Un objetivo : un dispositivo que contiene unidades lógicas y puertos de destino que recibe solicitudes de servicio y gestión de tareas para su procesamiento y envía respuestas a las mismas solicitudes a los dispositivos iniciadores. Un dispositivo de destino puede ser una unidad de disco duro o un sistema de matriz de discos .
Subsistema de entrega de servicios : la parte de un sistema de E/S que transmite información entre un iniciador y un objetivo. Normalmente, los cables que conectan un iniciador y un objetivo con o sin expansores y placas base constituyen un subsistema de entrega de servicios.
Expansores : dispositivos que forman parte de un subsistema de entrega de servicios y facilitan la comunicación entre dispositivos SAS. Los expansores facilitan la conexión de múltiples dispositivos finales SAS a un único puerto iniciador. [6]
Historia
SAS-1: 3,0 Gbit/s, introducido en 2004 [7]
SAS-2: 6,0 Gbit/s, disponible desde febrero de 2009
SAS-3: 12,0 Gbit/s, disponible desde marzo de 2013
SAS-5: desarrollo de 45 Gbit/s iniciado en 2018 [9]
Identificación y direccionamiento
Un dominio SAS es la versión SAS de un dominio SCSI: consta de un conjunto de dispositivos SAS que se comunican entre sí mediante un subsistema de entrega de servicios. Cada puerto SAS de un dominio SAS tiene un identificador de puerto SCSI que identifica al puerto de forma única dentro del dominio SAS, el nombre mundial . Lo asigna el fabricante del dispositivo, como la dirección MAC de un dispositivo Ethernet , y normalmente también es único en todo el mundo. Los dispositivos SAS utilizan estos identificadores de puerto para dirigir las comunicaciones entre ellos.
Además, cada dispositivo SAS tiene un nombre de dispositivo SCSI, que lo identifica de forma única en el mundo. No es frecuente ver estos nombres de dispositivo porque los identificadores de puerto suelen identificar el dispositivo de forma suficiente.
A modo de comparación, en SCSI paralelo, el ID de SCSI es el identificador del puerto y el nombre del dispositivo. En Fibre Channel , el identificador del puerto es un WWPN y el nombre del dispositivo es un WWNN.
En SAS, tanto los identificadores de puerto SCSI como los nombres de dispositivo SCSI toman la forma de una dirección SAS , que es un valor de 64 bits, normalmente en el formato registrado IEEE de la NAA. A veces, la gente hace referencia a un identificador de puerto SCSI como la dirección SAS de un dispositivo, por confusión. A veces, la gente llama a una dirección SAS un nombre mundial o WWN, porque es esencialmente lo mismo que un WWN en Fibre Channel. Para un dispositivo expansor SAS, el identificador de puerto SCSI y el nombre de dispositivo SCSI son la misma dirección SAS.
Comparación con SCSI paralelo
El "bus" SAS funciona punto a punto, mientras que el bus SCSI es multipunto . Cada dispositivo SAS está conectado mediante un enlace dedicado al iniciador, a menos que se utilice un expansor. Si un iniciador está conectado a un destino, no hay posibilidad de contención ; con SCSI paralelo, incluso esta situación podría causar contención.
SAS no tiene problemas de terminación y no requiere paquetes de terminación como SCSI paralelo.
SAS permite hasta 65.535 dispositivos mediante el uso de expansores, mientras que Parallel SCSI tiene un límite de 8 o 16 dispositivos en un solo canal.
SAS permite una mayor velocidad de transferencia (SAS-1, SAS-2, SAS-3 y SAS-4 admiten un ancho de banda de datos de 3, 6, 12 y 24 Gbits/s, respectivamente) [10] que la mayoría de los estándares SCSI paralelos. SAS logra estas velocidades en cada conexión iniciador-destino, obteniendo así un mayor rendimiento, mientras que SCSI paralelo comparte la velocidad en todo el bus multidrop.
