What Is a SAS Hard Drive
What is a SAS drive? SAS stands for Serial Attached SCSI, which is a technology used to transfer data between hard drives. SAS refers to the interface, which is usually used to describe a hard drive.
There are two main types of SAS hard drives: 10K and 15K. K refers to the rotational speed of the hard drive, ie 10,000 and 15,000 RPM respectively. Maybe, you are interested in this post — 10000 RPM HDD VS. SSD — How to Upgrade Your Hard Drive Safely.
SAS drives are important for those enterprises that pursuit high speed and reliability. Now, let’s see the other characteristics of SAS HDDs in the following parts.
SAS Hard Drive Speed
In terms of speed, the best measure is IOPS (input and output per second), which measures data throughput. The data throughput defines the rate at which data can be read from or written to the hard disk. 15K SAS hard drives run at approximately 120 IOPS, and typical 10K SAS drives run at 180 IOPS.
SAS Hard Drive Capacity
As for the capacity of SAS drive, it ranges from 300GB to up to 900GB. If you want to increase the hard drive capacity, then this post — Increase Hard Drive Capacity with Free Disk Cloning Software is what you need.
SAS Hard Drive Reliability
SAS HDDs are suitable for demanding applications that are critical to speed and high availability. The MTBF (mean time between failure) of SAS drives is usually about 1.2 million hours.
SAS Hard Drive Power Consumption
When SAS drives idle, they typically consume 5 to 7 watts, and under normal operating conditions, they consume about 10 to 14 watts.
SAS VS SATA
Just now, you have got the basic information about the SAS HDD. Then, let’s see the differences between SAS and SATA. SATA and SAS connectors are used to connect computer components (such as hard drives or media drives) to the motherboard.
Types
The main difference between them is that SAS drives are faster and more reliable than SATA drives. Generally, the most popular SATA drive format is 7.2K, and SAS has two main types: 10K and 15K.
Usage
SAS drives are commonly used in enterprise computing, such as bank transactions and e-commerce. SATA drives are commonly used in desktop computers, such as data storage and backup.
Reliability
SAS drives are more reliable than SATA drives. The MTBF of SAS drives is 1.2 million hours, while the MTBF of SATA drives is 700,000 hours.
Cable length
The length of the SATA cable is limited to 1 meter, and the data and power are separated, while the maximum length of the SAS cable is 10 meters, and the power and data can be provided through the same cable.
Capacity
However, as for the capacity, the winner is the SATA hard drive. 3TB SATA hard drives are not uncommon, and there are 8TB disk products in 3.5-inch format, but the maximum capacity of SAS drives is usually about 900GB.
How to Wipe SAS Hard Drives
If you need to replace failed SAS drives, you need to wipe them before sending the failed drive back to the manufacturer. You cannot just eject them from the USB dock and wipe them from the workstation since these are SAS drives. Thus, here is how to wipe the SAS hard drives.
Step 1: You need to power on the standby server without an operating system.
Step 2: Use the defective disks to create RAID arrays.
Step 3: Then use the Disk Cleanup Tool CD to boot to erase the disk.
Top 4 SAS Hard Drives
- Seagate Enterprise Capacity 3.5 Series Hard Drives
- HGST Ultrastar He10 Series Hard Drive
- HGST Ultrastar 15K600 Series Hard Drive
- Seagate Constellation ES Hard Drive
The 4 Recommended SAS Hard Drives
1. Seagate Enterprise Capacity 3.5 Series Hard Drives
The first recommended SAS hard drive is the Seagate Enterprise Capacity 3.5 Series hard drive. Seagate’s enterprise capacity drives are almost identical in appearance to ordinary hard drives. There are two available interfaces for you-SATA (up to 6GBps) or SAS (up to 12GBps). You can choose it based on your needs so that you can easily interface with existing platforms.
Let’s get more details of the Seagate Enterprise Capacity 3.5 Series hard drive.
2. HGST Ultrastar He10 Series Hard Drive
The next recommended SAS hard drive is the HGST Ultrastar He10 Series hard drive. The HelioSeal platform seals the drive to seals the drive hermetically and fills the interior with helium instead of air. This reduces the vibration inside the drive and reduces power consumption. The improved function in He10 can reduce power consumption by 43% on average.
Let’s get more details of the HGST Ultrastar He10 Series hard drive.
3. HGST Ultrastar 15K600 Series Hard Drive
The SAS drive — HGST Ultrastar 15K600 Series has a 128 MB cache buffer, using HGST’s new media cache technology to further increase the speed. Smaller internal dimensions further reduce power consumption. This 15K600 drive also does not have any SATA options to choose from, thus, you can only use it in the SAS interface.
Let’s get more details of the HGST Ultrastar 15K600 Series hard drive.
