Serial Attached SCSI

Serial Attached SCSI

SAS-pistik
Ribalaius bittides	1
Kiirus	SAS-1: 3 Gbit/s (2004) SAS-2: 6 Gbit/s (2009) SAS-3: 12 Gbit/s (2013) SAS-4: 22,5 Gbit/s (2017)
Stiil	jadaühendus

SAS (inglise Serial Attached Small Computer System Interface ehk Serial Attached SCSI; jadaliidesega SCSI ehk SCSI järjestikliides) on arvutiliides, mida kasutatakse ühissiini ühendamiseks massmälu seadmetega nagu kõvakettad ja optilised seadmed. SAS on tänapäeva serverites levinuim liides, mis pakub võrreldes SATA-ga paremat jõudlust. SAS kasutab punktist-punkti jadaliidese protokolli, mis asendab SCSI paralleelliidese tehnoloogia, mis kerkis esile 1980. aastate keskel. SAS kasutab SCSI standardi käsustikku. SAS võimaldab tagasiühilduvust teise generatsiooni SATA-ketastega. SATA 3 Gbit/s ketast on võimalik ühendada SAS-iga tagasiühilduvuse kaudu, SAS-ketast aga SATA-ga ei ole võimalik ühendada samal moel.

T10 tehniline komitee (INCITS) arendab ja hooldab SAS-protokolli.

Sissejuhatus

Tüüpiline jadaliidesega SCSI süsteem koosneb järgmistest osadest:

1. Algataja: seade, mis kõigepealt võtab vastu sihtseadmelt teenuse ja ülesannete haldamise päringuid ning saab teistelt sihtseadmetelt vastu samade päringute vastused.
2. Sihtseade: seade, mis sisaldab loogilisi elemente ja sihtporte, mis võtavad töötlemiseks vastu seadme teenuse ja ülesannete haldamise päringud ning saadavad vastused algatajasse. Sihtseadmeks võib olla näiteks kõvaketas.
3. Teenuse kohaletoimetamise alamsüsteem (Service Delivery Subsystem): osa I/O süsteemist, mis edastab algataja ja sihtseadme vahel andmeid. Tavaliselt kasutatakse algataja ja sihtseadme ühendamiseks kaableid.
4. Ekspandrid: seadmed, mis kuuluvad teenuse kohale toimetamise alamsüsteemi, ning lihtsustavad erinevate SAS-seadmete vahelist suhtlemist.

Nimetus ja addresseerimine

SAS-i domeen koosneb SAS-seadmete komplektist (nagu ka SCSI domeen), mis suhtlevad omavahel teenuse kohale toimetamise alamsüsteemi abil. Igal SAS-domeenil on SCSI pordi identifikaator, mis tuvastab vastava pordi SAS-domeenis. See on seadme tootja määratud ja on unikaalne. Analoogiks võib tuua Etherneti seadme MAC-aadressi, millel on sama põhimõte. SAS-seadmed kasutavad pordi identifikaatoreid, et luua üksteisega ühendusi. Lisaks on igal SAS-seadmel SCSI seadme nimi, mille kaudu saab SAS-seadet kogu maailmas unikaalselt tuvastada. Paralleelliidesega SCSI puhul on SCSI ID pordi identifikaator ja seadme nimi. SCSI pordi identifikaatorid ja seadme nimed esitatakse SAS-i puhul SAS-aadressina (64 bitti). SAS’i aadressi kutsutakse vahel ka World Wide Name'iks (WNM).

Võrdlemine SCSI paralleelliidesega (SPI)

• SAS kasutab punktist-punkti arhitektuuri, SCSI siin kasutab multitegumtööd. Kui SAS-seadmel ei ole kasutatud ekspanderit, on iga seade eri lingiga algatajaga ühendatud. Saab ka ainult ühe algataja ühendada ühe sihtseadmega, SCSI paralleelliidesega tekitaks selline olukord vastuolu.
• Ekspanderite kasutamine võimaldab SAS-il toetada kuni 65,535 seadet, SPI-l on piirang ühel kanalil 8 või 16 seadet.
• SAS võimaldab kiiremat andmeedastuskiirust (3 või 6 Gbit/s) kui enamus SPI standardeid. Nende kiirusteni jõuab SAS iga algataja-sihtmärgi ühendusega, mis tagab ka suurema läbilaske, samal ajal kui SPI jagab läbilaskevõimet üle kogu multitegumtöö siini.
• SAS-kontrollereid võib ühendada SATA-seadmete külge, kas otseühenduse kaudu, kasutades algset SATA-protokolli, või läbi SAS-ekspanderite, kasutades SATA Tunneled Protocol-i (STP).
• Nii SAS kui ka SCSI paralleelliides kasutavad SCSI-käskude komplekti.

