безліч пристроїв;
• SAS не потребує термінації шини користувачем, на відміну від SCSI;
• SCSI має проблему часу поширення сигналу по різних лініях паралельного інтерфейсу, воно може відрізнятися. SAS же позбавлений такого недоліку;
• У SAS є підтримка великої кількості пристроїв (> 16384). У SCSI підтримується 8, 16, або 32 пристрої на шині;
• SAS забезпечує більш високу пропускну здатність (1.5, 3.0 або 6.0 Гбіт / с). На шині SCSI пропускна здатність шини розділена між усіма підключеними до неї пристроями;
• Контролери SAS підтримують підключення пристроїв з інтерфейсом SATA;
• SAS використовує команди SCSI для управління та обміну даними з цільовими пристроями.

Порівняння SAS і SATA

• SATA-пристрої ідентифікуються номером порту контролера інтерфейсу SATA. SAS-пристрої ідентифікуються WWN-ідентифікаторами (World Wide Name). Для підключення SATA-пристрої до домену SAS використовується спеціальний протокол STP (Serial ATA Tunneled Protocol), що описує узгодження ідентифікаторів SAS і SATA;
• У пристроях SATA 1 і SAS є підтримка тегованих черг команд TCQ (Tagged Command Queuing). При цьому, пристрої SATA в версії 2 мають підтримку як TCQ, так і NCQ (Native Command Queuing);
• SATA застосовує набір команд ATA, який дозволяє працювати з HDD дисками. SAS підтримує більш широкий набір пристроїв (в тому числі і HDD диски, сканери, принтери і ін.);
• SAS підтримує зв'язок ініціатора з цільовими пристроями з кількох окремих ліній (в залежності від потреби можна підвищити відмовостійкість системи і / або збільшити швидкість передачі даних). SATA в версії 1 такої можливості не має. SATA в версії 2 використовує дублікатори портів для підвищення відмовостійкості;
• Перевага SATA - низьке енергоспоживання і доступність, переваги SAS - велика надійність.