【IT168 专稿】如今，RAID技术已经成为企业中服务器及存储上应用的骨干技术，已经面市的RAID控制器产品也在主流应用中给人留下了深刻的印象。本文将主要梳理市场上较为常见的SAS RAID卡产品，讲解RAID卡产品的构成及分类，以及如何选择RAID卡产品。

　　硬件RAID卡内部结构及发展趋势

　　RAID磁盘冗余技术的意义和种类我们在这里就不再详细介绍了,构成RAID的方式通常有两种，第一类是软件RAID，通常是通过操作系统中自带的RAID功能来实现，但是软件RAID涉及到复杂的计算，需要占用CPU、内存等大量的系统资源。而且，本身RAID程序运行于操作系统上，也就是说，必须在安装操作系统之上才能组建RAID组，而安装操作系统的磁盘就无法加入RAID组了。一旦操作系统崩溃，RAID程序也就无法运行，对整个RAID组的数据安全都带来一定的隐患，因此，相对于软件RAID，更加常见的，其实是硬件RAID模式。

　　RAID卡就是用独立的硬件板卡来实现RAID功能的办法，一块自带CPU的RAID卡俨然就是一个小型的计算机系统，有自己的CPU、内存、ROM、总线和IO接口，不过这个系统内的微型计算机专门用于处理RAID运算。

 
早期SCSI RAID卡产品结构示意

　　早些时候，市场上较为普遍的是SCSI RAID卡，一般包括SCSI接口控制器，在后端与SCSI磁盘通讯;前端连接到PCI总线上，因此一般还有一个PCI总线控制器维护PCI总线仲裁，实现和主机系统的通讯。此外，还有一个ROM，通常都是用Flash芯片作为ROM，其中存放着初始化RAID卡必须的代码以及实现RAID功能所必须的代码。

 
带RAID卡的整体系统结构示意

　　RAM则一方面可以作为数据缓存提高性能，另外一方面可以作为RAID卡上CPU执行RAID运算所需要的内存空间。XOR芯片则是专门用来做RAID3、5、6这一类校验型RAID的校验数据计算。使用XOR芯片，可以大大加速这一类校验型RAID的运算效率。

　　影响 RAID 卡性能的因素很多，其中可调因素主要有 RAID 卡缓存( CACHE )大小、写策略( WRITE POLICY )、读策略( READ POLICY )、条带的大小( STRIPE SIZE )。不同的 RAID 卡虽然说法略有不同，但意思是一样的。很多设置可以在 RAID 卡的配置工具中调整。

　　随着SAS作为SCSI磁盘通道协议的接班人逐步的替代SCSI接口，SAS RAID也逐步替代SCSI RAID成为RAID卡市场上的主流产品。此外,随着SSD应用日渐普遍，RAID卡产品对SSD的支持和优化也成为最新的必备选项。

　　例如LSI在前不久针对MegaRAID系列产品增加了软件功能包CacheCade和FastPath软件包，就支持将SSD作为缓存使用，并对SSD数据读取进行加速和优化。其实这一功能和去年Adaptec推出的MAXIQ较为类似，都是使用SSD作为传统HDD RAID的读缓存来提高存储性能。

 
LSI的CacheCade以及Adaptec MAXIQ，均支持将SSD作为缓存空间使用，提高整体系统性能，图为应用MAXIQ的整体系统架构

　　此外，PMC推出了与IBM合作研发的maxRAID架构以及该系列的首款产品——专为服务器固态硬盘(SSD)而设计的BR5225-80 RAID卡，使用自家的SRC 8x6G RoC芯片和IBM提供的多线程RAID堆栈软件。可以预见，对SSD硬盘的支持与优化正成为RAID卡领域的又一市场和技术制高点。

　　详解SAS接口标准

　　SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。

　　和传统并行SCSI接口比较起来，SAS不仅在接口速度上得到显著提升(现在主流Ultra 320 SCSI速度为320MB/sec，而SAS才刚起步速度就达到300MB/sec，第二代SAS技术就已经达到600MB/sec甚至更多)，而且由于采用了串行线缆，不仅可以实现更长的连接距离，还能够提高抗干扰能力，并且这种细细的线缆还可以显著改善机箱内部的散热情况。

　　SAS技术真正吸引人的地方在于它不光支持SSP(the SAS SCSI Protocol，串行SCSI协议)，也支持STP(the SATA Tunneling Protocol，SATA通道协议)。后者使得SAS控制器可以支持SATA硬盘。这样一来可以使用高达1TB的SATA硬盘来创建高容量磁盘阵列，也可以使用15000转的高速SAS硬盘来创建高性能磁盘整列。甚至可以同时创建者两种阵列只要RAID控制器提供足够的SAS端口。