4. Seagate Constellation ES Hard Drive
Constellation ES is Seagate’s fourth-generation 3.5-inch 7200 RPM enterprise hard drive. The SAS drive has 500GB, 1TB and 2TB capacities, and supports SATA II and SAS interfaces. Seagate has excellent power management and temperature tolerance in enterprise applications.
By using the driver body itself as a heat sink to protect the circuit board, its design quality is very good. Except for the RAM module, all the chips on the board are in direct contact with the driver’s body.
Let’s get more details of the Seagate Constellation ES hard drive.
You have known the basic information about the SAS hard drive. Besides, there are 4 recommended SAS drives for you. You can share it on Twitter to let more people know. Click to tweet
Back up Files to the SAS Hard Drive
Now, you should have chosen one SAS hard drive. If you mainly want to create a backup for your computer’s files, this part is helpful for you. After getting the SAS HDD, connect it to your computer and then use a professional file backup software — MiniTool ShadowMaker to back up your important file.
It is an all-around and free backup software designed for Windows 10/8/7, providing you with a data protection & disaster recovery solution.
You can use it to back up system, files, folders as well as the partitions. It is also a clone tool that can help you to clone the system from HDD to SSD without data loss. So, besides creating a system image, you can also choose to clone the OS disk to another hard drive to get the Windows system without reinstalling.
Now you can download and try MiniTool ShadowMaker Trial Edition to do the backup task.
Let’s see how to use MiniTool ShadowMaker to back up your files.
Step 1: Decide a Backup Mode
- Launch MiniTool ShadowMaker.
- Continue to use the trial edition by clicking Keep Trial.
- Choose This computer to continue by clicking the Connect button.
Step 2: Choose the Backup Source
- Under the Backup page, click Source to choose the backup type — Folders and Files.
- Select the files you need to back up and click OK.
Step 3: Choose a Destination Path
- Click the Destination tab.
- Choose your SAS hard drive as the backup drive and click OK.
Step 4: Start the Backup Process
- Go back to the previous interface.
- Click Back up Now to start the process immediately or choose Back up Later to delay the backup task.
Now, you have backed up your important files to the SAS drive successfully.
Bottom Line
After reading this post, you know what a SAS hard drive is, how to wipe SAS hard drives, as well as how to back up files to the SAS hard drive. You also get some information on SAS vs SATA and the 4 recommended SAS hard drives.
If you have any questions, you can also tell us by leaving a comment below or contacting [email protected] .
Стандарт SAS и что его ожидает в ближайшем будущем
13 Октября 2021
SAS (Serial Attached SCSI) — это интерфейс последовательного подключения устройств хранения данных, предназначенный для повышения производительности, доступности и масштабируемости систем жестких дисков и ленточных накопителей. Также Serial Attached SCSI обеспечивает более высокую скорость передачи данных, оптимизирует внутреннее пространство хранилищ и сокращает линии соединения. SAS был разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и базируется на наборах команд и терминологии SCSI.
SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства 3 Гбит/с и 6 Гбит/с SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но не наоборот. Это обусловлено схожестью портов дисков SAS и SATA на уровне разъемов и кабелей для подключения отдельных дисков. Современные диски SAS имеют два физических порта, что позволяет использовать их в структурах с повышенной отказоустойчивостью, например, в двухконтроллерных системах хранения данных.
Иными словами, ИТ-персонал может задействовать жесткие диски с SAS- и SATA-интерфейсами для удовлетворения требований емкости или производительности различных приложений. Такие системы отличаются хорошей гибкостью и делают выгодными инвестиции в устройства хранения — технология подключения SAS позволит сократить затраты на поддержку различных запоминающих устройств.
Рынок SAS
Основным рынком устройств SAS является сфера корпоративных и гипермасштабируемыех центров обработки данных. Такая популярность SAS обусловлена их более низкой стоимостью (примерно на 10%) по сравнению с SATA, а также повышением производительности серверов коммерческого уровня, в которых используются SAS.
Конкуренцию SAS составляют твердотельные накопители NVMe, которые также активно применяются в корпоративных ЦОДах и увеличивают долю рынка массивов all-flash (AFA). Однако архитектура ЦОДов, несмотря на такое вторжение, по-прежнему базируется на инфраструктуре SAS, что будет ее ключевой особенностью в обозримой перспективе.
Такой точки зрения придерживается аналитик IDC Джефф Янукович, который озвучил ее в своем выступлении на веб-семинаре SNIA о тенденциях в области хранения данных. Он подчеркнул, что шумиха вокруг NVMe — хотя и была оправданной — не умаляет доминирующей роли, которую продолжает играть SAS.
