SATA稱其封包為幀，并稱幀的內(nèi)容為幀信息結(jié)構(gòu)（FIS），其采用封包式I/O的好處是編碼及譯碼均采用硬件運(yùn)算，因此速度非?？?；此外，包括指令、數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息等都通過(guò)相同路徑進(jìn)行傳送，從而使穩(wěn)定性大為提升。在SATA的串行引擎中有三個(gè)處理層次，分別是傳輸層、鏈路層和物理層。這三層分工合作，能夠?qū)崿F(xiàn)高速傳輸。

　　SATA至今已有3個(gè)發(fā)布版本，在傳輸速率上從150MB/s提升到2.0版的300MB/s,以及3.0版的600MB/s,它們編碼上均采用8b/10b方式。雖然SATA的傳輸速率大幅提升，但事實(shí)上由于硬盤(pán)本身限制，通常只能達(dá)到120MB/s.因此，3.0版本對(duì)于SSD固態(tài)硬盤(pán)的應(yīng)用更有意義，它能達(dá)到400MB/s以上的傳輸速率，可讓SSD充分發(fā)揮存取性能。

　　SAS技術(shù)發(fā)展

　　SAS（串行連接SCSI）支持SCSI命令傳輸，因此兼容SCSI-3架構(gòu)；此外，其也可以說(shuō)是SATA的孿生兄弟，二者的扁平電纜相互兼容，SATA硬盤(pán)可連接SAS接口。不過(guò)，相對(duì)于SATA一對(duì)一的架構(gòu)，SAS允許多個(gè)端口集中在單個(gè)控制器上，既可以將其內(nèi)建于主板當(dāng)中，也可以另外添加。該技術(shù)建立在強(qiáng)大的并行SCSI通信技術(shù)基礎(chǔ)上，這種擴(kuò)展性更適合企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用。

　　SAS的傳輸協(xié)議可分為三種：用于傳輸SCSI命令的序列SCSI協(xié)議（SSP）、用于傳輸SATA資料的SATA通道協(xié)議（STP）以及用于對(duì)SAS設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理的SCSI管理協(xié)議（SMP）（圖1）。在SAS的拓?fù)溆砂l(fā)起器（Initiator）、目標(biāo)設(shè)備和擴(kuò)展器共同組成，其中發(fā)起器通常是服務(wù)器或HBA卡，目標(biāo)設(shè)備可能是硬盤(pán)，擴(kuò)展器則是SAS交換機(jī)。

　　從發(fā)起器到目標(biāo)設(shè)備的路徑可能經(jīng)過(guò)多個(gè)擴(kuò)展器，也就是需要經(jīng)過(guò)多個(gè)連接器與線路的實(shí)體鏈接。在SAS架構(gòu)中的端口可包含一個(gè)或多個(gè)PHY接口，每個(gè)端口包含一個(gè)的64位地址。含多個(gè)PHY的端口稱為寬端口（wide port），只含一個(gè)PHY的則為窄端口（narrow port）。

　　代SAS支持150MB/s及300MB/s的傳輸速度，Wide Port（x4）的總帶寬可達(dá)1.2GB/s,第二代則倍增為600MB/s及2.4GB/s,新一代SAS 3.0的帶寬則會(huì)進(jìn)一步翻倍。由于SAS具備全雙工能力，因此上述的傳輸速度可以加倍；此外，多個(gè)SAS鏈路可以一起使用，也就是可以將帶寬相加（帶寬聚合），因此，四個(gè)6Gb/s并用后帶寬可以大于48Gb/s（96Gb/s全雙工）。

　　SAS由ANSI T-10技術(shù)委員會(huì)開(kāi)發(fā)及維護(hù)，該委員會(huì)致力于推動(dòng)SAS和SATA的兼容性，以及開(kāi)發(fā)更高速技術(shù)和推動(dòng)其他功能的發(fā)展。此標(biāo)準(zhǔn)與PCI-SIG密切結(jié)合，有許多公司同時(shí)參與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。SAS-1在2005年推出后，成功取代了舊的pSCSI技術(shù)，此后持續(xù)進(jìn)步，在2009年推出的SAS-2改進(jìn)了RAS技術(shù)，也提供了更高的可靠性；今年又推出了SAS-2.1,能提供更強(qiáng)大的連接性能。

