Что такое интерфейс sas. SAS-диски: назначение, описание, технические характеристики устройства

Интерфейс SAS.

Интерфейс SAS или Serial Attached SCSI обеспечивает подключение по физическому интерфейсу, аналогичному SATA , устройств, управляемых набором команд SCSI . Обладая обратной совместимостью с SATA , он даёт возможность подключать по этому интерфейсу любые устройства, управляемые набором команд SCSI - не только жёсткие диски, но и сканеры, принтеры и др. По сравнению с SATA, SAS обеспечивает более развитую топологию, позволяя осуществлять параллельное подключение одного устройства по двум или более каналам. Также поддерживаются расширители шины, позволяющие подключить несколько SAS устройств к одному порту.

Протокол SAS разработан и поддерживается комитетом T10. SAS был разработан для обмена данными с такими устройствами, как жёсткие диски, накопители на оптических дисках и им подобные. SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями, совместим с интерфейсом SATA. Хотя SAS использует последовательный интерфейс в отличие от параллельного интерфейса, используемого традиционным SCSI, для управления SAS-устройствами по-прежнему используются команды SCSI. Команды (рис. 1), посылаемые в устройство SCSI представляют собой последовательность байт определенной структуры (блоки дескрипторов команд).

Рис. 1.

Некоторые команды сопровождаются дополнительно "блоком параметров", который следует за блоком дескриптора команды, но передается уже как "данные".

Типичная система с интерфейсом SAS состоит из следующих компонентов:

1) Инициаторы. Инициатор - это устройство, которое порождает запросы на обслуживание для целевых устройств и получает подтверждения по мере исполнения запросов.

2) Целевые устройства . Целевое устройство содержит логические блоки и целевые порты, которые осуществляют приём запросов на обслуживание, исполняет их; после того, как закончена обработка запроса, инициатору запроса отсылается подтверждение выполнения запроса. Целевое устройство может быть как отдельным жёстким диском, так и целым дисковым массивом.

3) Подсистема доставки данных . Является частью системы ввода-вывода, которая осуществляет передачу данных между инициаторами и целевыми устройствами. Обычно подсистема доставки данных состоит из кабелей, которые соединяют инициатор и целевое устройство. Дополнительно, кроме кабелей в состав подсистемы доставки данных могут входить расширители SAS.

3.1) Расширители. Расширители SAS - устройства, входящие в состав подсистемы доставки данных и позволяют облегчить передачи данных между устройствами SAS, например, позволяет соединить несколько целевых устройств SAS к одному порту инициатора. Подключение через расширитель является абсолютно прозрачным для целевых устройств.

SAS поддерживает подключение устройств с интерфейсом SATA. SAS использует последовательный протокол передачи данных между несколькими устройствами, и, таким образом, использует меньшее количество сигнальных линий. SAS использует команды SCSI для управления и обмена данными с целевыми устройствами. Интерфейс SAS использует соединения точка-точка - каждое устройство соединено с контроллером выделенным каналом. В отличии от SCSI, SAS не нуждается в терминации шины пользователем. Интерфейс SCSI использует общую шину - все устройства подключены к одной шине, и с контроллером одновременно может работать только одно устройство. В SCSI скорость передачи информации по разным линиям, составляющим параллельный интерфейс, может отличаться. Интерфейс SAS лишён этого недостатка. SAS поддерживает очень большое количество устройств, в то время как интерфейс SCSI поддерживает 8, 16, или 32 устройства на шине. SAS поддерживает высокие скорости передачи данных (1,5, 3,0 или 6,0 Гбит/с). Такая скорость может быть достигнута при передаче информации на каждом соединении, в то время как на шине SCSI пропускная способность шины разделена между всеми подключёнными к ней устройствами.

SATA использует набор команд ATA и поддерживает жёсткие диски и накопители на оптических дисках, в то время как SAS поддерживает более широкий набор устройств, в том числе жёсткие диски, сканеры и принтеры. SATA-устройства идентифицируются номером порта контроллера интерфейса SATA, в то время как устройства SAS идентифицируются их WWN идентификаторами (World Wide Name). Устройства SATA (версии 1) не поддерживали очередей команд, в то время как устройства SAS поддерживают теггированные очереди команд. Устройства SATA с версии 2 поддерживают Native Command Queuing (NCQ).

Аппаратура SAS поддерживает связь с целевыми устройствами по нескольким независимым линиям , что повышает отказоустойчивость системы (интерфейс SATA такой возможности не имеет). В то же время, интерфейс SATA версии 2 использует дубликаторы портов для достижения аналогичной возможности.

SATA преимущественно используется в некритических приложениях, например в домашних компьютерах. Интерфейс SAS, благодаря своей надёжности, может быть использован в критически важных серверах. Выявление ошибок и обработка ошибочных ситуаций определено в SAS гораздо лучше чем в SATA. SAS считают надмножеством SATA, и не конкурирует с ним.