Võrdlus SATA-ga

• SAS-seadmed on tuvastatavad tänu oma ainulaadsele WWN (World Wide Name) nimele, SATA-seadmed on tuvastatavad pordi numbrite kaudu adapteriga.
• SAS-i protokoll võimaldab SAS-i domeenis kasutada mitut algatajat, samal ajal kui SATA-l analoogne säte puudub.
• Enamik SAS-kettaid kasutab TCQ voogedastuse käske, samal ajal kui uuemad SATA kettad kasutavad NCQ voogedastuse käske, millel mõlemal on oma plussid ja miinused.
• SATA kasutab ATA käskude komplekti, SAS kasutab SCSI-käskude komplekti.
• SAS kasutab vigade parandamiseks ja veateadete jaoks SCSI-käsustikku, mis on otstarbekam kui ATA SMART käsustik, mida SATA kettad kasutavad.
• SAS kasutab kõrgemat signaalinivood (800–1600 mV saatmisel, 275–1600 mV vastuvõtul) kui SATA (400–600 mV saatmisel, 325–600 mV vastuvõtul).
• Tänu kõrgematele signaalinivoodele, võib SAS kasutada kuni 10 m pikkuseid kaableid, SATA maksimaalne kaablipikkus on 1 m, eSATA-l 2 m.
• SAS pakub võrreldes SATA-ga paremat jõudlust (kiiremad kettad, kiiremad liidesed).

SAS- ja SATA-liidesed

Liides	Teised nimetused	Laius (bits)	Sagedus	Maksimaalne võimalik
				Kogu ribalaius (Mbit/s)	Edastuskiirus (MB/s)	Pikkus	Seadmeid kanali kohta
SATA 6				6000 Mbit/s	600 MB/s	1 m	1
SATA 3				3000 Mbit/s	300 MB/s	1 m	1
SATA 1.5				1500 Mbit/s	150 MB/s	1 m	1
SAS 600		1		6000 Mbit/s	600 MB/s	10 m	1 (>65k laiendajatega)
SAS 300		1		3000 Mbit/s	300 MB/s	10 m	1 (>65k laiendajatega)
SAS 150		1		1500 Mbit/s	150 MB/s	10 m	1 (>65k laiendajatega)

Karakteristikud

Tehnilised andmed

Jadaliidesega SCSI standard kirjeldab mitut kihti (järjestatud kõrgemast madalamani):

• Rakendus
• Transport
• Port
• Link
• PHY
• Füüsiline

SCSI jadaliides koosneb 3 transpordiprotokollist:

1. SCSI järjestikliidese protokoll (Serial SCSI Protocol; SSP) – toetab SAS-kettaid.
2. SATA Tunneling Protocol (STP) – toetab SATA-kettaid.
3. Järjestikliidese haldamise protokoll (Serial Management Protocol; SMP) – SAS-ekspanderite haldamiseks.

Lingi ja PHY kihi jaoks on SAS-il defineeritud oma eraldi protokoll.

Füüsilise kihi juures defineerib SAS-standard pistikuid ja pingenivoosid. SAS-i kaabelduse ja signaliseerimise füüsilised karakteristikud on ühilduvad SATA-ga kiirusel kuni 6 Gbit/s. Samal ajal kui SAS-1.0/SAS-1.1 võtsid omaks SATA füüsilise signaalimise karakteristiku kiirustel 1,5 Gbit/s ja 3 Gbit/s, arendas SAS-2.0 välja 6 Gbit/s füüsilise kiiruse ja hakkas juhtima taolise SATA kiiruse arengut.

Ülesehitus

SAS on üles ehitatud kuuest kihist.

• Füüsiline kiht:
  • määratleb elektrilisi ja füüsilisi karakteristikuid
  • eristatav signaalide edastamine
  • Kolme tüüpi pistikud:
    • SFF 8482 – SATA-ga ühilduv
    • SFF 8484 – kuni neli seadet
    • SFF 8470 – väline pistik (InfiniBandi pistik), kuni neli seadet
• PHY kiht:
  • 8b/10b kodeering
  • lingi algatamine, kiiruse sobitamine ja järjendi algseadistamine
• Lingikiht:
  • algeliste lisandumine ja eemaldamine, et sobitada taktsageduste erinevusi
  • algeline kodeerimine
  • SAS sihtseadmete ja algatajate vahelise ühenduste loomine ja katkestamine
  • SAS algatajate ja sihtseadmete, mis on ühendatud ekspanderitega, tunnelühenduste loomine ja katkestamine
• Pordikiht:
  • ühendab mitu sama aadressiga PHY-d laiadesse portidesse
• Transpordikiht:
  • toetab kolme transpordi protokolli:
    • SCSI järjestikliidese protokoll (SSP): toetab SAS-seadmeid
    • SATA Tunneled Protocol (STP): toetab SATA-seadmeid, millele on kinnitatud SAS-ekspanderid
    • Järjestikliidese haldamise protokoll (SMP): tagab SAS-ekspanderite paigutuse

Topoloogia

Algataja võib ühendada otse sihtmärgiga läbi ühe või mitme PHY (sellist ühendust kutsutakse pordiks, nii ühe kui ka mitme PHY korral).