«Многие люди заглядывая в будущее думают о NVMe, но в SAS по-прежнему много инноваций», — сказал Янукович. «Большинство современных центров обработки данных, будь то очень большие или очень маленькие, используют RAID на основе SAS, чтобы обеспечить производительность и отказоустойчивость, необходимые для большинства сегодняшних корпоративных инфраструктур, работающих круглосуточно и без выходных».
И даже появление массивов all-flash, открывающих путь к NVMe, еще ни о чем не говорит. В традиционных и облачных центрах обработки данных львиная доля коммерчески хранимых эксабайт — 89%, если быть точным — находится не на корпоративных флеш-дисках, а на жестких дисках.
Данные представлены TrendFocus
Кроме того, максимальная часть всех этих дисков приходится на гипермасштабируемые центры обработки данных, а не на предприятия, и отмечается существенный рост объема эксабайтов, находящихся в гипермасштабируемых устройствах. Это, в свою очередь, означает начало огромного и устойчивого роста объемов генерации данных. И это хорошие новости для жестких дисков SAS.
Данные представлены TrendFocus
NVMe для HDD
Но, прежде чем продолжить рассмотрение перспектив SAS, стоит обратить внимание на возможности сценария NVMe.
NVMe (Non-Volatile Memory Express) — стандарт подключения накопителей, использующий шину PCI Express. Это первый протокол хранения, разработанный для использования преимуществ высокопроизводительных флэш-накопителей. Он был создан «с нуля», чтобы обеспечить малую задержку и высокую пропускную способность при доступе к флеш-накопителям. SSD-накопители с этим интерфейсом примерно в пять раз быстрее, чем твердотельные накопители с интерфейсом SATA, и в 50 раз быстрее SATA-дисков.
Контроллер NVMe способен передавать в процессор данные, хранящиеся на твердотельных накопителях, через 65 536 параллельных очередей управления, каждая из которых может содержать более 65 536 команд. Это большой шаг вперед по сравнению с интерфейсами SATA и Serial Attached SCSI (SAS), которые могут использовать только одну очередь, поддерживающую до 32 и 254 команд соответственно.
Кроме того, NVMe обеспечивает вдвое больше операций ввода-вывода в секунду на процессор по сравнению с SAS или SATA и со значительно меньшей (приблизительно вдвое) задержкой.
Однако и NVMe-устройства неидеальны. Они пока еще дороже и в обозримом будущем, например, будет экономически невыгодно применять NVMe SSD для хранения больших объемов данных. Недостаточный уровень поддержки этого интерфейса в старых системах хранения не дает возможность их модернизировать с помощью новых накопителей. Для ПК с NVMe обычно применяют устройства в формате M.2, что ограничивает выбор дисков по сравнению с другими решениями.
Таким образом, несмотря на то, что NVMe для жестких дисков является мощной концепцией — подумайте о массовом параллелизме, который NVMe может обеспечить для жестких дисков с несколькими исполнительными механизмами большой емкости, — перед ней стоит ряд технических и практических проблем.
Технические характеристики SAS
В 2004 году был разработан и представлен интерфейс SAS-1 (3,0 Гбит/с).
SAS имеет следующие технические характеристики:
- устройства SAS оснащены двумя портами, что позволяет использовать двухдоменный SAS;
- контроллеры SAS могут подключаться с помощью бэкплейн SATA;
- SAS может вместить более 65 000 устройств благодаря использованию экспандеров, предлагая значительно более высокую пропускную способность, чем SATA.
В настоящее время разрабатывается спецификация SAS-4 (24G или 22,5 Гбит/с), которая утверждена и подлежит тестированию и развертыванию.
Стандарт 24G
Разработка стандарта SAS 24 Гбит/с была предложена торговой ассоциацией SCSI, которая создает интерфейсы для систем хранения данных повышенной надежности и производительности. Решение этих задач напрямую зависит от шагов по улучшению SAS.
Особенностями интерфейса 24G станут высокая скорость обмена, доходящая в теории до 3 Гбайт/с, удвоение пропускной способности (по сравнению с нынешними 12 Гбит/с) а также применение полностью нового механизма кодирования с использованием 128/150 битных ключей, 20-битного механизма коррекции ошибок без повторной передачи данных и других новшеств. В частности, будет обновлен разъем интерфейса, но обратная совместимость будет сохранена.
Кроме того, интерфейс SAS 24 Гбит/с предполагает также широкое использование накопителей в формате жестких дисков, которые еще долгое время останутся востребованными в серверных системах хранения данных и в системах для выполнения критически важных задач.
Стандарт будет совместим с 12G SAS (и 6G SAS/SATA), создан для обеспечения надежности предприятия и предложит «гораздо больше возможностей для инноваций в стеке SCSI», — говорит Куципал. По его прогнозам, новые технологии, такие как SMR и мульти-актуаторный привод, «станут популярными в 24G».