Разъёмы SAS гораздо меньше разъёмов традиционного параллельного интерфейса SCSI, что позволяет использовать разъёмы SAS для подключения компактных накопителей типоразмером 2,5 дюйма. SAS поддерживает передачу информации со скоростью от 3 Гбит/с до 10 Гбит/с. Существует несколько вариантов разъёмов SAS:

SFF 8482 - вариант, совместимый с разъёмом интерфейса SATA;

SFF 8484 - внутренний разъём с плотной упаковкой контактов; позволяет подключить до 4 устройств;

SFF 8470 - разъём с плотной упаковкой контактов для подключения внешних устройств; позволяет подключить до 4 устройств;

SFF 8087 - уменьшенный разъём Molex iPASS, содержит разъём для подключения до 4 внутренних устройств; поддерживает скорость 10 Гбит/с;

SFF 8088 - уменьшенный разъём Molex iPASS, содержит разъём для подключения до 4 внешних устройств; поддерживает скорость 10 Гбит/с.

Разъём SFF 8482 позволяет подключать устройства SATA к контроллерам SAS, что избавляет от необходимости устанавливать дополнительный контроллер SATA только потому, что необходимо, к примеру, подключить устройство для записи дисков DVD. Наоборот, устройства SAS не могут подключаться к интерфейсу SATA, и на них устанавливается разъём, предотвращающий их подключение к интерфейсу SATA.

Всем известны параметры производительности дисковых подсистем в теории. Но что на практике? Многие задают этот вопрос, некоторые строят свои гипотезы. Я решил провести серию тестов и определить «Who is who». Приступил к тестированию всеми известными утилитами dd, hdparm, далее перешел к fio, sysbench. Также был произведен ряд тестов используя UnixBench и несколько других аналогов. Было построено ряд графиков, но по мере дальнейшего тестирования было обнаружено что большинство этого ПО непригодно для адекватного сравнения разных дисков.
С помощью fio можно было составить сравнительную таблицу или график для SAS, SATA, но при тестировании SSD оказалось, что полученные результаты вовсе непригодны. Я конечно уважаю разработчиков этого всего софта, но в этот момент было принято решение создать ряд не синтетических тестов, а более близких к реальной обстановке.

Сразу скажу, что параметры теста и сами машинки были подобраны таким образом, чтобы результаты теста не были искажены типом процессора, его частотой или другими параметрами.

Тест 1

Создание файлов

В течении восьми циклов генерировалось создание небольших файлов с хаотическим содержанием и с постепенным ростом количества файлов на цикл. По каждому циклу измерялось время выполнения.

Из графика видно что большую скорость создания файлов имеют SSD KINGSTON SV300S3 и почти не зависят от их количества. Также стоит отметить что именно эти диски имеют более прямолинейную шкалу
По SAS дискам в Hardware RAID видно что скорость зависит от типа рейда, но совсем не зависит от количества дисков.
Но больше времени тратится не на создание файлов, как оказалось, а на их перезапись. По этому перейдем к второму тесту.

Тест 2

Перезапись файлов

Повторялись те что операции что в первом тесте, но файлы не создавались новые каждый раз, а использовался один и тот же файл, в который записывалась каждый раз новая информация.

Сразу бросается в глаза ужасная картина по дискам SATA 7,200 rpm MB2000GCVBR. Медленная запись и по 2x 300GB SAS SEAGATE. По этому решил выбросить их из графика для наглядности по остальным.

Самой быстрой подсистемой оказался одиночный SSD KINGSTON. Второе и третье место заняли 8x SEAGATE ST3300657SS и 4x SEAGATE ST3300657SS. Также видим что с ростом количества SSD в массиве скорость немного падает.

Тест 3

MySQL. Комбинирование sql-запросов INSERT, SELECT, UPDATE, DELETE

Была создана InnoDB таблица со следующей структурой:
CREATE TABLE `table` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`time` int(11) NOT NULL,
`uid` int(11) NOT NULL,
`status` varchar(32) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`id`),
FULLTEXT KEY `status` (`status`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=cp1251;

Одновременно генерировалось несколько запросов:
- INSERT;
- UPDATE с выборкой по PRIMARY KEY;
- UPDATE с выборкой по FULLTEXT (поиск по 4 символам из 24-х): WHERE `status` LIKE "%(string)%";
- DELETE FROM с выборкой по PRIMARY KEY;
- DELETE FROM с выборкой без использования ключа: WHERE `time`>(int);
- SELECT с выборкой без использования ключа: WHERE `time`>(int);
- SELECT с выборкой по PRIMARY KEY;
- SELECT с выборкой по FULLTEXT (поиск по 4 символам из 24-х): WHERE `status` LIKE "%(string)%";
- SELECT с выборкой без использования ключа: WHERE `uid`>(int).

И снова наблюдаем ту же картину что во втором тесте.