　　随着SAS步入6Gb时代，6Gb/s SAS相比第一代SAS带来了更多优势：

　　双倍提升的带宽：从3Gb/s提升至6Gb/s，

　　更智能的扩展器(expander)设备识别：运行于6Gb/s 下的设备检测扩展到256个设备，SAS扩展器(Expander)智能检测设备减少了检测大型拓扑连接的时间，并支持Zoning分区功能，允许Table-to-Table的路由。由于缩短了SAS设备的检测时间，从而允许更为复杂的拓扑结构。

　　增强的Zoning分区功能：Zoning分区功能在6Gb/s中作为标准化功能提供;而在3Gb/s中是厂家自定义的。Zoning分区允许多个服务器来共享使用存储设备，提高了储存的使用效率，并可通过Zone分区来控制访问权限，提高了安全性，在大型的SAS拓扑中这项技术意义重大。

　　加强的抗干扰能力使得信号增强，连接线缆支持也提高到了10米，在机房布置环境中更为灵活。

　　兼容上一代3Gb/s SAS。此外，与用户从SCSI或者SATA第一次过渡到3Gb/s SAS不同，6Gb/s SAS可运行于现有的3Gb/s SAS架构上，可用现有的SAS背板和线缆，而不必做较大的改动。

　　不过根据各厂商官网上发布的产品信息，6Gb/s SAS RAID卡暂时只有LSI公司能够提供。

　　作为一种新的存储接口技术，SAS不仅在功能上可与Fibre Channel媲美，还具有兼容SATA的能力，因而被业界公认为取代并行SCSI的不二之选。衡量一种技术的优劣通常有4个基本指标，即性能、可靠性、可扩展性和成本。

　　回顾串行磁盘技术的发展历史，从光纤通道，到SATA，再到SAS，几种技术各有所长。光纤通道最早出现的串行化存储技术，可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要，但是价格居高不下;SATA硬盘成本倒是降下来了，但主要是用于近线存储和非关键性应用，毕竟在性能等方面差强人意;SAS应该算是个全才，可以支持SAS和SATA磁盘，很方便地满足不同性价比的存储需求，是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。

　　RAID卡四大主流厂商概览

　　前面我们介绍过了RAID卡的基本构成以及SAS技术，下面我们将介绍市场上主流的RAID卡厂商和产品。

　　长期以来，RAID卡市场一直是LSI、Adaptec、Highpoint、Promise等厂商“跑马遛弯”的专区，LSI和Adaptec继承了在SCSI RAID控制器市场的优势，随着SAS时代的到来，在SAS RAID市场同样统领风骚。Highpoint和Promise则是以前在IDE RAID市场上占据较明显的优势，如今也仍然以SATA RAID市场为主，但同样有较完备的中低端的SAS RAID产品线。下面我们将这四大厂商的SAS RAID控制器产品线进行梳理。

　　LSI成立于1981年, 是市场上优异的存储和网络产品供应商，提供领先的存储和网络电子产品技术。目前，LSI已经能提供从控制芯片、RAID、扩展器、硬盘控制器到存储系统等，几乎所有的SAS生态环境构成元素，并在SCSI商业协会和ANSI T10委员会中持有关键席位，对SAS标准的推动，自始至终起着巨大的积极作用。

　　在SAS控制器芯片市场上，LSI占据了领导性地位，提供了从芯片到HBA卡到RAID卡最为丰富的SAS解决方案，同时也是唯一一家拥有完善6Gb/s SAS产品线的RAID卡厂商。此外，2009年，LSI还收购了另外一家以RAID控制器产品见长的厂商3Ware，使LSI的SAS RAID控制器产品空前丰富。

　　Adaptec公司成立于1981年，总部位于加州Milpitas。提供从芯片到内部主机适配器、从RAID控制器到外部存储网络、从基于以太网的iSCSI SAN(IP SAN)、到网络连接存储(NAS)的全面的软硬件解决方案。在SAS RAID出现之前，曾经和LSI两分SCSI RAID控制器的天下，曾经辉煌一时，现今在整个存储的产业生态圈内也仍然拥有极其重要的市场位置。

　　Adaptec公司的RAID卡产品性能口碑极好，尤其是最新一个系列5Z系列产品，拥有独特的零维护缓存保护技术，该技术在后文中还会详细介绍。不过Adaptec正在将它的RAID(独立磁盘冗余阵列)通道存储业务以3400万美元的价格出售给PMC-Sierra，如果交易顺利完成，Adaptec的RAID卡产品线则将划入PMC旗下。