Los dispositivos SAS cuentan con puertos duales, lo que permite placas base redundantes o E/S de múltiples rutas ; esta característica generalmente se conoce como SAS de dominio dual . [11]
Los controladores SAS pueden conectarse a dispositivos SATA, ya sea directamente mediante el protocolo SATA nativo o a través de expansores SAS utilizando el Protocolo de tunelaje Serial ATA (STP).
Tanto SAS como SCSI paralelo utilizan el conjunto de comandos SCSI .
Comparación con SATA
Hay poca diferencia física entre SAS y SATA. [12]
El protocolo SAS permite múltiples iniciadores en un dominio SAS, mientras que SATA no tiene una disposición análoga. [12]
SATA utiliza un conjunto de comandos que se basa en el conjunto de comandos ATA paralelo y luego se extiende más allá de ese conjunto para incluir funciones como colas de comandos nativas, conexión en caliente y TRIM. SAS utiliza el conjunto de comandos SCSI, que incluye una gama más amplia de funciones como recuperación de errores, reservas y recuperación de bloques. ATA básico tiene comandos solo para almacenamiento de acceso directo. Sin embargo, los comandos SCSI se pueden canalizar a través de ATAPI [12] para dispositivos como unidades de CD /DVD.
El hardware SAS permite E/S de múltiples rutas a los dispositivos, mientras que SATA (antes de SATA 2.0 ) no lo hace. [12] Según la especificación, SATA 2.0 utiliza multiplicadores de puertos para lograr la expansión de puertos, y algunos fabricantes de multiplicadores de puertos han implementado E/S de múltiples rutas utilizando hardware multiplicador de puertos.
SATA se comercializa como un sucesor de propósito general del ATA paralelo y se ha vuelto [update]común en el mercado de consumo, mientras que el SAS, más costoso [ ¿cuándo? ], apunta a aplicaciones de servidor críticas.
La recuperación y el informe de errores de SAS utilizan comandos SCSI, que tienen más funcionalidad que los comandos ATA SMART utilizados por las unidades SATA. [12]
SAS utiliza voltajes de señalización más altos (800–1600 mV para transmisión y 275–1600 mV para recepción [ aclaración necesaria ] ) que SATA (400–600 mV para transmisión y 325–600 mV para recepción [ aclaración necesaria ] ). El voltaje más alto ofrece (entre otras características) la capacidad de usar SAS en placas base de servidores. [12]
Debido a sus voltajes de señalización más altos, SAS puede utilizar cables de hasta 10 m (33 pies) de largo, mientras que SATA tiene un límite de longitud de cable de 1 m (3,3 pies) o 2 m (6,6 pies) para eSATA . [12]
SAS es full duplex , mientras que SATA es half duplex . La capa de transporte SAS puede transmitir datos a la velocidad máxima del enlace en ambas direcciones a la vez, por lo que un comando SCSI que se ejecuta a través del enlace puede transferir datos hacia y desde el dispositivo simultáneamente. Sin embargo, debido a que los comandos SCSI que pueden hacer eso son raros y un enlace SAS debe estar dedicado a un comando individual a la vez, esto generalmente no es una ventaja con un solo dispositivo. [13]
Características
Detalles técnicos
El estándar Serial Attached SCSI define varias capas (en orden de mayor a menor): aplicación, transporte, puerto, enlace, PHY y física. Serial Attached SCSI comprende tres protocolos de transporte:
Protocolo SCSI en serie (SSP): para comunicación a nivel de comando con dispositivos SCSI.
Protocolo de tunelaje Serial ATA (STP): para comunicación a nivel de comando con dispositivos SATA.
Protocolo de administración en serie (SMP): para administrar la estructura SAS.
Para las capas de enlace y PHY , SAS define su propio protocolo único.