В следующих тестах использую утилиту sysbench, которая генерирует файлы большого объема:
128 файлов, общим размером 10 Гб, 30 Гб и 50 Гб.
Размер блока 4 Кб.
Сразу хочу обратить внимание, что на некоторых графиках, по некоторым серверам нету данных на 10 Гб. Это связано с тем что на данных машинах имеется оперативной памяти более 10 Гб и выполняется кэширование данных. Отсутствие некоторых результатов на 50 Гб обусловлено нехваткой дискового пространства, в случае с SSD KINGSTON SV300S3.

Тест 4

Линейная запись (создание файлов)

Видно что лучшие показатели имеются у всех вариациях с SSD KINGSTON SV300S3, а также у 8x SEAGATE ST3300657SS в RAID10. Очень хорошо просматривается рост скорости с увеличение количества дисков SAS.
Здесь тот самый момент, где отлично видно что SSD совершенно разные бывают. Разница в 4 раза!

Тест 5

Линейная запись (перезапись файлов)

Лидеры все те же. Если сравнивать 2x SSD от INTEL и 2x SAS разницы практически никакой.

Тест 6

Линейное чтение

Здесь же видим чуть иную картину. Лидируют 4x SSD KINGSTON RAID10, с минимальным изменением результатов при увеличении объема файлов, и 8x SEAGATE в RAID10, с постепенным спадом скорости, на скоростях 700 Мбит/сек и 600 Мбит/сек.
Линии по 1x SSD KINGSTON и 2x SSD KINGSTON RAID1 совпали. Проще говоря для линейного чтения лучше брать или RAID10 или одиночный диск. Использование RAID1 не оправдано.
Хорошо видно что показали 2x SAS RAID1 и 4x SAS RAID10 очень похожи. Но при увеличении количества дисков в два раза просматривается огромный прирост скорости.
2x SSD Intel RAID1 имеет не малое падение скорости на промежутке 10 Гб - 30 Гб, а далее идут на одной скорости с SATA RAID1.

Тест 7

Рандомное чтение

В лидерах все SSD:
- 4x KINGSTON RAID10;
- 2x KINGSTON RAID1, 2x INTEL RAID1;
- 1 KINGSTON.

Всех остальных скопировал на следующий график для наглядности.

Наивысшую скорость среди этих имеет естественно 8x SAS RAID10, но скорость резко падает. Но исходя из данных по 2x SAS и 4x SAS предположу что с дальнейшем ростом объемом скорость стабилизируется.

Тест 8

Рандомная запись

Отличные показатели имеет 2x 120GB SSD INTEL SSDSC2CT12 Hardware RAID1 SAS1068E со стабильной скоростью 30 Мбит/сек. По KINGSTON с ростом количества дисков скорость, как ни странно, падает. На четвертом месте 8x SAS SEAGATE.

Тест 9

Комбинированные операции рандомного чтения и записи

Все мы знаем, что ни на одном сервере нету только чтения или только записи. Всегда выполняются обе операции. И в большинстве случаев это как раз рандомные операции, а не линейные. И так, посмотрим, что у нас получилось.

За счет отличной скорости записи с большим отрывом идет 2x SSD INTEL, за которым следует SSD KINGSTON. Третье место разделили 2x SSD KINGSTON и 8x SAS SEAGATE.

Тест 10

После проведения всех этих тестов я решил что будет удобно вывести зависимость скорости от соотношения операций рандомного чтения и рандомной записи.

У кого рост скорости, у кого падение, а у 8x SAS RAID10 прямая линия.

Тест 11

Произвел также сравнение больших массивов из SAS дисков, по которому видно, что от скорости диска больше зависит, чем от их количества.

Пришло время подвести итоги.
Машин было много, но не достаточно. К сожалению мне не удалось определить являются ли показатели по SSD INTEL SSDSC2CT12 их особенностью или же особенностью рейдового контроллера. Но полагаю, что таки контроллера.

С ростом количества SAS дисков в массиве все показатели только улучшаются.
Для MySQL медленные подсистемы это SATA RAID1 и SAS RAID1. По остальным отличия есть, но они не столь существенны.
Для линейно записи хороши как большие массивы из SAS дисков в RAID10, так и SSD. Смысла использовать массивы из SSD нет. Стоимость растет, а производительность на месте.
Для линейного чтения хороши любые большие массивы. Но на практике лин. чтение без записи у нас почти не встретить.
Рандомное чтение за SSD одиночными или в Software RAID.
Для рандомной записи лучше использовать Hardware RAID из SSD, хотя не сильно поступаются и одиночные SSD.
Рандомные чтение/запись, то есть один из самых важных показателей, имеют лучшие результаты на Hardware RAID из SSD.
Обобщая все вышесказанное, для большинства задач лучше использовать большие массивы (>=8) из SAS или Hardware RAID из SSD. Но для некоторых задач корректнее будет использовать одинарные SSD.
Исходя из объемов SSD, которые преимущественно предлагаются на нашем рынке, под VDS-ноды стоит использовать максимальной производительности процессоры в паре с большими SAS массивами или же средненькие процессоры и одинарные SSD. Считаю что использование hw raid для двух SSD будет дороговато.
Если вам необходима быстрая система и нет необходимости в большом дисковом пространстве 2x SSD в Hardware RAID будет лучшим выбором. Если желаете немного сэкономить в ущерб производительности, тогда можно взять одинарный SSD или два SSD в софтовом рейде.