Тестирование 24G запланировано в этом году, а развертывание на уровне системы намечено на 2022 год.
Value SAS
Еще одна относительно недавняя разработка SAS — это появление Value SAS (vSAS) для твердотельных накопителей. vSAS позволяют повысить производительность приложений с высокой интенсивностью чтения данных и оптимально подходят для кэширования операций чтения, социальных сетей и рабочих нагрузок веб-серверов. Они обладают многими преимуществами SAS, стремясь при этом обеспечить цены, близкие к паритету с корпоративными SATA. Чтобы добиться более низкой цены, производители удалили поддержку двух портов и поле целостности данных T10, уменьшив при этом размер сектора до максимального значения 512 байт.
По словам Мэтта Огла, менеджера по маркетингу устройств хранения Dell PowerEdge, «Value SAS представляет собой новое решение SAS, которое сочетает более высокую производительность и надежность с низкой стоимостью дисков SATA».
К этому мнению присоединяется Джефф Янукович из IDC: «Когда мы смотрим на SATA, то отмечаем, что он действительно достиг пика производительности, и в будущем не запланировано никаких улучшений скорости, кроме того показателя, на котором мы сейчас находимся». Поэтому Value SAS предлагает жизнеспособный вариант для тех случаев, когда максимальная производительность не важна, но где операторы центров обработки данных предпочли бы преимущества SAS перед SATA.
Бретт Кэмерон из KIOXIA и SCSI Trade Association (STA) идет еще дальше, делая совсем неутешительные прогнозы для твердотельных накопителей SATA. «В KIOXIA мы проводим кампанию под названием «Жизнь после SATA», которая предполагает использование SSD-дисков с Value SAS», — заявляет он.
Конечно, этот лозунг можно будет применять только в отдаленной перспективе. Даже если из-за vSAS сократится спрос на твердотельные накопители с интерфейсом SATA, в действительности доля твердотельных накопителей с интерфейсом SATA/SAS на мировом рынке серверов все-таки останется, но составит менее 5%.
Взгляд в будущее
Если рассматривать ситуацию в отрыве от перспектив SATA или SAS SSD, то можно заметить, что повышение производительности NVMe способно привести к расширению рынка массивов all-flash и к использованию протокола флэш-памяти.
По мнению представителя Intel Джона Майкла Хэндса потребуется всего несколько лет, чтобы NVMe стал преемником SAS в корпоративном хранилище для систем высокой доступности. «Мы уже видим его на высшем уровне, и я думаю, что это только вопрос времени, когда он станет массовым», — сказал он на вебинаре STA.
«Вы видели, как лидеры отрасли, такие как Dell EMC, уже внедрили свои высокопроизводительные корпоративные массивы хранения, так же как PowerMax, на NVMe», — говорит Хэндс. «У вас есть поставщики флеш-массивов, такие как Pure Storage и другие, которые занимаются NVMe».
Реальная ситуация, конечно, не ясна, но нет сомнений в том, что AFA на основе NVMe продолжат завоевывать главные позиции в корпоративных центрах обработки данных; некоторые аналитики, такие как Энрико Синьоретти, в конечном итоге считают, что небольшие центры обработки данных полностью перейдут на использование флэш-носителей.
«Совершенно очевидно, что платформы на базе SSD и NVMe будут продолжать развиваться в ближайшие годы, поскольку развертывание нового оборудования лучше оптимизировано с учетом сегодняшних потребностей, а периферийные приложения вытесняют устаревшие», — говорит Стивен Баклер, главный операционный директор Horizon Technology. — «В то же время я бы не сбрасывал со счетов HDD. Помните, что наращивание емкости NAND требует больших затрат. В конечном счете, многое будет зависеть от разработки производителями дисков технологии HAMR для поддержки своих планов по созданию дисков действительно большой емкости».
Заключение
Перспектива увеличения объемов данных в геометрической прогрессии делает жесткие диски в центрах обработки данных по-прежнему востребованными в качестве основного носителя для хранения информации. Однако существует вероятность того, что наряду с испытанным и протестированным интерфейсом SAS будет использоваться NVMe для жестких дисков.
Для получения информации о ценах твердотельных накопителей свяжитесь с командой экспертов Сервер Гейт. Мы предлагаем решения, которые удовлетворят ваши потребности и превзойдут ваши ожидания.
Собрать сервер
Собери свой сервер, под свои задачи и по минимальной цене!
Любой сервер можно сконфигурировать по-своему, изменив комплектующие или их количество на нужное Вам.
Статьи по теме
Серверная память против обычной. В чем отличия
Статья поможет понять разницу между серверной и обычной памятью и объяснит, почему они не взаимозаменяемы.
Что такое коммутатор?