En la capa física , el estándar SAS define los conectores y los niveles de voltaje. Las características físicas del cableado y la señalización SAS son compatibles con las de SATA y han seguido de cerca las de SATA hasta la velocidad de 6 Gbit/s, aunque SAS define especificaciones de señalización física más rigurosas, así como una oscilación de voltaje diferencial permitida más amplia destinada a permitir un cableado más largo. Mientras que SAS-1.0 y SAS-1.1 adoptaron las características de señalización física de SATA a la velocidad de 3 Gbit/s con codificación 8b/10b , el desarrollo de SAS-2.0 de una velocidad física de 6 Gbit/s condujo al desarrollo de una velocidad SATA equivalente. En 2013, 12 Gbit/s siguieron en la especificación SAS-3. [14] Está previsto que SAS-4 introduzca una señalización de 22,5 Gbit/s con un esquema de codificación 128b/150b más eficiente para alcanzar una velocidad de datos utilizable de 2400 MB/s manteniendo la compatibilidad con 6 y 12 Gbit/s. [15]
Además, SCSI Express aprovecha la infraestructura PCI Express para conectar directamente dispositivos SCSI a través de una interfaz más universal. [16]
Arquitectura
La arquitectura de las capas de SAS
La arquitectura SAS consta de seis capas:
Capa física:
define características eléctricas y físicas
transmisión de señalización diferencial
Múltiples tipos de conectores:
SFF -8482 – Compatible con SATA
Conectores internos de cuatro carriles: SFF-8484, SFF-8087, SFF-8643
Conectores externos de cuatro carriles: SFF-8470, SFF-8088, SFF-8644
Establecer y eliminar conexiones nativas entre los objetivos y los iniciadores de SAS
Establecer y eliminar conexiones tunelizadas entre iniciadores SAS y destinos SATA conectados a expansores SAS
Gestión de energía (propuesta para SAS-2.1)
Capa de puerto:
Combinación de múltiples PHY con las mismas direcciones en puertos amplios
Capa de transporte:
Contiene tres protocolos de transporte:
Protocolo SCSI en serie (SSP): para comunicación a nivel de comando con dispositivos SCSI
Protocolo tunelizado Serial ATA (STP): para comunicación a nivel de comando con dispositivos SATA
Protocolo de administración en serie (SMP): para administrar la estructura SAS
Capa de aplicación
Topología
Un iniciador puede conectarse directamente a un objetivo a través de uno o más PHY (dicha conexión se denomina puerto independientemente de que utilice uno o más PHY, aunque a veces se utiliza el término puerto amplio para una conexión multi-PHY).
Expansores SAS
Los componentes conocidos como expansores SCSI conectados en serie (expansores SAS) facilitan la comunicación entre un gran número de dispositivos SAS. Los expansores contienen dos o más puertos de expansor externos. Cada dispositivo expansor contiene al menos un puerto de destino del protocolo de administración SAS para la administración y puede contener dispositivos SAS en sí. Por ejemplo, un expansor puede incluir un puerto de destino del protocolo SCSI en serie para acceder a un dispositivo periférico. Un expansor no es necesario para interconectar un iniciador y un destino SAS, pero permite que un único iniciador se comunique con más destinos SAS/SATA. Una analogía útil: se puede considerar un expansor como algo similar a un conmutador de red en una red, que conecta múltiples sistemas utilizando un único puerto de conmutador.
SAS 1 definió dos tipos de expansores; sin embargo, el estándar SAS-2.0 eliminó la distinción entre ambos, ya que creaba limitaciones topológicas innecesarias sin ningún beneficio obtenido:
Un expansor de borde permite la comunicación con hasta 255 direcciones SAS, lo que permite que el iniciador SAS se comunique con estos dispositivos adicionales. Los expansores de borde pueden realizar enrutamiento de tabla directo y enrutamiento sustractivo. (Para una breve discusión de estos mecanismos de enrutamiento, consulte a continuación). Sin un expansor de distribución, puede utilizar como máximo dos expansores de borde en un subsistema de entrega (porque conecta el puerto de enrutamiento sustractivo de esos expansores de borde juntos y no puede conectar más expansores). Los expansores de distribución resuelven este cuello de botella.
Un expansor de abanico puede conectar hasta 255 conjuntos de expansores de borde, conocidos como un conjunto de dispositivos de expansor de borde , lo que permite direccionar incluso más dispositivos SAS. El puerto de enrutamiento sustractivo de cada expansor de borde se conecta al puerto físico del expansor de abanico. Un expansor de abanico no puede realizar enrutamiento sustractivo, solo puede reenviar solicitudes de enrutamiento sustractivo a los expansores de borde conectados.
