SAS-разъем: типы, особенности и фото

SAS Serial Attached SCSI основан на концепции SCSI. Исторически сложилось так, что протокол SCSI не так часто использовался в вычислениях. Он применяется в основном в серверных системах и в других областях, таких, как оптоволоконные соединения с системами хранения. SAS, в отличие от SSD, является не носителем данных, а интерфейсом соединения, отправляющим большие объемы информации с разными скоростями передачи. Диски SAS и SATA очень похожи, отличаются только разъемами. Поэтому нужно научится различать систему хранения (SSD или HDD) и интерфейсы подключения для этих систем перед тем, как подключить SAS-диск к SATA-разъему.

История развития протокола

Название SATA происходит от Serial Advanced Technology Attachment и является заменой старого PATA (Parallel ATA), известного как ATA или IDE. Компьютеры 80-х или более ранних моделей были укомплектованы дисками с SAS-разъемами с «полосами» из 40 контактов, которые позволяли подключать до двух устройств - одного главного и другого подчиненного. Регулировка осуществлялась крошечными перемычками.

Различие между этими двумя технологиями заключается в том, что способ перемещения битов на дисках SATA последовательный, а не параллельный, хотя протокол, используемый для передачи, одинаков в обоих случаях. Даже если «язык», на котором они говорят, одинаков, передача информации разная. В одном случае биты идут один за другим (серии), а в другом - группами по 16 (параллельно).

Помимо небольшой разницы между разъемами, отличие между этими двумя технологиями заключается в протоколе связи, поэтому диск SAS напрямую не присоединяется к контроллеру, что учитывают перед тем, как подключить SAS-диск к SATA-разъему. Одно из требований системы SAS заключается в том, что она может работать с подключенными дисками SATA, хотя при доступе к нему это приводит к снижению производительности.

Существует тип диска под названием SAS-NL или Nearline SAS, который имеет соединение SAS между диском и контроллером, но механическая часть - это диск SATA. Идея этих дисков состоит в том, чтобы обеспечить быстрый доступ с минимальной стоимостью, поскольку диски SAS обычно дороже, чем SATA.

Интерфейс Serial Attached SCSI

Интерфейс SAS - самый неизвестный для широкой публики, поскольку его использование было распространено исключительно в области корпоративных хранилищ и массовых серверов, несмотря на то, что его разработка похожа и очень близка к SATA.

Как и в случае с SATA, интерфейс SAS пришел на смену стандарту SCSI (Small Computer System Interface), присутствовавшему на большинстве серверов того времени и ставшему маломощным для огромного потока информации, необходимой для сетевых служб и увеличения количества присоединенных устройств. Появление интерфейса SAS позволило повысить скорость передачи информации и одновременно подключить большее количество периферийных элементов.

Интерфейс SAS в третьей версии имеет пропускную способность от 3 Гбит/с в первой версии SAS-1, до 6 Гбит/с в SAS-2, 12 Гбит/с в SAS-3 и 24 Гбит/с для его следующей версии SAS-4.

С более высокой скоростью передачи данных схема подключения SATA-диска в SAS-разъеме удваивает кэш дисков SATA с 64 МБ до 128 МБ. Таким образом буфер всегда готов к отправке информации, при этом иногда применяются гибридные системы кэширования, в которых, помимо традиционных микросхем кэш-памяти, также используется память NAND для ускорения отправки информации.

В блоках SAS данные являются наиболее важными, поэтому эти диски имеют более совершенные системы защиты от потери информации, что делает их безопасными и надежными. Разъемы SAS и SATA физически очень похожи, хотя есть некоторые различия между ними, и чтобы они не приводили к ошибкам при подключении, их надо учитывать перед тем, как подключить диск SATA в SAS.

Стандарты SCSI

SCSI (интерфейс малых компьютерных систем) - это интеллектуальная шина, управляемая микропроцессором, которая позволяет добавлять до 15 периферийных устройств к компьютеру. Это могут быть жесткие диски, сканеры, принтеры и другие периферийные устройства. Высокопроизводительные одиночные платы SCSI имеют два контроллера и поддерживают до 30 периферийных устройств на одной плате расширения. Преимущество SCSI в том, что можно подключить несколько элементов к хост-адаптеру, используя только 1 слот в шине.

