SAS作為一種萌芽結(jié)構(gòu)

SAS 是并行 SCSI 接口的演進(jìn)后續(xù)。與串行 ATA （SATA）、光纖通道和其他用于存儲(chǔ)的串行技術(shù)一樣，SAS 最初被設(shè)想為僅作為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)器連接機(jī)制，但它已經(jīng)變得更多。在其最簡(jiǎn)單的配置中，SAS 在主機(jī)控制器和一些目標(biāo)之間提供物理連接。

隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，OEM 顯然需要更強(qiáng)大的擴(kuò)展連接結(jié)構(gòu)來(lái)支持大型存儲(chǔ)拓?fù)?。于是，膨脹機(jī)的概念誕生了。與光纖通道交換機(jī)一樣，擴(kuò)展器提供了一個(gè)交換矩陣，用于將多個(gè)設(shè)備與 SAS 域連接，例如主機(jī)控制器（啟動(dòng)器）、硬盤驅(qū)動(dòng)器（目標(biāo)）和其他擴(kuò)展器。

可以通過(guò)擴(kuò)展級(jí)聯(lián)和不同的連接路由機(jī)制（包括直接、減法和表路由）構(gòu)建單個(gè)域中多達(dá) 16，384 個(gè)設(shè)備的大型拓?fù)?。圖 2 說(shuō)明了使用擴(kuò)展器的大型 SAS 拓?fù)洹?/p>

擴(kuò)展器類型

規(guī)范定義的兩種類型的 SAS 擴(kuò)展器包括邊緣擴(kuò)展器和扇出擴(kuò)展器。每種類型都提供了將多個(gè)目標(biāo)連接到單個(gè)主機(jī)或多個(gè)主機(jī)（一次一個(gè)連接）所需的連接機(jī)制。兩者都有共同和獨(dú)特的屬性，最大的區(qū)別是給定類型是否可以以級(jí)聯(lián)方式使用。雖然扇出擴(kuò)展器可以級(jí)聯(lián)，但邊緣擴(kuò)展器的級(jí)聯(lián)能力有限。

一般來(lái)說(shuō)，邊緣擴(kuò)展器最適合那些成本是重要考慮因素并且存儲(chǔ)可擴(kuò)展性要求受到限制的設(shè)計(jì)。借助 SAS 固有的擴(kuò)展器構(gòu)建塊，下一步將 SAS 定義為結(jié)構(gòu)是該技術(shù)的合理進(jìn)步。

網(wǎng)絡(luò)互連或結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

松散地定義，結(jié)構(gòu)是計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)設(shè)備上的通路，它提供芯片到芯片、適配器到適配器或設(shè)備到設(shè)備的連接，用于在計(jì)算中傳輸信息、網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)系統(tǒng)/子系統(tǒng)。本質(zhì)上，F(xiàn)abric 是一種交換機(jī)或協(xié)作交換設(shè)施，很像擴(kuò)展器。一個(gè)結(jié)構(gòu)可以被視為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，反之亦然，至少是一個(gè)有限的網(wǎng)絡(luò)。

SAS 可能會(huì)成為一種結(jié)構(gòu)；但是，作為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，它最初并非旨在成為一種存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。SAS 很可能需要以下新功能才能發(fā)揮結(jié)構(gòu)或互連技術(shù)的作用。

面向連接的傳輸

SAS 是一種面向連接的協(xié)議，這意味著兩個(gè) SAS 設(shè)備之間必須存在連接，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)改進(jìn) SAS 協(xié)議以支持無(wú)連接但可靠的傳輸方案，可以避免鏈路利用率低、長(zhǎng)途傳輸性能差和 SATA/STP 主機(jī)饑餓/鎖定的問(wèn)題。

物理連接增強(qiáng)

與支持網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)光纖通道不同，SAS 目前沒(méi)有光學(xué)接口。對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接（機(jī)架到機(jī)架、機(jī)架到機(jī)架或盒到盒），標(biāo)準(zhǔn)的四寬 SAS 電纜綽綽有余。為了支持更遠(yuǎn)的距離，必須定義用于 SAS 的光學(xué)接口及其異常的越界信令。

路由和地址虛擬化

SAS 中的路由結(jié)構(gòu)最初設(shè)計(jì)時(shí)考慮了直接連接和有限的拓?fù)浯笮?。今天的頂?jí)（扇出）擴(kuò)展器需要完全了解其連接的域，從而限制了存儲(chǔ)系統(tǒng)的有效大小。通過(guò)添加路由匯總功能，域中的任何擴(kuò)展器都不需要維護(hù)整個(gè)域的知識(shí)，從而允許構(gòu)建任意大尺寸的拓?fù)洹?/p>