　　HighPoint(微辰/高端)和Promise公司(乔鼎信息)同样是RAID市场上的重要厂商之一，最早都是以IDE RAID卡产品起家，并过渡到SATA和SAS年代。由于从IDE RAID发展而来，因此该公司主要盘踞在RAID市场的中低端，相比LSI和Adaptec来说更加便宜，以突出的性价比在市场上拥有广泛的占有率。

　　主流SAS RAID芯片扫描

　　前面我们介绍过了RAID卡的体系结构和组成，大家知道在RAID卡里面，RAID芯片对整体RAID卡起到了至关重要的作用。实际上RAID 0/1/5/6的应用，对存储软件是一个挑战，都属于CPU密集型应用，对处理器的性能需求非常的高，而硬盘技术的变革，使得SAS、SATA、FC这些硬盘逐渐出现在用户的存储系统中，硬件的性能越来越高，对存储软件的要求也就越来越高，对I/O处理器的要求也自然扶摇直上了。不过有能力生产单芯片SAS RAID解决方案的厂商并不多，下面我们一起来看一下，主流的SAS RAID芯片市场领域包括哪些厂商和产品。

　　LSI是有能力提供单芯片SAS RAID解决方案的厂商之一，包括3款产品SAS1078 ROC、SAS2008 ROC、SAS2108 ROC。SAS1078 ROC主要针对3Gb/s SAS市场，SAS2008和SAS2108则都针对6Gb/s SAS市场，其中SAS2108是更为主流的6Gb/s SAS RAID芯片，配置上相比SAS2008也更高端一些。

　　我们暂时没有找到SAS2108芯片的相关资料，下图为SAS2008芯片的内部架构图。

 
LSI SAS2008芯片内部结构

　　LSI SAS2008是LSI公司第二代基于SAS控制器的Fusion - MPT(消息传递技术)架构。整合的LSISAS2008整合了SAS和PCI Express两方面的最新技术。LSI SAS2008支持8个PCIe通道并符合PCI-E 2.0规格，从而将与主机的通讯速率提高到5.0GT/s并向后兼容2.5GT/s数据传输率的PCIe 1X。此外，SAS2008芯片拥有的高级功能包括错误报告、电源管理和热插拔支持等等。

　　除了LSI，Intel的单芯片SAS RAID解决方案同样拥有广泛的市场支持，例如Adaptec、Promise、Highpoint等厂商RAID卡产品线都采用了Intel的IOP34X系列单芯片SAS RAID解决方案。只是，随着SAS技术步入到6Gb/s SAS时代，Intel的IOP34X系列芯片仍然停留在3Gb/s SAS时代，这些厂商早已对Intel 6Gb/s SAS RAID芯片望眼欲穿。

 
拥有广泛市场支持的Intel IOP 348 SAS RAID芯片

　　IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，单核心英特尔IOP341 I/O处理器和双核心英特尔IOP342 I/O处理器既可用外部存储，也可用于要求高性能的嵌入式系统。代号Chevelon的IOP342中两个核心可以实现功能性分离，当要求用一个处理器执行两个独立的应用时，这是十分理想的选择，用户可用它对不同类型解决方案的性能进行优化和调整。

 
Intel IOP348 SAS RAID芯片结构 

　　以Intel IOP348 I/O 处理器为例，IOP348可提供1.2 GHz的核心速度，是目前Intel I/O处理器中集成度最高的一款产品，它拥有2个主频高达1.2GHz的XScale核心，集成了传统意义上的IOP和8端口SAS控制器(兼容SATA)，即通常所说的RoC(RAID on Chip)。

　　整合了先进的数据保护、基于硬件的RAID 5/6(独立磁盘冗余阵列)、多个高性能的英特尔XScale处理器核心，并针对服务器直连和外部存储产品，在处理器和控制器中支持高速串行连接SCSI(SAS)和串行ATA(SATA)接口。开发人员将这些灵活的、引脚兼容的处理器设计到他们的存储解决方案中，可以获得节省工程投资、被验证的互操作性、更低的系统成本和加速产品上市时间(time-to-market)等益处。

　　4内部端口RAID卡产品导购

　　4至8端口的SAS或SATA接口RAID控制器被认为是入门级产品，它们的价格通常可以被中小企业接受，并且设计灵活， 足够承载中小企业的一般应用。不过即使同为4个内部端口的RAID卡产品，同样也有入门级和高端产品的区别。以下为4个内部端口SAS RAID卡产品的规格对比，从硬件规格上，我们很容易就能看出来产品的定位和规格高低。