SAS - это последний стандарт, пытающийся переключиться на последовательный интерфейс с параллельного. Все стандарты являются параллельными интерфейсами, то есть это несколько проводов и разъемов SAS рядом. Это означает, что SAS будет первым несовместимым стандартом SCSI, по крайней мере, когда речь пойдет о соединителе.

Он предназначен для использования лучших функций SCSI, Serial ATA и дисков Fibre Channel, имеет некоторую совместимость с SATA только в одном направлении. Контроллер SAS распознает диск SATA, но тот не распознает диск SAS. Скорости передачи начинаются с 3 Гбит/с, а стандарт требует увеличения до 10 Гбит/с.

Последовательное соединение устройств

Устройства SCSI соединены последовательно. Внешние имеют два порта, один - для входящего кабеля и другой - для исходящего к следующему элементу. Внутреннее устройство имеет порт, который подключается к ленточному проводу с несколькими разъемами дисков SAS. Некоторые карты SCSI более высокого класса могут иметь несколько внутренних портов.

SCSI имеет уникальный идентификационный номер. Обычно можно установить эти числа, нажимая поворотные переключатели на внешних устройствах или устанавливая внутреннюю перемычку. Идентификатор SCSI определяет их порядок, который варьируется от 7 до 0 и от 15 до 8. По умолчанию, хост-адаптер имеет самый высокий приоритет - 7. Нужно завершить работу устройства в конце цепи SCSI либо установив переключатель, либо вставив резисторный модуль в открытый порт.

Обычно хост-адаптеры по умолчанию прерываются. Если устройства подключены как внутри, так и снаружи, пользователь должен удалить завершение хост-адаптера и применить завершение к концам обеих цепей. Существуют адаптеры, позволяющие подключать периферийные устройства SCSI через параллельный порт. Скорость передачи данных через параллельный порт значительно ниже, чем у хост-адаптера SCSI, но он обеспечивает возможность подключения SCSI к ноутбукам.

Не все устройства могут работать на параллельном адаптере, некоторые имеют свои собственные адаптеры параллельного порта. В целом при использовании адаптера SCSI параллельный порт получит скорость передачи около 1 Мбит/с.

Windows 95, 98, NT, Me, 2000 и XP, а также большинство старых компьютеров Macintosh обеспечивают внутреннюю поддержку SCSI, а Windows 3.1 и DOS - нет. Новые компьютеры Macintosh поддерживают FireWire, а не SCSI для высокопроизводительных интерфейсов. Чтобы установить SCSI на компьютер под управлением Windows 3.1 или DOS, необходимо добавить соответствующий драйвер.

Идеальные дополнения к интерфейсам

Совместимость SCSI с SATA обеспечивает дополнительную гибкость корпоративного хранилища. Поскольку их диски могут совместно использовать общую объединительную панель и размещаться в одном корпусе, одна подсистема на основе SAS способна выполнять широкий спектр задач корпоративного хранения: от высокодоступного онлайн-хранилища до переноса данных с диска на диск, резервное копирование и хранение на близком расстоянии. Консолидация в меньшее количество более национализированных подсистем может сэкономить значительную сумму средств и минимизировать места размещения, что приведет к снижению затрат на обслуживание хранилища ИТ.

Кроме того, развивающиеся организации могут приобретать кабели SAS, объединительные платы и корпуса для начального использования с дисками SATA будучи уверенными в том, что такое оборудование не устареет, когда их потребности в хранилище будут расширяться, а диски корпоративного класса востребованы. Диски SAS можно просто подключить к существующим подсистемам хранения.

Распиновка внутреннего разъема

Распиновка SAS-разъема проводится для правильной передачи данных. SAS заменяет старый Parallel SCSI и, как и его предшественник, использует стандартный набор команд SCSI. SAS предлагает опциональную совместимость с SATA версии 2 и выше. Это позволяет подключать диски SATA к большинству объединительных плат SAS или контроллеров. Обратное подключение их к соединительным платам SATA невозможно. Существует более шести различных вариантов физических разъемов. Распиновка внутреннего разъема SAS SFF-8482.