Вопросы, которые остались без ответов:

Что происходит при увеличении количества SSD в Hardware RAID?
Что дешевле под виртуальные сервера: дорогие машинки и один большой массив из SAS или же несколько средненьких серверов с одинарными SSD? В этом вопросе также следует учесть надежность/долговечность SAS и SSD, так как по последним ходят разные слухи.

Кроме перечисленных тестов и серверов было еще множество, но они не попали в результаты, так как на них проводилась «калибровка» тестов и многие их них были признаны некорректными.
Также производилось тестирование RAMDisk. Показатели были довольно хорошие, но не лучшие. Вероятно из-за того что это была виртуальная машина.

Все тесты, кроме последнего, производились только на выделенных серверах.

Высокопроизводительные серверные накопители для решения ответственных задач редко попадают в поле зрения IT-изданий. Ничего удивительного, ведь мы в большей степени ориентируемся на массового покупателя, чем на системных администраторов и поставщиков серверного оборудования. Между тем проводить тесты серверных HDD даже важнее, чем тесты десктопных, - по нескольким причинам. Во-первых, из-за более высокой стоимости накопителей и более высокой чувствительности серверных задач к производительности. После массового распространения твердотельных накопителей различия между десктопными дисками перестали иметь большое значение, а в сервере замена HDD на SSD еще далеко не всегда целесообразна. Следующее обстоятельство вытекает из первого: HDD для десктопа или домашнего NAS вполне можно выбирать по базовым техническим характеристикам (объем, скорость вращения шпинделя, емкость пластин). В случае с серверным HDD многое зависит от оптимизации микропрограммы, которая проявляет себя в сложной нагрузке и, соответственно, требует специальных тестов, чтобы уловить эти особенности. Наконец, при больших масштабах вступает в игру такой параметр, как отношение производительности к энергопотреблению накопителя.

За последние несколько лет выбор жестких дисков корпоративного назначения, определенно, стал проще. Перестали производиться модели с интерфейсами Fibre Channel и SCSI. Накопители разделились на два класса: модели в форм-факторе 3,5 дюйма ограничиваются скоростью вращения 7200 об/мин, обладают интерфейсом SAS или SATA - на выбор и предназначены для хранения «холодных» данных (nearline storage). Диски со скоростью 10 000-15 000 об/мин пользуются интерфейсом SAS и в большинстве своем перешли в форм-фактор 2,5 дюйма (SFF - Small Form Factor), который позволяет увеличить количество шпинделей на юнит в стойке. Только у HGST еще остались накопители класса 15К в форм-факторе 3,5 дюйма и с портами Fibre Channel.

Nearline-дискам в конфигурации SATA мы уже постоянно уделяем внимание, а вот тест SAS/SCSI-накопителей впервые публикуется на 3DNews.

⇡ Участники тестирования

В сравнении приняли участие следующие устройства:

HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200);
HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200);
Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006);
Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1,2 Тбайт (ST1200MM0017);
Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5 600 Гбайт (ST600MP0035);
Toshiba AL13SEB 900 Гбайт (AL13SEB900);
Toshiba AL13SXB 600 Гбайт (AL13SXB600N);
WD VelociRaptor 1 Тбайт (WD1000DHTZ).

В противоположность жесктим дискам для настольных ПК и NAS, SAS-накопители не так сильно отличаются друг от друга. Все участники:

а) выпускаются в форм-факторе 2,5 дюйма с толщиной 15 мм;

б) обладают двумя портами SAS для повышения отказоустойчивости;

в) подготовлены для работы в режиме 24/7 в условиях телекоммуникационной стойки;

г) позволяют пользователю конфигурировать размер сектора для записи дополнительных метаданных;

д) характеризуются одинаковыми показателями надежности (MTBF, число циклов парковки головок);

е) продаются с пятилетней гарантией производителя.

Для тестирования были выбраны модели максимального объема в соответствующих линейках. Представлена продукция всех компаний, которые сегодня выпускают HDD, за одним исключением. Мы исчерпали все возможности получить на тест диск WD Xe (кроме как просто купить его за немалые деньги), а недавно эта марка и вовсе пропала с корпоративного сайта Western Digital - видимо, снимается с производства. В итоге из всех дисков со скоростью вращения шпинделя 10-15 тыс. об/мин у WD остался только VelociRaptor - по сути, производная от WD Xe, но с интерфейсом SATA. Чтобы WD хоть как-то была представлена в обзоре, мы включили VelociRaptor в число участников. Конечно, 100-процентной заменой SAS-накопителям его считать нельзя, однако масса серверов работает на SATA-накопителях, так что и VelociRaptor можно пустить в дело. Кроме того, если посмотреть с другой стороны, любой из дисков для SAS можно использовать в рабочей станции с соответствующим HBA (Host Bus Adapter) вместо VelociRaptor, что также оправдывает участие этого диска в сегодняшнем тесте.