 
4内部端口RAID卡产品规格一览，点击可看大图

　　从表中可看到，支持6Gb/s SAS技术的只有LSI MegaRAID系列的9260-4i、9240-4i，以及收购3Ware后最新推出的9750-4i。其中MegaRAID 9260-4i和9240-4i的区别在于内部RAID芯片上，3Ware 9750-4i则是发展自3Ware产品线，将LSI SAS2108芯片移植到了3Ware原有产品线上。

　　除了继承自6Gb/s SAS技术带来的种种优势，LSI新一代6Gb/s SAS RAID卡在硬件规格上也有了整体的提升：

　　首先是处理器：LSI 3Gb/s的SAS RAID卡，所采用的RAID核心芯片是SAS1078 ROC芯片，频率是533兆/赫兹，到了6Gb/s核心芯片变为2108，频率到了800兆/赫兹，处理能力有很大的提高。

　　第二点是缓存：3Gb/s SAS RAID卡大部分是128兆或者256兆、667兆/赫兹的缓存。到了6Gb/s产品，所有的RAID控制器都变成512兆、800兆/赫兹的缓存，对于写缓存或者读缓存的性能有很大的提高。

　　主机接口：新一代6Gb/s产品的主机PCI-E的接口也有了增强，原来3Gb/s的时候主机接口是PCI-E×1，PCI-E一代的，然后是×4或者×8的。现在的卡都是PCI-E2.0×4或者×8的，和主机带宽方面也有很大的提高。

　　加密功能：此外，新一代的LSI 6Gb/s SAS RAID控制器还增添了加密功能，主要基于Seagate公司推出的SED硬盘自加密的硬盘，硬盘本身就可以实现加密的功能，LSI的6Gb/sRAID卡能够很好地配合自加密盘，实现加密服务。

　　此外，Adaptec公司的5Z系列产品，不仅仅产品硬件规格较高性能较好，还支持Adaptec公司独有的零维护缓存保护技术。这项技术目前仅在5Z系列的产品上提供，弥补了锂电池备份(Lithium Ion Battery Back-up，BBU)的不足，为缓存数据提供了全方位的保护，无需安装、监控、维护或者更换的费用成本。

　　实际上，缓存对RAID卡的数据安全是非常重要的，在意外掉电的时候，缓存中的数据一定要有足够的保护措施。一般情况都是采用BBU缓存保护电池，能够在系统掉电后，仍然为缓存提供72小时的供电时间。Adaptec的零维护缓存保护则在RAID卡上额外配备了一个大容量Flash闪存，在系统意外断电时，利用一组“超级电容”中储存的电量，在较短的时间内(大约1分钟)，将缓存中的数据备份到RAID卡上的大容量Flash闪存中，直到下一次开机时再把数据还原到缓存并写回到RAID硬盘中。

　　根据Adaptec公司分析，ZMCP相比BBU缓存保护模式的优势包括如下几点：BBU缓存保护在电池电量耗尽之前只能保护数据72小时，ZMCP则是无限期的。其次，BBU的锂电池充电能力会随着时间的推移而减弱，需要在系统安装周期内对其进行更换，在进行锂电池更换的时候需要停机并打开机箱，增加了物理更换锂电池备份的的硬件成本和安装成本。另外，系统可能会在更换失效电池的过程中发生意外宕机，导致系统资源丢失，而使用零维护缓存保护功能就可以避免这一情况的发生，为数据提供更完备的保护方案。

　　8内部端口、4-8外部端口及多端口RAID卡产品规格

　　8内部端口RAID卡产品导购

8内部端口RAID卡产品规格对比，点击可看大图　

　　8内部端口RAID卡同样针对入门级应用，但在规格上相比4内部端口的略高一些，都是较为主流的RAID卡规格配置。同样我们能看到不同的产品针对的市场定位不同，规格配置和价格上也有高低之分。其中LSI支持6Gb/s SAS技术产品以及Adaptec 5系列以及5Z系列产品均是较为高端的产品。

　　4-8个外部端口RAID卡产品导购

 
4-8外部端口RAID卡产品规格对比，点击可看大图

　　一般而言，外部端口的RAID卡产品相比内部端口RAID卡产品都更为高端，4外部端口和8外部端口则是外部端口RAID卡较常见的配置了。

　　多端口RAID卡产品规格比较

 
多端口RAID卡产品规格对比，点击可看大图