В данной статье мы решили более подробно познакомить вас с коммутаторами и их особенностями.
Интерфейс SAS: история, примеры организации хранения
В прошлый раз мы с вами рассмотрели все, что касается технологии SCSI в историческом контексте: кем она была изобретена, как развивалась, какие у нее есть разновидности и так далее. Закончили мы на том, что наиболее современным и актуальным стандартом является Serial Attached SCSI, он появился относительно недавно, но получил быстрое развитие. Первую реализацию «в кремнии» показала компания LSI в январе 2004 года, а в ноябре того же года SAS вошел в топ самых популярных запросов сайта storagesearch.com.
Начнем с основ. Как же работают устройства на технологи SCSI? В стандарте SCSI все построено на концепции клиент/сервер.
Клиент, называемый инициатором (англ. initiator), отправляет разные команды и дожидается их результатов. Чаще всего, разумеется, в роли клиента выступает SAS контроллер. Сегодня SAS контроллеры — это HBA и RAID-контроллеры, а также контроллеры СХД, стоящие внутри внешних систем хранения данных.
Сервер называется целевым устройством (англ. target), его задача — принять запрос инициатора, обработать его и вернуть данные или подтверждение выполнения команды обратно. В роли целевого устройства может выступать и отдельный диск, и целый дисковый массив. В этом случае SAS HBA внутри дискового массива (так называемая внешняя система хранения данных), предназначенный для подключения к нему серверов, работает в режиме Target. Каждому целевому устройству (“таргету”) присваивается отдельный идентификатор SCSI Target ID.
Для связи клиентов с сервером используется подсистема доставки данных (англ. Service Delivery Subsystem), в большинстве случаев, это хитрое название скрывает за собой просто кабели. Кабели бывают как для внешних подключений, так и для подключений внутри серверов. Кабели меняются от поколения к поколению SAS. На сегодня имеется три поколения SAS:
— SAS-1 или 3Gbit SAS
— SAS-2 или 6Gbit SAS
— SAS-3 или 12 Gbit SAS – готовится к выходу в середине 2013 года
Внутренние и внешние кабели SAS
Иногда в состав этой подсистемы могут входить расширители или экспандеры SAS. Под экспандерами (англ. Expanders, расширители, но в русском языке прижилось слово «экспандер») понимают устройства, помогающие доставке информации от инициаторов к целям и обратно, но прозрачные для целевых устройств. Одним из самых типичных примеров является экспандер, позволяющий подключить несколько целевых устройств к одному порту инициатора, например, микросхема экспандера в дисковой полке или на бэкплейне сервера. Благодаря такой организации, серверы могут иметь более 8 дисков (контроллеры, которые сегодня используются ведущими производителями серверов, обычно 8-портовые), а дисковые полки – любое необходимое количество.
Инициатор, соединенный с целевым устройством системой доставки данных, называют доменом. Любое SCSI устройство содержит как минимум один порт, который может быть портом инициатора, целевого устройства или совмещать обе функции. Портам могут присваиваться идентификаторы (PID).
Целевые устройства состоят из как минимум одного логического номера устройства (Logical Unit Number или LUN). Именно LUN и идентифицирует с каким из дисков или разделов данного целевого устройства будет работать инициатор. Иногда говорят, что target предоставляет инициатору LUN. Таким образом, для полной адресации к нужному хранилищу используется пара SCSI Target ID + LUN.
Как в известном анекдоте («Я не даю в долг, а Первый Национальный Банк не торгует семечками») — целевое устройство обычно не выступает в роли «посылающего команды», а инициатор — не предоставляет LUN. Хотя стоит отметить, что стандарт допускает тот факт, что одно устройство может быть одновременно и инициатором и целью, но на практике это используют мало.
Для «общения» устройств в SAS существует протокол, по «доброй традиции» и по рекомендации OSI, разделенный на несколько слоев (сверху вниз): Application, Transport, Link, PHY, Architecture и Physical.
SAS включает в себя три транспортных протокола. Serial SCSI Protocol (SSP) — используется для работы со SCSI устройствами. Serial ATA Tunneling Protocol (STP) — для взаимодействия с дисками SATA. Serial Management Protocol (SMP) — для управления SAS-фабрикой. Благодаря STP мы можем подключать диски SATA к контроллерам SAS. Благодаря SMP мы можем строить большие (до 1000 дисковых/SSD-устройств в одном домене) системы, а также использовать зонирование SAS (подробнее об этом в статье про SAS-коммутатор).
Уровень связей служит для управления соединениями и передачи фреймов. Уровень PHY — используется для таких вещей как установка скорости соединения и кодировки. На архитектурном уровне находятся вопросы расширителей и топологии. Физический уровень определяет напряжение, форму сигналов соединения и т.д.