Производитель	HGST	HGST	Seagate	Seagate	Seagate	Toshiba	Toshiba	Western Digital
Серия	Ultrastar C10K1800	Ultrastar C15K600	Savvio 10K.6	Enterprise Performance 10K HDD v7	Seagate Enterprise Performance 15K HDD v5	AL13SEB	AL13SXB	VelociRaptor
Модельный номер	HUC101818CS4200	HUC156060CSS200	ST900MM0006	ST1200MM0017	ST600MP0035	AL13SEB900	AL13SXB600N	WD1000CHTZ/WD1000DHTZ
Форм-фактор	2,5 дюйма	2,5 дюйма	2,5 дюйма	2,5 дюйма	2,5 дюйма	2,5 дюйма	2,5 дюйма	3,5/2,5 дюйма
Интерфейс	SAS 12 Гбит/с	SAS 12 Гбит/с	SAS 6 Гбит/с	SAS 6 Гбит/с	SAS 12 Гбит/с	SAS 6 Гбит/с	SAS 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с
Dual-port	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Нет
Емкость, Гбайт	1 800	600	900	1 200	600	900	600	1000
Конфигурация
Скорость вращения шпинделя, об/мин	10 520	15 030	10 000	10 000	15 000	10 500	15 000	10 000
Плотность записи данных, Гбайт/пластину	450	200	300	300	200	240	НД	334
Число пластин/головок	4/8	3/6	3/6	4/8	3/6	4/8	НД	3/6
Объем буфера, Мбайт	128	128	64	64	128	64	64	64
Размер сектора, байт	4096-4224	512-528	512-528	512-528	4096-4224	512-528	512-528	512
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с	247	250	195	195	246	195	228	200
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с	247	250	195	195	246	195	228	200
Burst rate, чтение/запись, Мбайт/с	261	267
Внутренняя скорость передачи данных, Мбайт/с	1307-2859	1762-3197	1440-2350	1440-2350	НД	НД	НД	НД
Average seek time: чтение/запись, мс	3,7/4,4	2,9/3,1	НД	НД	НД	3,7/4,1	2,7/2,95	НД
Track-to-track seek time: чтение/запись, мс	НД	НД	НД	НД	НД	0,2/22	НД	НД
Full stroke seek time: чтение/запись, мс	7,3/7,8	7,3/7,7	НД	НД	НД	НД	НД	НД
Надежность
MTBF (среднее время наработки на отказ), ч	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	2 000 000	1 400 000
AFR (annualized failure rate), %	НД	0,44	0,44	0,44	0,44	НД	0,44	НД
Число циклов парковки головок	600 000	600 000	НД	НД	НД	НД	600 000	600 000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт	5,4/7,6	5,8/7,5	3,9/7,8	4,6/8,1	5,3/8,7	3,9/НД	5,0/9,0	4,2/5,8
Типичный уровень шума: бездействие/поиск	34/38 дБA	32/38 дБA	30 дБA / НД	31 дБA / НД	32,5/33,5 дБA	30 дБA /НД	33 дБA /НД	30/37 дБА
Максимальная температура, °C: диск включен/диск отключен	55/70	55/70	60/70	60/70	55/70	55/70	55/70	55/70
Ударопрочность: диск включен (чтение) /диск отключен		30 g (2 мс) - запись / 300 g (2 мс)	25 g (2 мс) / 400 g (2 мс)	25 g (2 мс) / 400 g (2 мс)	25 g (2 мс) / 400 g (2 мс)	100 g (1 мс) / 400 g (2 мс)	100 g (1 мс) / 400 g (2 мс)	30 g (2 мс) / 300 g (2 мс)
Габаритные размеры: Д × В × Г, мм	101 × 70 × 15	100 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15	101 × 70 × 15/ 147 × 102 × 26
Масса, г	220	219	212	204	230	240	230	230/500
Гарантийный срок, лет	5	5	5	5	5	5	5	5
Средняя розничная цена, руб.*	161 000	36 000	20 000	26 900	49 600	17 800	24 100	14 000 / 12 600

⇡ Описание участников тестирования

HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200)

Это самый емкий диск в новейшей линейке десятитысячников HGST. Серия Ultrastar C10K1800 примечательна в нескольких отношениях. В моделях, наименование которых заканчивается на S420x, благодаря высокой плотности записи с применением форматирования секторами по 4 Кбайт (нативным или с эмуляцией 512-байтовых секторов) достигнута емкость 450 Гбайт на пластину. Поэтому диск вмещает до 1,8 Тбайт, а скорость последовательного чтения/записи вышла на уровень HDD класса 15 тыс. об/мин.