同樣，有效路由也需要地址虛擬化方案。每個(gè) SAS 設(shè)備都有一組硬編碼地址（SAS 地址），用于向系統(tǒng)的其余部分標(biāo)識(shí)該設(shè)備。這些地址要么在工廠燒錄，要么在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)由固件分配。必須建立一種機(jī)制，允許 OEM 將這些物理地址重新映射到更邏輯的地址。地址解析協(xié)議將為將硬件地址映射到虛擬地址提供基礎(chǔ)。

智能擴(kuò)展器

如今，SAS 擴(kuò)展器本質(zhì)上是具有大量支持邏輯的電路交換機(jī)，用于在 SAS 啟動(dòng)器和 SAS 目標(biāo)之間建立連接。大多數(shù)實(shí)現(xiàn)都基于直通類型架構(gòu)，這意味著它不提供任何帶有路由協(xié)議數(shù)據(jù)單元 （PDU） 的幀的緩沖。由于擴(kuò)展器是制造 SAS 結(jié)構(gòu)交換機(jī)的邏輯基礎(chǔ)，因此以下討論中描述的架構(gòu)類型可以使 SAS 擴(kuò)展器技術(shù)發(fā)展成為未來(lái)的首選結(jié)構(gòu)。

構(gòu)建交換機(jī)

Fabric 交換機(jī)有許多不同的尺寸和風(fēng)格。松散地定義，結(jié)構(gòu)交換機(jī)是流量導(dǎo)向器，根據(jù)某些標(biāo)準(zhǔn)組合將 PDU 從輸入端口路由到輸出端口。交換機(jī)還必須解決由于 PDU 同時(shí)到達(dá)公共輸出端口而導(dǎo)致的任何爭(zhēng)用。

大多數(shù)交換機(jī)基于多種內(nèi)部架構(gòu)之一：共享內(nèi)存、共享總線（也稱為共享介質(zhì)）、交叉點(diǎn)矩陣和環(huán)。盡管有所有相似之處，但底層架構(gòu)主要基于它們的緩沖區(qū)（隊(duì)列）服務(wù)策略而相互區(qū)分。

無(wú)論采用何種架構(gòu)，SAS 交換機(jī)（如擴(kuò)展器）最終都將包含圖 3 中所示的以下關(guān)鍵元素。

連接管理器

使用直接、減法或表路由將連接請(qǐng)求中的目標(biāo) SAS 地址映射到目標(biāo) PHY

根據(jù) SAS 規(guī)則仲裁和分配或拒絕連接請(qǐng)求的路徑資源以進(jìn)行仲裁和路徑恢復(fù)

配置連接路由器

連接路由器

在連接管理器配置的 PHY 對(duì)（啟動(dòng)器和目標(biāo)）之間路由信號(hào)

提供支持連接所需的路由資源

廣播處理器

將拓?fù)湎⒙酚傻竭m當(dāng)?shù)脑O(shè)備（例如，拓?fù)涓模?/p>

設(shè)備接口

為內(nèi)部和外部組件提供物理層設(shè)備接口

在 PHY 之間仲裁和路由幀

為輔助 I/O（例如，10/100 以太網(wǎng)、通用 I/O 等）提供物理和鏈路層連接

SAS 進(jìn)步的關(guān)鍵創(chuàng)新

通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的擴(kuò)展器構(gòu)建塊、添加光學(xué)接口以及在可靠、無(wú)連接傳輸、路由匯總和地址虛擬化等關(guān)鍵領(lǐng)域增強(qiáng)傳輸協(xié)議，SAS 可以并且將會(huì)發(fā)展。

存儲(chǔ)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)取決于 SAN 和網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展、存儲(chǔ)的分布模型以及透明協(xié)議通信技術(shù)的進(jìn)步。與任何新技術(shù)開發(fā)一樣，無(wú)論是革命性的還是進(jìn)化性的，一種尺寸永遠(yuǎn)不會(huì)適合所有人?；パa(bǔ)技術(shù)將針對(duì)不同的細(xì)分市場(chǎng)，適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案將因應(yīng)用程序、連接要求、可擴(kuò)展性、性能和價(jià)格敏感度而異。只有時(shí)間才能證明這對(duì)于 SAS 作為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的未來(lái)意味著什么。

審核編輯：郭婷