Все взаимодействие в SCSI строится на основании команд, которые инициатор посылает целевому устройству и ожидает их результата. Команды эти посылаются в виде блоков описания команды (Command Description Block или CDB). Блок состоит из одного байта кода команды и ее параметров. Первым параметром почти всегда выступает LUN. CDB может иметь длину от 6 до 32 байт, хотя последние версии SCSI допускают CDB переменной длины.
После получения команды целевое устройство возвращает код подтверждения. 00h означает что команда принята успешно, 02h обозначает ошибку, 08h — занятое устройство.
Команды делятся на 4 большие категории. N, от английского «non-data», предназначены для операций, не относящихся к непосредственно обмену данными. W, от «write» — запись данных, полученных целевым устройством от инициатора. R, как не сложно догадаться от слова «read» используется для чтения. Наконец В — для двустороннего обмена данными.
Команд SCSI существует достаточно много, поэтому перечислим только наиболее часто используемые.
Test unit ready (00h) — проверить, готово ли устройство, есть ли в нем диск (если это ленточный накопитель), раскрутился ли диск и так далее. Стоит отметить, что в данном случае устройство не производит полной самодиагностики, для этого существуют другие команды.
Inquiry (12h) — получить основные характеристики устройства и его параметры
Send diagnostic (1Dh) — произвести самодиагностику устройства — результаты этой команды возвращаются после диагностики командой Receive Diagnostic Results (1Ch)
Request sense (03h) — команда позволяет получить статус выполнения предыдущей команды — результатом этой команды может стать как сообщение типа «нет ошибки», так и разные сбои, начиная с отсутствия диска в накопителе и заканчивая серьезными проблемами.
Read capacity (25h) — позволяет узнать объем целевого устройства
Format Unit (04h) — служит для деструктивного форматирования целевого устройства и подготовки его к хранению данных.
Read (4 варианта) — чтение данных; существует в виде 4 разных команд, отличающихся длиной CDB
Write (4 варианта) — запись. Так же как и для чтения в 4 вариантах
Write and verify (3 варианта) — запись данных и проверка
Mode select (2 варианта) — установка различных параметров устройства
Mode sense (2 варианта) — возвращает текущие параметры устройства
А теперь рассмотрим несколько типичных примеров организации хранения данных на SAS.
Пример первый, сервер хранения данных.
Что это такое и с чем его едят? Большие компании типа Amazon, Youtube, Facebook, Mail.ru и Yandex используют сервера этого типа для того, чтобы хранить контент. Под контентом понимается видео, аудио информация, картинки, результаты индексирования и обработки информации (например, так популярный в последнее время в США, Hadoop), почта, и.т.д. Для понимания задачи и грамотного выбора оборудования под нее нужно дополнительно знать несколько вводных, без которых никак нельзя. Первое и самое главное – чем больше дисков – тем лучше.
Дата-центр одной из российских Web 2.0-компаний
Процессоры и память в таких серверах задействуются не сильно. Второе – в мире Web 2.0, информация хранится географически распределено, несколько копий на различных серверах. Хранится 2-3 копии информации. Иногда, если она запрашивается часто, хранят больше копий для балансировки нагрузки. Ну и третье, исходя из первого и второго, чем дешевле – тем лучше. В большинстве случаев все вышесказанное приводит к тому, что используются Nearline SAS или SATA диски высокой емкости. Как правило, Enterprise-уровня. Это значит, что такие диски предназначены для работы 24×7 и стоят значительно дороже своих собратьев, использующихся в настольных PC. Корпус обычно выбирают такой, куда можно вставить побольше дисков. Если это 3.5’’, то 12 дисков в 2U.
Типичный 2U-сервер хранения данных
Или 24 x 2.5’’ в 2U. Или другие варианты в 3U, 4U и.т.д. Теперь, имея корпус, количество дисков и их тип, мы должны выбрать тип подключения. Вообще-то выбор не очень большой. А сводится он к использованию экспандерного или безэкспандерного бэкплейна. Если мы используем экспандерный бекплейн, то контроллер SAS может быть 8-портовым. Если безэкспандерный – то количество портов контроллера SAS должно равняться или превышать количество дисков. Ну и последнее, выбор контроллера. Мы знаем количество портов, 8, 16, 24, например и выбираем контроллер исходя из этих условий. Контроллеры бывают 2х типов, RAID- и HBA. Отличаются они тем, что RAID-контроллеры поддерживают уровни RAID 5,6,50,60 и имеют достаточно большой объем памяти (512MB-2ГБ сегодня) для кэширования. У HBA памяти или cовсем нет, или ее очень мало. Кроме этого, HBA либо не умеют делать RAID вообще, либо умеют олько простые, не требующие большого объема вычислений уровни. RAID 0/1/1E/10 – типичный набор для HBA. Здесь нам нужен HBA, они стоят значительно дешевле, так защита данных нам не нужна совсем и мы стремимся к минимизации стоимости сервера.