Остальная часть линейки состоит из дисков с разметкой по 512-528 байт, обладающих менее выдающимся быстродействием и объемом вплоть до 1,2 Тбайт.

Все модели в линейке C10K1800 имеют так называемый media cache. В нескольких местах на поверхности пластин выделены области, служащие энергонезависмым кешем. Вместо того чтобы нести данные к запрошенному сектору, записывающая головка диска сбрасывает их в ближайшую кеширующую область, а в простое диска они перемещаются на нужное место.

Между прочим, это самый дорогой диск в тесте, просто фантастически дорогой - в среднем 161 тыс. рублей в московских интернет-магазинах. А в Америке, кстати, намного дешевле - $800 на newegg.com .


HGST Ultrastar C10K1800 1,8 Тбайт (HUC101818CS4200)

HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200)

Единственная линейка 2,5-дюймовых дисков со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин в ассортименте HGST. Диски Ultrastar C15K600 одновременно обладают предельной на текущий момент скоростью последовательного чтения/записи и низкой латентностью. Физическое форматирование пластин выполняется секторами по 512-528 либо 4096-4224 байт (с нативным доступом или эмуляцией 512 байт). В тестировании участвует самая емкая модель в линейке - 600 Гбайт с секторами по 4 Кбайт.


HGST Ultrastar C15K600 600 Гбайт (HUC156060CSS200)

Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006)

Это довольно-таки старые диски - позапрошлого поколения по сравнению с актуальной линейкой Enterprise Performance 10K от Seagate. Поэтому производительность Savvio 10K.6 уже не передовая в данном классе. Форматирование пластин выполнено секторами по 512-528 байт. Впрочем, эти диски все еще есть в продаже, имеют неплохой объем (вплоть до 900 Гбайт) и относительно недороги.


Seagate Savvio 10K.6 900 Гбайт (ST900MP0006)

Seagate Enterprise Performance 10K HDD v7 1,2 Тбайт (ST1200MM0017)

Эта серия тоже успела формально устареть к моменту выхода теста, уступив место Enterprise Performance 10K HDD v8. От Savvio 10K.6 данные диски отличаются только повышенным до 1,2 Тбайт объемом, но это достигнуто путем увеличения числа пластин, а не плотности записи, поэтому в отношении заявленной производительности с предыдущим поколением разницы нет. Участвующая в тестировании модель ST1200MM0017 обладает встроенным шифрованием.

На протяжении более 20 лет параллельный шинный интерфейс был самым распространенным протоколом обмена данных для большинства систем хранения цифровых данных. Но с ростом потребности в пропускной способности и гибкости систем стали очевидными недостатки двух самых распространенных технологий параллельного интерфейса: SCSI и ATA. Отсутствие совместимости между параллельными интерфейсами SCSI и ATA - разные разъемы, кабели и используемые наборы команд - повышает стоимость содержания систем, научных исследований и разработок, обучения и квалификации новых продуктов.

На сегодняшний день параллельные технологии пока еще устраивают пользователей современных корпоративных систем с точки зрения производительности, но растущие потребности в более высоких скоростях, более высокой сохранности данных при передаче, уменьшении физических размеров, а также в более широкой стандартизации ставят под сомнение способность параллельного интерфейса без излишних затрат поспевать за быстро растущей производительностью ЦПУ и скоростью накопителей на жестких дисках. Кроме того, в условиях жесткой экономии, предприятиям становится все труднее изыскивать средства на разработку и содержание разнотипных разъемов задних панелей серверных корпусов и внешних дисковых массивов, проверку на совместимость разнородных интерфейсов и инвентаризацию разнородных соединений для выполнения операций «ввод/вывод».

Использование параллельных интерфейсов также связано с рядом других проблем. Параллельная передача данных по широкому шлейфовому кабелю подвержена перекрестным наводкам, которые могут создавать дополнительные помехи и приводить к ошибкам сигнала - чтобы не угодить в эту ловушку, приходится снижать скорость сигнала или ограничивать длину кабеля, или делать и то, и другое. Терминация параллельных сигналов также связана с определенными трудностями - приходится завершать каждую линию в отдельности, обычно эту операцию выполняет последний накопитель, чтобы не допустить отражения сигнала в конце кабеля. Наконец, большие кабели и разъемы, применяемые в параллельных интерфейсах, делают эти технологии малопригодными для новых компактных вычислительных систем.

Представляем SAS и SATA

Последовательные технологии, такие как Serial ATA (SATA) и Serial Attached SCSI (SAS), позволяют преодолеть архитектурные ограничения, присущие традиционным параллельным интерфейсам. Свое название эти новые технологии получили от способа передачи сигнала, когда вся информация передается последовательно (англ. serial), единым потоком, в отличие от множественных потоков, которые используются в параллельных технологиях. Главное преимущество последовательного интерфейса заключается в том, что, когда данные передаются единым потоком, они движутся гораздо быстрее, чем при использовании параллельного интерфейса.

