【IT168 专稿】SAS (Serial Attached SCSI，串行连接SCSI) 技术作为一种新的存储连接接口，已经从实验室、从厂商的技术白皮书中走向了市场。SAS HBA、RAID 卡，甚至是外部存储子系统都已经整装待命。那它和已经广泛使用的并行SCSI、FC、以及SATA 技术相比，它能带来那些特色和优势，它的发展前景如何呢？下面我们将从技术原理到市场应用，带你深入的了解SAS技术。

 起源与使命
    SAS 技术的出现，其最初的目标是为了取代Parallel SCSI (并行SCSI) 接口，使其能够在高端的服务器市场，提供高性能、高可靠性、易于管理的接口，从而满足企业级的数据中心需求；同时，采用与SATA 类似的线缆连接技术，并兼容SATA 技术，从而提供满足桌面级的ATA 技术。

    从图－1 中，可以看出SAS 像并行SCSI、FC，以及iSCSI 那样，为上层的存储协议集 (SCSI 命令集，以及ATA 命令集) 提供了底层的互连接口；它通过协议层的SSP (Serial SCSI Protocol，串行协议) 来实现和SCSI 命令集的转换，在该层还有STP (Serial ATA Tunneling Protocol，串行ATA 通道协议) 来实现和ATA 命令集的转换。正是因为加入了这两个转换协议，使得SAS 能够同时支持SCSI 和SATA。

    同时，SAS 还为SATA 提供了双端口技术、全双工、以及设备寻址等特性，因此它对可以增强对SATA 技术的应用。另外，其更长的线缆通信长度、采用SFF (Small Form Factors) 连接、以及更强大的寻址空间，使得SAS 在主流的数据中心服务器以及存储子系统的部署过程中，拥有非常大的灵活性。

分层架构成就高速传输 

    SAS 提供了分层的架构，各个层次完成不同的功能，从而提供更好的扩展性，能灵活地设计更好的功能。

    A) 在底层，通过SAS physical layer(物理层)专门完成传送数据的线缆和连接器的底层物理信号处理；

    B) 而SAS phy layer (phy 层)主要完成8bit/10bit 编码处理，从而使得上层的模块不需要担心底层物理连接的细节；

    C) 对于SAS Link Layer (链路层)，通过它来处理各中协议primitives (原语)、地址帧格式、以及连接处理，为了满足上层与SCSI、ATA 等的兼容，它分出SSP link layer、STP link layer、SMP link layer 模块，各自处理对应上层发出的请求；

    D) 在链路层之上的就是SAS Port Layer (端口层)，它处理建立连接和断开连接的各种状态机，适配各种上层应用发下来的请求；

    E) 而再往上则为传输层，定义各种帧格式；比如SSP Transport layer (SSP传输层)，STP transport layer (STP 传输层)，和SMP transport layer (SMP传输层)。

    F) 最上面则为应用层，处理各种应用请求。比如SCSI application layer(SSP 应用层) 处理SCSI 请求，ATA application layer (ATA 应用层) 处理ATA 请求，management application layer (管理 应用层) 解决了各种管理请求。

技术特性实现灵活扩展

    像SCSI和ATA一样，SAS在架构上，也是采用Domain (域)来表示一个相对独立的SAS环境，如图-3所示。

    整体来说， 一个Domain主要由SAS Initiator Device (SAS初始设备)，Expander Device (扩展端口)，以及SAS Target Device (SAS目标设备)组成。这样的结构，能够灵活地适应DAS，或者交换式存储网络。

    在这些组件的连接中，端口起着至关重要的作用，由一个Phy组成的端口称为Narrow Port (窄端口)；由多个Phy组成的端口称为Wide Port (宽端口)，如图-3中包含A Phy和B Phy的SAS初始设备端口就是宽端口。而从SAS初始设备上某个Phy经过扩展端口上的Phy，直到SAS目标设备上的某个Phy的整个路径，被称为Pathway (通路)，如图-3中红色线条就是一条通路。

    当SAS初始设备需要发现与它相关联的SAS目标设备时，它会先探测与它相连的第一级扩展端口或者SAS目标设备，然后像第二级扩展，直到找遍整个Domain，从而通过这样的遍历方式，建立了相关的通路，为进一步的数据操作提供了传递路径。

    SAS模块架构，完全满足SAN环境的架构需求，从而使得它很容易的加入的存储网络中来；同时通过扩展断口和每个断口的SAS地址，以及STP转换，使得SATA也能够加入到这样的交换式架构中来，比SATA Multiplier提供了更好的扩展性，如图－4所示。

SAS、FC 大比拼

    SAS 发展的一个目标就是进军企业存储的数据中心，在此我们将它和在该应用领域范围类的FC 做一个比对。

 
表－1 FC-SAS 对比

    从表中可以看出，FC 在终端设备上的支持，SAS 技术基本上都有相匹配的对象；而在交换设备方面，FC 比SAS 功能强大一些，这是因为FC 已经被广泛的应用，各种层次模块技术也很成熟，而SAS 却是新推出的技术，还有很多地方需要完善。

    每个SAS 端口都有一个地址，而每个FC 节点都拥有节点名，每个FC 端口对应有一个端口名；FC 采用端口地址来进行路由，并为交换服务保留了许多Well Known Address (众所周知的地址) ，而SAS 里面的Expander 设备就像其他设备那样，用端口地址完成寻址；同时，SAS 环境中无需登陆，而FC 却需要三层登陆：分别是Fabric Login (交换机登陆) 、Port Login/Logout (端口登入/登出) 、和Process Login/Logout (进程登入/登出) ；并且，SAS 只有一种服务，和FC 的第一类服务类似，而FC 则提供了六类服务。

    由此看见，从技术特性上来看，FC 在SAN 网络环境中还是有优势的，然而SAS也因为其成本低廉的优势，日益在网络存储应用中受到重视。

不可阻挡的普及趋势

    对于存储领域来说，已经存在ATA、SCSI、FC 等协议，并被广泛采用，下面通过表－2 来对比它们之间的拓扑结构和性能对比。

 表－2 几种存储接口对比表

    由上表可见，SAS 基本上整合了SATA 和FC 的优点，提出了一种优秀的能够兼容SCSI 和SATA 的架构，使得能够完成SATA 和SAS 能够同时使用。尽管，在企业级存储有FC 的压制，在桌面级存储有SATA 的追赶；但是，可以相信未来是串行接口的天下。

    根据STA ( SCSI Trade Association，SCSI 同业工会) 的规划。目前主要是3Gb 的SAS，估计在2007 年左右会推出6Gb 的SAS，到2010 年左右就会出现12Gb 的SAS。而且，像Adaptec、Seagate、LSI、FUJITSU、Intel、 Promise 等存储厂商都已经在SAS 领域中，做的风生水起；在国内，像浪潮、联想、曙光、红旗都有参与SAS 的推广。相信在不久的未来，就会形成一个广泛合作的产业链。

    总之，SAS 作为一种新存储技术，其串行化、点对点的交换式架构，增强了并行处理能力，以及不断增加的接口速率 ，满足高性能企业存储的需求；同时，它能兼容SATA 接口，使得它在桌面应用领域也能占到一席之地。当然，SAS还不可能立即出现在所有的存储设备中，毕竟新旧技术的交替是需要时间的；但是更多的选择正在浮现，我们现在可以肯定的是，SAS 毫无疑问将替代传统并行SCSI，并扩展SCSI应用成为未来磁盘接口的主流之选，全面引领存储接口步入串行时代。