El enrutamiento directo permite que un dispositivo identifique los dispositivos conectados directamente a él. El enrutamiento de tabla identifica los dispositivos conectados a los expansores conectados al propio PHY de un dispositivo. El enrutamiento sustractivo se utiliza cuando no puede encontrar los dispositivos en la subrama a la que pertenece. Esto pasa la solicitud a una rama completamente diferente.
Los expansores existen para permitir topologías de interconexión más complejas. Los expansores ayudan en la conmutación de enlaces (en oposición a la conmutación de paquetes) de dispositivos finales (iniciadores o destinos). Pueden localizar un dispositivo final directamente (cuando el dispositivo final está conectado a él), a través de una tabla de enrutamiento (una asignación de los identificadores de los dispositivos finales y el expansor al que se debe cambiar el enlace en sentido descendente para enrutarlo hacia ese identificador) o, cuando esos métodos fallan, a través del enrutamiento sustractivo: el enlace se enruta a un único expansor conectado a un puerto de enrutamiento sustractivo. Si no hay ningún expansor conectado a un puerto sustractivo, no se puede acceder al dispositivo final.
Los expansores sin PHY configurados como sustractivos actúan como expansores de distribución y pueden conectarse a cualquier cantidad de otros expansores. Los expansores con PHY sustractivos solo pueden conectarse a otros dos expansores como máximo y, en ese caso, deben conectarse a un expansor a través de un puerto sustractivo y al otro a través de un puerto no sustractivo.
Las topologías SAS-1.1 creadas con expansores generalmente contienen un nodo raíz en un dominio SAS, con la excepción de las topologías que contienen dos expansores conectados a través de un puerto sustractivo a sustractivo. Si existe, el nodo raíz es el expansor, que no está conectado a otro expansor a través de un puerto sustractivo. Por lo tanto, si existe un expansor de distribución en abanico en la configuración, debe ser el nodo raíz del dominio. El nodo raíz contiene rutas para todos los dispositivos finales conectados al dominio. Tenga en cuenta que con la llegada en SAS-2.0 del enrutamiento de tabla a tabla y las nuevas reglas para la zonificación de extremo a extremo, las topologías más complejas creadas sobre las reglas SAS-2.0 no contienen un solo nodo raíz.
Conectores
Los conectores SAS son mucho más pequeños que los conectores SCSI paralelos tradicionales . Por lo general, SAS-3 permite velocidades de transferencia de datos puntuales de hasta 12 Gbit/s. [18] Actualmente, SAS-4 está disponible con hasta 24 Gbps; SAS-5 está en desarrollo, según T10.
El conector SAS físico viene en varias variantes diferentes: [19]
Línea cercana SAS
Las unidades Nearline SAS (abreviadas como NL-SAS y, a veces, denominadas SAS de línea media ) tienen una interfaz SAS, pero la velocidad de cabezal, de medios y de rotación de las unidades SATA de clase empresarial tradicionales, por lo que cuestan menos que otras unidades SAS. En comparación con SATA, las unidades NL-SAS tienen los siguientes beneficios: [57] : 20
Puertos duales que permiten rutas redundantes
Capacidad de conectar un dispositivo a varias computadoras
Conjunto completo de comandos SCSI
No es necesario utilizar el protocolo de tunelización Serial ATA (STP), que es necesario para que los discos duros SATA se conecten a un HBA SAS . [57] : 16
No se necesitan tarjetas intercaladoras SATA , que son necesarias para la alta disponibilidad de pseudo-puerto dual de los discos duros SATA. [57] : 17
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Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Serial Attached SCSI .
Comité T10
Asociación de Comercio SCSI
Borrador de revisión actual de SAS-2 de T10 (PDF de 6,83 MiB después del registro)
Borrador de revisión actual de SAS-3 de T10 (PDF de 2,8 MB después del registro)
Informe técnico de Seagate sobre Nearline SAS
Actualización de estándares y tecnología SAS, SNIA , 2011, por Harry Mason y Marty Czekalski ( MultiLink SAS se describe en las páginas 17 a 19)