Последовательные технологии объединяют многие биты данных в пакеты и затем передают их по кабелю со скоростью, в 30 раз превышающей скорость параллельных интерфейсов.

SATA расширяет возможности традиционной технологии ATA, обеспечивая передачу данных между дисковыми накопителями со скоростью 1,5 Гбайт в секунду и выше. Благодаря низкой стоимости в пересчете на гигабайт емкости диска SATA будет оставаться господствующим дисковым интерфейсом в настольных ПК, серверах начального уровня и сетевых системах хранения информации, где стоимость является одним из главных соображений.

Технология SAS, преемница параллельного интерфейса SCSI, опирается на проверенную временем высокую функциональность своего предшественника и обещает значительно расширить возможности современных систем хранения данных масштаба предприятия. SAS обладает целым рядом преимуществ, не доступных традиционным решениям в области хранения данных. В частности, SAS позволяет подключать к одному порту до 16 256 устройств и обеспечивает надёжное последовательное соединение «точка-точка» со скоростью до 3 Гб/с.

Кроме того, благодаря уменьшенному разъему SAS обеспечивает полное двухпортовое подключение как для 3,5-дюймовых, так и для 2,5-дюймовых дисковых накопителей (раньше эта функция была доступна только для 3,5-дюймовых дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel). Это очень полезная функция в тех случаях, когда требуется разместить большое количество избыточных накопителей в компактной системе, например, в низкопрофильном блэйд-сервере.

SAS улучшает адресацию и подключение накопителей благодаря аппаратным расширителям, которые позволяют подключить большое количество накопителей к одному или нескольким хост контроллерам. Каждый расширитель обеспечивает подключение до 128 физических устройств, каковыми могут являться другие хост контроллеры, другие SAS расширители или дисковые накопители. Подобная схема хорошо масштабируется и позволяет создавать топологии масштаба предприятия, с лёгкостью поддерживающие многоузловую кластеризацию для автоматического восстановления системы в случае сбоя и для равномерного распределения нагрузки.

Одно из важнейших преимуществ новой последовательной технологии заключается в том, что интерфейс SAS будет также совместим с более экономичными накопителями SATA, что позволит проектировщикам систем использовать в одной системе накопители обоих типов, не тратя дополнительные средства на поддержку двух разных интерфейсов. Таким образом интерфейс SAS, представляя собой следующее поколение технологии SCSI, позволяет преодолеть существующие ограничения параллельных технологий в том, что касается производительности, масштабируемости и доступности данных.

Несколько уровней совместимости

Физическая совместимость

Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как накопители SAS, так и накопители SATA и таким образом использовать систему либо для жизненно важных приложений, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, либо для более экономичных приложений с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.

Набор команд SATA является подмножеством набора команд SAS, что обеспечивает совместимость устройств SATA и контроллеров SAS. Однако SAS накопители не могут работать с контроллером SATA, поэтому они снабжены специальными ключами на разъёмах, чтобы исключить вероятность неверного подключения.

Кроме того, сходные физические параметры интерфейсов SAS и SATA позволяют использовать новую универсальную заднюю панель SAS, которая обеспечивает подключение как накопителей SAS, так и накопителей SATA. В результате отпадает необходимость в использовании двух разных задних панелей для накопителей SCSI и ATA. Подобная конструктивная совместимость выгодна как производителям задних панелей, так и конечным пользователям, ведь при этом снижаются затраты на оборудование и проектирование.

Совместимость на уровне протоколов

Технология SAS включает в себя три типа протоколов, каждый из которых используется для передачи данных разных типов по последовательному интерфейсу в зависимости от того, к какому устройству осуществляется доступ. Первый - это последовательный SCSI протокол (Serial SCSI Protocol SSP), передающий команды SCSI, второй - управляющий протокол SCSI (SCSI Management Protocol SMP), передающий управляющую информацию на расширители. Третий - туннельный протокол SATA (SATA Tunneled Protocol STP), устанавливает соединение, которое позволяет передавать команды SATA. Благодаря использованию этих трех протоколов интерфейс SAS полностью совместим с уже существующими SCSI приложениями, управляющим ПО и устройствами SATA.

Такая мультипротокольная архитектура, в сочетании с физической совместимостью разъемов SAS и SATA, делает технологию SAS универсальным связующим звеном между устройствами SAS и SATA.

Выгоды совместимости

Совместимость SAS и SATA дает целый ряд преимуществ проектировщикам систем, сборщикам и конечным пользователям.

Проектировщики систем могут благодаря совместимости SAS и SATA использовать одни и те же задние панели, разъемы и кабельные соединения. Модернизация системы с переходом от SATA к SAS фактически сводится замене дисковых накопителей. Напротив, для пользователей традиционных параллельных интерфейсов переход от ATA к SCSI означает замену задних панелей, разъемов, кабелей и накопителей. К числу других экономичных преимуществ совместимости последовательных технологий следует отнести упрощенную процедуру сертификации и управление материальной частью.