　　展望未來(lái)，新一代的SAS-3已在積極制定之中，并將向12Gb/s邁進(jìn)。SAS-3的出現(xiàn)將進(jìn)一步發(fā)揮SSD的性能，并通過(guò)HBA同時(shí)連結(jié)8個(gè)SSD,讓工作效率得到進(jìn)一步提升。同樣，SAS-3也能讓HDD硬盤(pán)具有更高的運(yùn)行表現(xiàn)，可以通過(guò)HBA加上一個(gè)擴(kuò)展器的方法實(shí)現(xiàn)高達(dá)24塊硬盤(pán)的連接性能；若采用兩個(gè)擴(kuò)展器，性能還可以加倍。

　　SAS應(yīng)用契機(jī)

　　在企業(yè)HDD硬盤(pán)存儲(chǔ)應(yīng)用上，SAS已成為替代光纖的重要選擇。它能夠提供全天候的存儲(chǔ)應(yīng)用，并通過(guò)兩塊HDD來(lái)提高傳輸速率和實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)（fail-over）功能，因此，可將其作為服務(wù)器DAS或后端存儲(chǔ)系統(tǒng)使用。利用SAS擴(kuò)展器及開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)高的擴(kuò)展性，同時(shí)具備高可用性和高帶寬，以及易于設(shè)定和管理等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于機(jī)架及刀片服務(wù)器或外部存儲(chǔ)應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是很好的選擇方案（圖2）。

　　這種交換式SAS具有眾多優(yōu)勢(shì)，與10Gbe iSCSI或8Gb FC相比，6Gb/s SAS x4能將延遲大幅縮減逾20倍及將每條連接帶寬提升3倍，每個(gè)交換端口的功耗則可以降低9倍。以刀片服務(wù)器的外部存儲(chǔ)應(yīng)用為例，交換式SAS架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)包括：能提供集中式管理，多個(gè)服務(wù)器對(duì)單個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)磁盤(pán)簇（JBOD），更強(qiáng)的擴(kuò)展性能，與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，可采用DAS或分享存儲(chǔ)架構(gòu)，以及支持基于端口的分區(qū)和驅(qū)動(dòng)器槽分區(qū)等。

　　在標(biāo)準(zhǔn)高容量服務(wù)器的SAS應(yīng)用中，內(nèi)部存儲(chǔ)可以通過(guò)擴(kuò)展器來(lái)擴(kuò)充，并且能夠提供穩(wěn)定的6Gb/s SAS性能，可擴(kuò)展的I/O性能，高可靠性和良好的冗余性。此外，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)序列技術(shù)，接線方式變得更加簡(jiǎn)單，而且SATA、SAS和SSD可以兼容地構(gòu)建在一起。

　　對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘或HPC等不同的存儲(chǔ)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，分層式的存儲(chǔ)架構(gòu)是主流設(shè)計(jì)趨勢(shì)（圖3）。在強(qiáng)調(diào)高性能的關(guān)鍵性應(yīng)用中，可以采用SSD來(lái)提供I/O傳輸速率；對(duì)于強(qiáng)調(diào)性能但非關(guān)鍵性的任務(wù)來(lái)說(shuō)，則可采用SAS HDD作為次的層次；對(duì)于純數(shù)據(jù)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，則可采用高容量的SATA HDD方案。

　　本文小結(jié)

　　依據(jù)不同的需求配置的存儲(chǔ)架構(gòu)已成為一門(mén)的學(xué)問(wèn)。總的來(lái)說(shuō)，SAS能夠提供更理想的服務(wù)器存儲(chǔ)架構(gòu)，可將更多服務(wù)器進(jìn)行集中管理，并且還能分享存儲(chǔ)內(nèi)容。不論是服務(wù)器或存儲(chǔ)應(yīng)用，都可以采用機(jī)架或刀片式方案。在性能上，SAS有助于提高可用性及全備援性能。下一代的傳輸帶寬將會(huì)倍增，而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接則可滿足SSD對(duì)高速傳輸?shù)男枨?。隨著未來(lái)不斷演進(jìn)發(fā)展，SAS開(kāi)關(guān)方案將會(huì)用于各種新的應(yīng)用領(lǐng)域，而新的協(xié)議將會(huì)支持可擴(kuò)展的硬件RAID應(yīng)用。