16-портовый SAS HBA
Пример второй, почтовый сервер Exchange. А также MDaemon, Notes и другие подобные сервера.
Здесь все не так очевидно, как в первом примере. В зависимости от того, сколько пользователей должен обслуживать сервер, рекомендации будут различными. В любом случае, мы знаем что базу данных Exchange (так называемую БД Jet) лучше всего хранить на RAID 5/6 и она неплохо кэшируется с использованием SSD. В зависимости от количества пользователей определяем необходимые объемы хранения «сегодня» и «на вырост». Помним, что сервер живет 3-5 лет. Поэтому «на вырост» можно ограничить 5-летней перспективой. Потом будет дешевле полностью поменять сервер. В зависимости от объема дисков выберем корпус. С бэкплейном проще, рекомендуется использовать экспандеры, так как требования по цене не такие жесткие, как в предыдущем случае, и в общем случае, удорожание сервера на $50-$100, а иногда и больше, мы вполне переживем в угоду надежности и функциональности. Диски выберем SAS или NL-SAS/Enterprise SATA в зависимости от объемов. Далее, защита данных и кэширование. Выберем современный 4/8-портовый контроллер, поддерживающий RAID 5/6/50/60 и кэширование на SSD. Для LSI, это любой MegaRAID кроме 9240 с функцией кэширования CacheCade 2.0, или Nytro MegaRAID с SSD «на борту». Для Adaptec, это контроллеры, поддерживающие MAX IQ. Для кэширования в обоих случаях (кроме Nytro MegaRAID) нужно будет взять пару SSD на e-MLC-технологии Enterprise-класса. Такие есть у Intel, Seagate, Toshiba, и.т.д. Цены и компании – на выбор. Если вы не порч доплатить за бренд, то в линейках серверов IBM, Dell, HP, найдите подобные продукты и вперед!
SSD- кэширующий RAID-контроллер Nytro MegaRAID
Пример третий, внешняя система хранения данных своими руками.
Итак, самое серьезное знание SAS, конечно же, требуется тем, кто производит системы хранения данных или хочет их сделать своими руками. Мы остановимся на достаточно простой СХД, программное обеспечение для которой производится компанией Open-E. Конечно же, можно делать СХД и на Windows Storage Server, и на Nexenta, и на AVRORAID, и на Open NAS, и на любом другом подходящем для этих целей софте. Я просто обозначил основные направления, а дальше вам помогут сайты производителей. Итак, если это внешняя система, то мы почти никогда не знаем, сколько же дисков потребуется конечному пользователю. Мы должны быть гибкими. Для этого есть так называемые JBOD – внешние полки для дисков. В их состав входит один или два экспандера, каждый из которых имеет вход (4-х портовый разъем SAS), выход на следующий экспандер, остальные порты разведены на разъемы, предназначенные для подключения дисков. Причем, в двухэкспандерных системах первый порт диска разведен на первый экспандер, второй порт – на второй экспандер. Это позволяет строить отказоустойчивые цепочки JBOD-ов. Головной сервер может иметь внутренние диски в своем составе, либо не иметь их совсем. В этом случае используются «внешние» контроллеры SAS. То есть контроллеры с портами «наружу». Выбор между SAS RAID-контроллером или SAS HBA зависит от управляющего ПО, которое вы выбираете. В случае Open-E, это RAID-контроллер. Можно позаботиться и об опции кэширования на SSD. Если ваша СХД будет иметь очень много дисков, то решение Daisy Chain (когда каждый последующий JBOD подключается к предыдущему, либо к головному серверу) в силу многих причин не подходит. В этом случае головной сервер либо оснащается несколькими контроллерами, либо используется устройство, которое называется SAS-коммутатор. Он позволяет подключать один или несколько серверов к одному или нескольким JBOD. Подробнее SAS-коммутаторы мы разберем в следующих статьях. Для внешних систем хранения данных настоятельно рекомендуется использовать диски только SAS (в том числе NearLine) в силу повышенных требований к отказоустойчивости. Дело в том, что протокол SAS имеет в своем составе гораздо больше функций, чем SATA. Например, контроль записываемых-считываемых данных на всем пути с помощью проверочных сумм (T.10 End-to-End protection). А путь, как мы уже знаем, бывает очень длинным.