VAR реселлеры и сборщики систем получают возможность легко и быстро изменять конфигурацию заказных систем, просто устанавливая в систему соответствующий дисковый накопитель. Отпадает необходимость работать с несовместимыми технологиями и использовать специальные разъемы и разные кабельные соединения. Более того, дополнительная гибкость в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности, позволит VAR реселлерам и сборщикам систем лучше дифференцировать свои продукты.

Для конечных пользователей совместимость SATA и SAS означает новый уровень гибкости в том, что касается выбора оптимального соотношения цены и производительности. Накопители SATA станут наилучшим решением для недорогих серверов и систем хранения данных, в то время как накопители SAS обеспечат максимальную производительность, надежность и совместимость с управляющим ПО. Возможность модернизации с переходом от накопителей SATA к накопителям SAS без необходимости приобретать для этого новую систему значительно упрощает процесс принятия решения о покупке, защищает инвестиции в систему и снижает общую стоимость владения.

Совместная разработка протоколов SAS и SATA

20 января 2003 года Ассоциация производителей SCSI Trade Association (STA) и Рабочая группа Serial ATA (SATA) II Working Group объявили о сотрудничестве в целях обеспечения совместимости технологии SAS с дисковыми накопителями SATA на системном уровне.

Сотрудничество этих двух организаций, а также совместные усилия поставщиков систем хранения данных и комитетов по стандартам направлены на выработку еще более точных директив в области совместимости, что поможет проектировщикам систем, ИТ специалистам и конечным пользователям осуществлять еще более тонкую настройку своих систем с целью достижения оптимальной производительности и надёжности и снижения общей стоимости владения.

Спецификация SATA 1.0 была утверждена в 2001 году, и сегодня на рынке представлены продукты SATA от различных производителей. Спецификация SAS 1.0 была утверждена в начале 2003 года, а первые продукты должны появиться на рынке в первой половине 2004 года.

В этой статье мы заглянем в будущее интерфейса SCSI и рассмотрим некоторые преимущества и недостатки интерфейсов SCSI, SAS и SATA.

На самом деле, вопрос является немного более сложным, чем простая замена SCSI на SATA и SAS. Традиционный параллельный SCSI является испытанным и проверенным интерфейсом, используемым давно. В настоящее время, SCSI предлагает очень быструю скорость передачи данных в 320 Мегабайт в секунду (Mб/сек), используя современный интерфейс Ultra320 SCSI. Кроме того, SCSI предлагает большой выбор возможностей, среди которых Command-Tag Queuing (метод оптимизирования I/O команд для увеличения производительности). Жесткие диски SCSI отличаются надежностью; на коротком расстоянии можно создать последовательную цепь из 15 устройств, подключенную к каналу SCSI. Эти особенности делают SCSI замечательным выбором для производительных десктопов и рабочих станций, вплоть до серверов предприятий, по настоящее время.

Жесткие диски SAS используют набор команд SCSI и обладают схожей надежностью и производительностью, как и SCSI диски, однако используют последовательную версию интерфейса SCSI, со скоростью 300 Mб/сек. И хотя это немного медленнее, чем SCSI с 320 Mб/сек, интерфейс SAS способен поддерживать до 128 устройств на бОльших расстояниях, чем Ultra320, и может расширяться до 16000 устройств на канал. Жесткие диски SAS предлагают такую же надежность и скорости вращения (10000-15000), как и диски SCSI.

Диски SATA являются немного другими. Там, где SCSI и SAS диски уделяют внимание производительности и надежности, диски SATA жертвуют ими в пользу существенного увеличения емкости и снижения стоимости. К примеру, диск SATA в настоящий момент достиг емкости в 1 терабайт (ТБ). SATA используется там, где нужна максимальная емкость, например, для резервного копирования данных или архивирования. Сейчас SATA предлагает соединения точка-точка со скоростью до 300 Mб/сек, и легко опережает традиционный параллельный интерфейс АТА, со скоростью 150 Mб/сек.

Итак, что же случится с SCSI? Работает он прекрасно. Проблема с традиционным SCSI заключается в том, что просто подходит к окончанию его срок эксплуатации. Параллельный интерфейс SCSI, обладающий скоростью в 320 Mб/сек, не сможет работать значительно быстрее на существующих в настоящий момент длинах SCSI кабелей. Для сравнения, диски SАТА достигнут скорости в 600 Mб/сек в ближайшем будущем, SAS имеют планы для достижению 1200 Mб/сек. Диски SАТА могут, кроме того, работать с интерфейсом SAS, таким образом эти диски могут использоваться одновременно в некоторых системах хранения. Потенциал к увеличению расширяемости и производительности передачи данных гораздо превышает имеющийся у SCSI. Но SCSI не уйдет со сцены в ближайшее время. Мы будем видеть SCSI в малых и средних серверах еще несколько лет. Так как аппаратные средства обновляются, SCSI будет систематически заменяться дисками SAS/SATA, для получения большей скорости и удобства соединения.