技术分析 存储系统-SCSI规格的发展之路

这些年来，SCSI一直都是高端存储系统的主要接口规格，拥有远高于ATA的市场定位。正如同由并行ATA迈向串行ATA，SCSI规格也开始从并行走向串行接口，这就是Serial Attached SCSI（串行连接SCSI，SAS）。

    Ultra 640和Ultra 1280大势已去

    去年3月，SCSI商业协会（SCSITA，SCSI Trade Association）进行投票，决议停止Ultra640 SCSI的发展，全力推动SAS成为Ultra320的后继规格，同时ANSI中负责SCSI规格的T10审议委员会也将Ultra640从既定时程表中予以移除。这意味着，Parallel SCSI的发展正式走向了终点，而预定中对应SPI-5（SCSI Parallel Interface）的Ultra640以及SPI-6的Ultra1280，从此就成为供后人凭吊的历史陈迹。

    由于并行总线在提升数据传输率上会遭遇众多技术上的限制、如时钟信号偏移（Clock Skew）和串音（Cross Talk）等状况，以及面临连接众多高速装置的环境下会有带宽不足的问题，串行总线以及点对点的拓扑架构，自然就成为技术上的趋势。虽然Ultra320已经导入了众多技术上的改进，尤其在AAF等讯号补正技术上耗费不少心力，但是迈向Ultra640依然是极为困难的工作，这些都是因为并行接口的种种限制。在这些背景下，SCSI自然必须走向串行化接口。另外，由于SCSI的应用多为连接大量装置的环境，点对点的拓扑架构，就可以大幅提升多任务作业下的效率。

与SATA兼容并蓄的SAS

由于SAS工作小组刚成立时，SATA规格已经进入了发展阶段，所以SAS就顺理成章的引进其成果，采用相同的实体传输媒介，但是却跳过SATA第一代的150MB/s，直接采用第二代300MB/s的规格。在未来的SAS 2.0，理论带宽将提升至600MB/s。另外，除了连线及接头相同，SAS更进一步的达成与SATA的通讯协议兼容性，透过STP（SAS Tunneling Protocol）通讯协议，SATA装置可与SAS混合使用，两者同时存在于同一个存储系统中。根据SCSITA的看法，需要着高度效能及可靠性需求的应用，就采用效能及规格较好的SAS硬盘，而不需要效能却需要高容量的需求，就使用高容量且较便宜的SATA硬盘，大幅提升存储系统规划的弹性，降低整体成本。

    由于SCSI通讯协议就已经支持全双工传输模式，所以SAS所采用的SSP（Serial SCSI Protocol）通讯协议就可直接发挥点对点实体接线、传送接收线路独立所赋予的潜力，而SATA受限于昔日ATA通讯的限制，在AHCI规格及支持驱动程序普及前，均无法做到此点。换言之，SAS可达成600MB/s的全双工理论传输频宽。

    SAS在频宽的扩充性亦远胜于SATA，可透过多组线路并连（Wide Port）达成更高的带宽。所以，这也意味着无论是单一硬盘或是外部的扩张器（Expander），都可透过实作多组实体连接端口进行带宽聚集（Bandwidth Aggregation）提升带宽。如果SAS控制卡上拥有8组实体接头，而且均共享相同的SAS地址，就可达成半双工2400MB/s、全双工4800MB/s的理论尖峰带宽。HP目前已经提出对应SAS 1.1的4x内接用背板接头规格。SAS直接沿用InfiniBand的4x接头及线路做为外接设备连接（Box-to-Box）规格，可视需求选择1至4条线路。值得注意的是，目前SAS硬盘均有2组连接埠，却各自有独立的SAS地址，所以并不能作为带宽聚集之用，但可分别接续至不同的控制卡或扩张器，实作主控器或实体线路发生错误时的备援机制。事实上，对单台硬盘机而言，实作带宽聚集并无明显用处，这种设计是非常合理的。

    为了大幅扩充装置支持数量，和SATA II的Port Multiplier类似，SAS定义了Expander做为扩充装置数量的标准设备、分为直接连接装置最高128个的Edge Expander及连接最多128个Edge Expander的Fanout Expander，单一SAS网域（Domain）最多可支持16256个装置，也在传输层定义了SMP（SAS Management Protocol）通讯协议做为实作管理机能之用。另外，除了可以将SATA硬盘接续至Expander外，亦可透过STP/SATA桥接器（Bridge）连接另一个由SATA装置所组成的网域。值得注意的是，单一SAS装置（如控制卡）可以横跨不同的网域，这对实作线路及装置备援机制有着相当的助益。

    依据SCSITA的计划时程，2003年第一季已经完成SAS 1.0规格的定案，2003年底开始进行产品交差兼容性测试，今年上半年各厂商将陆续推出产品。SAS 1.1规格将改进磁带机之类的装置发生传输错误的回复效率。为了提升SAS和SATA的兼容性，SAS和SATA工作小组进行更密切的合作，SAS 2.0也将可能与SATA III同步发展。

SCSI是否可以继续保持利好？

很明显的，SAS的功能性和扩充性远远强过SATA II。不过，这也代表着，SATA规格大幅强化后所带给SCSI的巨大压力，必须选择“先兼容再扩充”的路线，也不得不持续往更高端的市场发展。这样就产生了一个问题：是否这代表SAS将与Fibre Channel正面竞争？SCSITA认为Fibre Channel依然有众多规格上的优势，和SAS并不会有所冲突。但是，这是否意味着SCSI的市场将会同时遭受ATA和Fibre Channel的“夹杀”而越来越小？另外，SAS是否可以顺利的接收现有的Parallel SCSI市场？这些都是问号。

    当然，换个角度来看，实际上的情况并不如想象中的悲观。首先，目前大多数硬盘机厂商均同时拥有ATA及SCSI产品线，自然也会在产品设计上做出明显的区隔。另外，将SCSI产品与高品质形象画上等号的观念长期深植人心，真正需要高效能及高可靠度的应用，企业用户并不见得会在额外的付出成本上斤斤计较。不过，目前已经有某些硬盘机厂商已经完全放弃SCSI产品线，以“将SCSI等级的高规格”引进ATA市场，企图藉此打入高端企业应用。在未来，如果SCSI市场真的越来越小，是否会有其它的厂商走上类似的市场策略？

    自从Shugart公司（后来的Seagate）在1979年发展SASI（Shugart Associates Systems Interface）接口规格、后来在1986年正式成为ANSI认可的SCSI-1标准后，至今已经超过了20个寒暑。从平行走向序列式接口，是否将可以为SCSI带来下一个20年？这就有待时间来证明了。

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