Напоследок, хочется поделиться некоторыми сведениями о текущей адаптации SAS мировыми производителями оборудования. SAS сегодня – это стандарт де-факто для серверных систем и профессиональных рабочих станций. Серверные системы подавляющего большинства как A- так и B- брендов имеют в составе контроллеры SAS, как HBA, так и RAID. В области внешних систем хранения данных, основные производители оборудования (HP, EMC, NetApp, IBM) уже несколько лет как перевели внутренние архитектуры своих систем на SAS. Таким образом, диски Fibre Channel стали за последние пару лет настоящей экзотикой. Fibre Channel продолжает жить и развиваться, в основном, как способ подключения серверов к системам хранения данных, хотя в области Low-End, Mid-Range и профессиональных систем, SAS отвоевывает все большую долю.
На этом наш экскурс в мир истории и теории SCSI вообще и SAS в частности подошел к концу, и в следующий раз я расскажу вам более подробно о применении SAS в реальной жизни.
SAS (Serial Attached SCSI)
SAS (Serial Attached SCSI) — последовательный компьютерный интерфейс, разработанный для подключения различных устройств хранения данных, например, жёстких дисков и ленточных накопителей. SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и использует тот же набор команд SCSI.
SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства SATA II и SATA 6 Gb/s могут быть подключены к контроллеру SAS, но устройства SAS нельзя подключить к контроллеру SATA. Последняя реализация SAS обеспечивает передачу данных со скоростью до 12Гбит/с на одну линию. К 2017-му году ожидается появление спецификации SAS со скоростью передачи данных 24Гбит/с
SAS сочетает преимущества интерфейсов SCSI (глубокая сортировка очереди команд, хорошая масштабируемость, высокая помехозащищённость, большая максимальная длина кабелей) и Serial ATA(тонкие, гибкие дешёвые кабели, возможность горячего подключения, топология типа «точка-точка», позволяющая достигать большей производительности в сложных конфигурациях) с новыми уникальными возможностями – такими, как продвинутая топология подключения с использованием хабов, именуемых SAS-расширителями (SAS- экспандерами), подключение к одному диску двух SAS-каналов (как для повышения надёжности, так и производительности), работа на одном контроллере дисков как с SAS, так и с SATA-интерфейсом.
В сочетании с новой системой адресации это позволяет подключать до 128 устройств на один порт и иметь до 16256 устройств на контроллере, при этом не требуются какие-либо манипуляции с перемычками и т.п. Снято ограничение в 2 Терабайта на объём логического устройства.
Максимальная длина кабеля между двумя SAS-устройствами –10 м при использовании пассивных медных кабелей.
Собственно под протоколом передачи данных SAS подразумевается сразу три протокола — SSP (Serial SCSI Protocol), обеспечивающий передачу SCSI-команд, SMP (SCSI Management Protocol), работающий с управляющими SCSI-командами и отвечающий, к примеру, за взаимодействие с SAS-расширителями, и STP (SATA Tunneled Protocol), с помощью которого реализована поддержка SATA-устройств.
Производимые в данный момент SAS контроллеры имеют внутренние разъёмы типа SFF-8643 (так же может называться mini SAS HD), но все еще могут встретиться разъемы типа SFF-8087 (mini SAS), на который выведено 4 SAS канала.
Контроллер с четырьмя внутренними портами SFF-8643 и двумя внешними SFF-8644
Внешний вариант интерфейса использует разъём SFF-8644, но все еще может встретиться разъем SFF-8088. Он так же поддерживает четыре SAS канала.
SAS контроллеры полностью совместимы с SATA дисками и SATA-корзинами/бэкплейнами – подсоединение обычно осуществляется при помощи кабелей : кабелей SFF-8643 — Multilane SAS/SATA. Кабель выглядит примерно вот так:
SFF-8643 -> 4 x SAS/SATA
Обычно SAS корзины/объединительные панели (backplane) снаружи имеют SATA-разъёмы и в них всегда можно вставлять обычные SATA диски, поэтому их (такие корзины) обычно и называют SAS/SATA.
Однако существуют реверсивные варианты такого кабеля для подключения бэкплейна с внутренними разъёмами SFF-8087 к SAS-контроллеру, имеющему обычные SATA-разъёмы. Между собой такие кабели невзаимозаменяемы.
SAS диски нельзя подключить к SATA контроллеру или установить в SATA корзину/объединительную панель (backplane).
Отличия в физическом интерфейсе между SAS и SATA-дисками
Для подключения SAS дисков к контроллеру с внутренними разъёмами SFF-8643 или SFF-8087 без использования SAS корзин необходимо использовать кабель типа SFF-8643->SFF-8482 или SFF-8087->SFF-8482 соответственно.
Существующие версии интерфейса SAS (1.0, 2.0, и 3.0) имеют совместимость между собой, то есть диск SAS2.0 можно подключать к контроллеру SAS 3.0 и наоборот. Кроме того будущая версия 24 Gb/s так же будет иметь обратную совместимость.