SAS-ekspanderid

Jadaliidesega SCSI ekspanderid (SAS Expanders) hõlbustavad suhtlemist eriti siis, kui SAS-seadmeid on väga palju. Ekspanderid koosnevad kahest või enamast välisest ekspander-pordist. Iga ekspander koosneb vähemalt ühest SAS-haldamisprotokolli sihtpordist aga võib lisaks ka sisaldada SAS-seadmeid. Näiteks võib ekspander sisaldada SCSI protokolli sihtporti, et pääseda ligi välisele seadmele. Ekspander ei ole nõutav, et liita omavahel SAS algataja ja sihtseade, aga see lubab ühel algatajal suhelda rohkem kui ühe SAS/SATA-sihtseadmega. Samal põhimõttel töötab võrgu kommutaator, mis lubab mitmel süsteemil olla ühenduses, kasutades ainult ühte kommutaatori porti.

SAS 1 eristab kahte eri tüüpi ekspanderit, SAS 2.0 standard ei pea aga vajalikuks nendel kahel vahet teha.

• Otsa ekspander (edge expander) – lubab suhelda kuni 255 SAS-aadressiga, lisaks lubab ka SAS algatajal suhelda lisandseadmetega.
• Koormatavuse ekspander (fanout expander) – saab olla ühenduses kuni 255 otsa ekspanderi komplektiga, seega ka veel suurema arvu SAS-seadmete aadressidega.

Pistikud

SAS-i pistik on palju väiksem kui traditsiooniline SCSI paralleelliidese pistik. SAS-i pistik sobib 2,5-tollistele ketastele. Aastaks 2012 jõuti andmeedastuskiiruseni 12 Gbit/s.

On palju füüsiliselt erinevaid SAS-pistikuid:

Pilt	Kood	Teised nimetused	Väline/sise-	PIN-ide arv	Seadmete arv	Kommentaar
	SFF-8482		Sisene	29	1	On disainitud SATA-ga ühilduvuseks. Pistikupesa on ühilduv SATA-ketastega, SATA-pistikupesa aga ei ole ühilduv SFF-8482 (SAS) ketastega.
	SFF-8484		Sisene	32 (19)	4 (2)	Kõrge tihedusega pistik
	SFF-8485					SGPIO (SFF 8484 laiend), jadaühenduse protokoll mida tavaliselt kasutatakse LED indikaatoritel
	SFF-8470	Infiniband pistik, Molex LaneLink™	Väline	32	4	Kõrge tihedusega väline pistik (mida kasutatakse ka sisemise pistikuna).
	SFF-8086	Sisene mini-SAS, sisene mSAS	Sisene	26	4	väga sarnane SFF-8087-ga, kuid vähem levinud.
	SFF-8087	Sisene mini-SAS, sisene mSAS	Sisene	36	4	Molex iPass™, kitsam Sisene 4× pistik, millel tulevikus 10 Gbit/s tugi.
	SFF-8088	Väline mini-SAS, väline mSAS	Väline	26	4	Molex iPass™ kitsam, väline 4x pistik, millel tulevikus 10 Gbit/s tugi.

Lähim SAS

Lähim SAS või NL-SAS draiverid on SATA-draiverid SAS-liidesega, pea, meedia ja traditsioonilise SATA enterprise'i klassi draiverite pöörlemiskiirus koos täiesti võimelise SAS-liidesega, mis on tüüpiline klassikalise SAS-kõvaketta jaoks.

Süsteemi müüjad nagu Dell, EMC, Fujitsu ja IBM pakuvad need kettad SAN massiivide, NASA lahenduste ja serverite süsteemide jaoks.

Nendel on järgmised eelises võrreldes SATA-ga.

• Kahekordsed pordid võimaldavad koondatud teed.
• Mitme hosti tugi.
• Täielik SCSI käsukomplekt.
• Pole vajadust SATA interposeri kaartide järele.

Kokkuvõtteks: lähimad SAS-draiverid on lihtsalt suured ja odavad.

Välislingid

• SCSI Trade Association
• T10 komitee
• SAS 2 kehtiva eelnõu läbivaatamine (PDF-i saab lugeda pärast registreerimist)
• Salvestid ja varundus
• Mis on jadaliidesega SCSI?