Системный интегратор (SI)

Проблемы, с которыми сталкиваются системные интеграторы (SI) при изучении того, как взаимодействовать с технологиями и компонентами для того, чтобы заставить все работать вместе, требуют опыта. PMC-Sierra поставила системного интегратора (SI) на место интервьюера. Системная розетка SAS совместима как с разъемом SAS HDD, так и с SATA HDD. Однако розетка SATA с печатной платой (PCB) не примет штекер SAS HDD.

Устройство включает несколько различных механических конфигураций, таких как:

• конфигурация блейдов с несколькими дисками на салазках;
• конфигурация стойки с несколькими дисками на объединительной плате.

Комитет по малому форм-фактору (SFF) в рамках рабочей группы по стандартам определил несколько разъемов дисков SAS для подключения к печатной плате.

Доступны следующие варианты: монтаж под прямым углом, вертикальный монтаж, монтаж на панели и кабель. Два различных внешних кабеля: 4-сигнальные и 2-сигнальные, были определены в Комитете SFF как основные. Сигнальный 4X и розетка для печатной платы указаны в SFF-8470. Сигнальный 2x и двухрядная розетка HSSDC2 указаны в SFF-8424.

Для SAS доступно несколько внутренних кабелей. Первый - это 1x SAS/SATA и разъем, указанные в SFF-8482. Вторым, доступным для внутренних подключений внутри блока, является четырехканальный, указанный разъем SAS в фото SFF-8484.

Диски SAS против SATA

Следует помнить, что и SATA, и SAS являются интерфейсами подключения, которые интегрированы в систему хранения, обычно - HDD. Однако простой факт включения одного из двух интерфейсов уже обуславливает характеристики и производительность этого блока.

Диски SATA более распространены и доступны. Если интерфейс SAS имеет большую полосу пропускания, через которую можно одновременно передавать большое количество данных, было бы расточительным не использовать его с системами хранения, способными работать с более высокой скоростью.

Одно из основных различий между жесткими дисками, использующими интерфейс SAS и SATA, заключается в том, что в случае SATA они вращаются со скоростью от 5400 до 7200 об/мин на дисках, которые они используют. Интерфейс SAS делает это на скоростях от 10000 до 15000 об/мин, что значительно улучшает конечную производительность.

Еще одно основное отличие, которое наблюдается между блоками SAS и SATA, заключается в высоком соотношении цены за гигабайт емкости. Диск SAS с 15 000 об/мин и 900 ГБ может стоить около 420 евро (0,466 евро/ГБ), в то время, как диск SATA с 7200 об/мин и 1 ТБ (1024 ГБ) - около 45 евро (0,044 €/ГБ).

Не принимая во внимание огромную разницу в цене, обе системы очень равномерны с точки зрения возможностей. Технология хранения данных, используемая для обоих интерфейсов, построена на одной базе и позволяет находить диски объемом до 12 ТБ с интерфейсом SATA или SAS.

SATA и SAS используют полнодуплексные коммутируемые последовательные соединения "точка-точка". Нет необходимости вручную назначать идентификаторы устройств или разрывать соединения как в случае решения Parallel SCSI. И SATA, и SAS обеспечивают скоростное подключение устройства, хотя следует соблюдать осторожность, чтобы избежать статического разряда.

Кабели данных и питания SATA могут устанавливаться независимо или в виде соединительного разъема. Эта последняя конфигурация приводит к путанице с разъемом SAS, который выглядит аналогично соединенному у SATA.

Карты расширения Mini-SAS, поддерживающие 4 или 8 портов, становятся довольно популярными для реализаций RAID (случайный массив независимых дисков), которые обеспечивают как более высокую производительность ввода-вывода, так и избыточность компонентов.

Маркировка кабеля

Следующая таблица содержит информацию о маркировке кабеля, предназначенной для соответствия правильному порту компонента, к которому должен быть подключен конец кабеля.

Портфель продуктов Mini-SAS HD

Amphenol предлагает mini SAS разъем HD с оптическими кабелями для протоколов SAS 2.1 (6G) и SAS 3.0 (12G). Он оснащен спиральным оптическим кабелем диаметром 2,9 мм, обеспечивающим простую прокладку его в любом направлении, а также выходами, в которых можно разместить либо прямой оптоволоконный выход на задней стороне разъема, либо прямоугольный выход. Длина его от 5 до 100 метров.

