【IT168 专稿】上篇我们分析了决定磁盘性能的基本因素，以及SATA、SCIS和SAS几类硬盘的一些优缺点。下篇将着着分析SAS和SATA取代并行SCSI的可能性。
三、SAS：SCSI-320的掘墓人
SAS的层次模型已经在实践中得到了应用。下面我们来看看，在同一个Promise Vtrak 300JS JBOD存储阵列中，LSI Logic的HBA卡是怎样将两个SATA硬盘的SATA RAID卷和四个15000转的富士通SAS硬盘的SAS RAID卷整合在一起的。这里的JBOD不是指一堆磁盘的RIAD层次，而是指存储阵列没有任何RAID功能，RAID应用只是在HBA卡上。下面我们详细讨论"expander"（扩展器）的功能特性。
HBA和SAS存储架之间的带宽要比SCSI-320高出许多。如下图的HBA卡带有一个工业标准的4X SAS接口，可以将四根300 MB/s的 SAS线缆组合成一根"SFF-8470 4X to 4X"外部SAS线缆，从而可提供1.2 GB/s的带宽到任何外部存储阵列，相当于SCSI-320的四倍之多。
4X的宽端口
当我们把宽端口和带有内置扩展器的存储架组合在一起，就能获得并行SCSI架构和SATA架构的双重优势。我们这里测试的Promise Vtrack J300S存储架可包含多达12块3.5英寸的硬盘。如下图所示：
可见，这一方案可以获得高达1.2 GB/s的存储通道。如果我们采用不带端口集合器的SATA，只能连接4个硬盘：每块硬盘需要自己的线缆，实现点到点的连接。而如果我们采用带有端口集合器的SATA，则可以使用12块硬盘，但连接到HBA卡上的最大带宽会被限制在300 MB/s。这对于事务处理型应用而言是没有问题的，但在流计算应用中可能会导致瓶颈。
如果采用不带端口集合器的SCSI，我们可以连接多达14块硬盘，但如果进一步扩展，就需要另加一块SCSI HBA卡，这会占用稀缺和昂贵的热插拔PCI插槽，甚至我们不得不让服务器和存储停机一段时间。
由于Vtrack J300s带有内置扩展器，这使得我们不仅通过4个点对点的连接就安装了12块硬盘，而且，我们还可以堆叠4个存储架。可见，在这个方案中，Promise其实是将SAS路由和SAS传输分布限制在了48块（4 x 12）硬盘以内。从理论上说，SAS最大可以支持128块硬盘，但实际上HBA卡只能支持到122块硬盘左右。
综上所述，我们看到，SAS其实是整合了SATA和SCSI的所有优点，却没有继承一点缺点：
· 可以使用122块硬盘而不是14块（SCSI）
· 不需要为每个驱动器配置一根电缆（SATA-1）
· 由于采用了宽端口，几个通道的带宽可以组合成一个更大的复合性通道
· 由于SAS采用串行信号，预计2008年宽端口的带宽还会翻倍 (4x600 MB/s 而不是4x 300 MB/s)
· 使用一根SAS线缆来连接外部存储
· 在同一存储架中使用更廉价的SATA和快速的SAS驱动器。
可见，SAS一定会完全取代SCSI-320，而且已经得到了众多硬盘厂商的欢迎。希捷、富士通-西门子和日立都已经推出了新的SAS硬盘产品以进入这一市场。虽然西部数据目前还没有SAS硬盘的计划，但这并不意味着西部数据没有看到SAS的未来。西部数据是将SAS存储视为一种生态系统——Raptors (其10000 RPM 企业级SATA 硬盘)的繁衍之地。也就是说，在西部数据，SAS会以线缆和存储架的形式存在，而里面装满的将是Raptors SATA磁盘。
早在2005年下半年，SAS硬盘在市场上就出现了，这对旧的并行SCSI-320来说无疑于一场革命。但如果SAS能够带来更多的以往只是高端FC存储才有的特性，这种革命将会进行得更加彻底。
四、SATA能否借助SAS来挤走SCSI？
现在的问题在于，SATA可否借助SAS这样一个特洛伊木马来征服企业级市场，并最终取代SCSI呢？虽然SCSI的性能要快上两倍，但价格却贵上4倍之多，而且容量还不到是SATA的三分之一。可见，如果为了获得同样的容量而多花了十倍的价钱，这就很荒诞了。