Характеристики:

1. Внутренние и внешние разъемы платы на основе IMLA обеспечивают соответствие электрическим характеристикам SAS 2.1 и предложенным 3.0.
2. Соединители 1X1, 1X2 и 1X4 обеспечивают гибкость проектирования семейства продуктов.
3. Все разъемы mini SAS HD и конфигурации платы полностью соответствуют требованиям 6G и 12G, что позволяет использовать одинаковые номера деталей при увеличении скорости системы с 6G до 12G.
4. Металлические клетки на внешнем разъеме и кабели обеспечивают 360EMI.
5. Одноступенчатый разъем типа "иголка" и "клетка" обеспечивают постоянное нанесение на печатную плату.
6. Внешние и внутренние кабельные сборки предлагаются в конфигурациях 4x и 8x с полным соответствием карте памяти EEPROM.
7. Внешнее ослабление натяжения кабеля приводит к осевому усилию.
8. Конструкция кабельной защелки уменьшает усилие вставки кабеля и проблем с сопряжением.
9. Гибридные внешние кабели от Mini-SAS HD до Mini-SAS обеспечивают обратную совместимость с устаревшим системным оборудованием.

Mini-SAS Amphenol ICC, система соединителей высокой плотности, относится к SAS следующего поколения. Она обеспечивает более высокие скорости передачи данных и большую пропускную способность.

Система коннекторов Mini-SAS Amphenol ICC обеспечивает удвоенную плотность портов текущих коннекторов Mini-SAS с опциями портов 1 x 1 (4x), 1 x 2 (8x) и 1 x 4 (16x). Система разъемов Mini-SAS HD имеет двухрядный прямоугольный разъем со скоростью передачи данных 12 Гбит/с на канал. Каждый порт обрабатывает 4 полосы данных со скоростью до 48 Гбит/с общей пропускной способностью.

Особенности и преимущества.

1. Соответствие SFF-8643.
2. Соответствует электрическим характеристикам SAS 3.0 (12 Гбит/с).
3. Система разъемов с шагом 0,75 мм.
4. Улучшенная целостность сигнала и минимизация перекрестных помех.
5. Устраняет необходимость в механическом ключе.
6. Распиновка карты выполняется легко с существующим продуктом Mini-SAS.
7. Конструкция запрессованного штифта обеспечивает одношаговое размещение на печатной плате.

Недостатки общего интерфейса

Известны случаи, когда перенос данных из SAS в SATA был полезен. Например, использование дисков SAS для массового хранения информации с низкой доступностью является расточительным распределением ресурсов, а объединительные платы SAS позволят ИТ-менеджерам беспрепятственно заменить недорогие диски SATA для таких приложений хранения данных. Это представляет собой разумное и экономически эффективное пользование в корпоративной среде.

Однако под постоянным давлением урезания ИТ-бюджетов и энтузиазма по поводу очевидного преимущества SATA в соотношении цена/производительность, некоторые ИТ-менеджеры начали развертывать диски SATA для целей предприятий, для которых они совершенно не подходят. Любая экономия, достигнутая путем выбора SATA вместо SAS, может быть быстро стерта за счет потери информации, времени простоя и снижения производительности. Диски SATA выходят из строя в жестких условиях, для которых SAS специально разработаны.

Пользователи не должны заблуждаться, хотя последовательные интерфейсы делают их похожими. Диски SAS и SATA сильно отличаются. Приводы SAS разработаны для работы в тяжелых условиях, и каждый компонент - приводной двигатель, шпиндель, привод, магнитные записывающие головки, управляющие и серво-процессоры, встроенное программное обеспечение - специально рассчитаны и изготовлены для стресс-использования.

Диски SATA являются впечатляющим примером умного проектирования для достижения большой емкости при низких затратах, но они не способны соответствовать стандартам производительности и надежности, предъявляемым в приложениях хранения данных с высокой нагрузкой.

Корпоративное хранилище данных вступило в новую эру, целевые решения теперь доступны для удовлетворения самых разнообразных потребностей: от самых строгих приложений с высокой доступностью до чувствительных к стоимости хранилищ больших объемов.

Выбор «лучшего» запоминающего устройства - это просто вопрос определения потребностей и оценка возможностей каждого потенциального решения. Serial Attached SCSI и Serial SATA имеют свое место в континууме корпоративного хранилища.