跟服务器一样，企业级磁盘所拥有的可靠性、可用性和可服务性等RAS特性（Reliability, Availability 和Serviceability），使其TCO要比桌面级硬盘更容易得到控制。企业级硬盘具有更高的可靠性，采用更坚固的封装、高品质的磁头、具有智能伺服算法的昂贵但更可靠的旋转引擎。而且，SCSI磁盘驱动器电子特性能够执行更多的数据完整性检验。
随着服务器工作负载的增加，SATA硬盘的故障率也在快速增长 来源：希捷
希捷公司近期的一项测试表明，SATA和实际应用中的企业级硬盘还是存在不小的差距。虽然跟桌面硬盘相比，企业级硬盘的失误率相接近或略高一些，但这并不意味着两者是相同的。因为，企业级磁盘是在高强度、高随机的任务环境下测试的，而桌面硬盘是在桌面级工作负载的环境下测试的。测试表明，在服务器环境下桌面硬盘的失误率是其在正常桌面级应用中的两倍。在运行随机服务器或事务处理工作负载时，SATA硬盘的失误率更是达到了4倍。也就是说，在事务处理数据库环境中采用SATA硬盘是很不明智的做法，必须采用可专门应对服务器负载的SCSI/SAS企业级磁盘。
即使是专门为企业级存储架设计，比桌面硬盘更可靠的SATA硬盘，如希捷的“Nearline”和西部数据的“Raid Edition”，也并不是为关键任务和随机事务处理应用环境设计的。这类硬盘的MTBF比典型的企业级硬盘至少要低20%，在用于高随机服务器工作环境下，失误率跟桌面产品差不多。
平均而言，当前的SATA硬盘每读或写12.5TB数据时就会碰到一个不可恢复的错误（EUR of 1 in 1014 bits）。而SCSI/SAS磁盘这类错误的机率要少100倍。看起来，EUR数值小得几乎可以忽略不计，但在RAID5或RAID6环境下，当一个硬盘发生错误，情况就不一样了。重建一个200GB SATA硬盘的RAID5阵列，需要读写1TB的数据——读0.8TB和写0.2TB。因此，在SATA阵列中EUR的机率是1/12.5，即8%。而在SCSI企业级阵列中，出现这样一次不可恢复的错误的机率只有0.08%。很显然，对于关键性任务应用而言，把数据丢失的后果押在8%这样一个机率上的风险就显得太高了。
希捷的研究还揭示了振动所带来的问题。在一个大型存储架中，当大量的磁盘轴和调节器在进行非常随机的I/O操作时，结果就会产生振动。在最好的情况下，调节器不得不花费一些时间来找到正确的扇区（较高的寻道时间），但是最坏的情况是，这种读操作需要不断重复。这只能用软件驱动来探测，也就意味着磁盘的性能会非常低。比较而言，在50%的高寻道时间浪费掉随机磁盘性能之前，企业磁盘比SATA桌面驱动器能承受大约多 50%的震动。
SAS HBA和SAS存储架能够同时支持SAS和SATA两种硬盘确实具有革命性的意义。在SATA的冲击下，基于SCSI的磁盘——SCSI-320、FC 和SAS——甚至有可能会被挤到一个狭窄的市场，如事务处理型数据库存储市场。昂贵的15000转SCSI磁盘也只有用在OLTP等事务处理型的关键任务环境下才是合理的。因为在这种应用中，其超低的访问时间和略高的可靠性才真正物有所值。
西部数据公司甚至认为，即使是在那些狭窄的领域，昂贵的SAS硬盘也应该被10000rpm的企业级SATA磁盘取代。但由于SAS硬盘具有更高的RPM和更低的寻道时间，因此性能也更好，所以，西部数据公司的Raptors想取代贵两倍的SAS磁盘也不太可能。当然，如果用户对存储架的大小不在意的话，那么可以采用多两倍的SATA硬盘，从而有可能获得比SAS配置更好的性能。但如果用户对空间占用、电耗和性能都很在意的话，那么，相对较贵的2.5英寸小型SAS磁盘（10000rpm）则是最好的选择。
对于其他存储应用而言，在SAS存储架中装入SATA硬盘是个不错的选择。当然，在企业级应用中，我们不能选择桌面级SATA硬盘来做磁盘阵列。在盘阵这样的高密度应用中，由于振动会导致磁盘的寻道时间显著加长，从而会导致非常低的访问时间和高失误率。因此，最好选用价格稍高的近线或企业级SATA磁盘，因为这类磁盘对振动的敏感度很小，可靠性更高。
简而言之，SAS、FC和SCSI磁盘仍然是OLTP数据库应用的不二之选，但在EMAIL、文件、FTP和备份服务器应用中，较便宜的“近线”、“企业级”和 “RE”SATA磁盘正在侵蚀SCSI的份额。
