SAS – Das Wesentliche in Kürze

Im Gegensatz zu SATA arbeitet SAS im Vollduplex-Modus und bietet seine volle Bandbreite somit in beide Richtungen. Wie bereits in der Einführung erwähnt werden SAS-Verbindungen unter Verwendung einer eindeutigen Geräte-Adresse stets durch einen physischen Link erstellt, während SATA vergleichsweise einfache Verbindungen von Port zu Port aufbaut. Jede SAS-Adresse kann aus mehreren PHYs bestehen und damit breite Links über Infiniband- (SFF-8470) oder MiniSAS-Kabeln (SFF-8087 und 8088) herstellen. Normalerweise werden vier SAS-Links, die jeweils einen PHY nutzen, durch einen breiten SAS- Link und optional über Expander geroutet, um so die Verbindung mit den SAS-Endgeräten herzustellen. Expander gelten allerdings nicht als SAS-Geräte, sondern vielmehr als Switches. Funktionen wie Zoning ermöglichen nun die Zuweisung einzelner SAS-Geräte zu konkreten Initiatoren. Und genau hier kommt die höhere SAS 2.0-Geschwindigkeit von 6 Gbit/s zum Tragen, da die Vier-Port-Verbindungen jetzt die doppelte Bandbreite bieten. Und schließlich sind bei SAS-Geräten auch mehrere SAS-Adressen möglich: Festplatten dürfen über zwei Ports verfügen – soll heißen sie sind mit zwei SAS-Adressen mit jeweils einem PHY ausgestattet.

Links, Stecker und Verbindungen

 Source: SCSI-TA.

SAS-Verbindungen werden unter Verwendung des SSP (Serial SCSI Protocol) von SAS-Port zu SAS-Ports erstellt, werden allerdings unter Verwendung von einem oder mehreren Links von PHY zu PHY zwecks Steigerung der Bandbreite erstellt. Das Protokoll wandelt mit Hilfe von 8b/10b-Kodierung 8-Bit-Bytes in 10-Bit-Einheiten, um Fehlererkennung und hohe Signalintegrität durch Gleichspannungsausgleich und Taktrückgewinnung aus dem Datensignal zu ermöglichen (Taktbestimmung des Senders zum Abtasten des Empfangssignals).. Für den Übertragunsgmodus mit 3 Gbit/s führt das zu einer effektiven Brutto-Bandbreite von 300 MB/s und für Verbindungen mit 6 Gbit/s zu 600 MB/s. Die gleiche Kodierung gilt übrigens auch bei FibreChannel, Gigabit Ethernet, Hypertransport, Firewire 1394b, PCI Express etc.

SAS- und SATA-Strom- sowie Datenstecker unterscheiden sich im Großen und Ganzen kaum. Während bei SAS Strom und Daten in einem physischen Stecker zusammengeführt werden (SFF-8482 auf der Geräteseite – SATA-kompatibel - und SFF-8484) sind bei SATA zwei Kabel notwendig. Die Aussparung zwischen den Daten- und den Strom-Pins (siehe Bild oben) wird bei SAS gefüllt, wodurch verhindert wird, dass ein SAS-Gerät an einen SATA-Controller angeschlossen werden kann. Umgekehrt kann man SATA-Geräte ohne Expander-Hardware oder auch durch STP (SATA Tunelling Protocol) problemlos auf SAS-Hardware betreiben. Mit STP steigen allerdings die Latenzzeiten etwas, da hier Dwords durch die Expander geleitet werden, welche im Gegensatz zu SATA die Verbindung zwischen den Endgeräten herstellen müssen. Allerdings ist die Latenz hier auch weiterhin annehmbar gering.

Domänen und Expander

SAS-Domains lassen sich am besten mit baumartigen Strukturen vergleichen, die Sie in etwa auch von Ethernet-Netzwerken kennen. Sogenannte SAS-Expander ermöglichen die Verwaltung einer großen Anzahl an SAS-Geräten. Allerdings funktioniert das ganze im Gegensatz zu Packet-Switching zahlreicher anderer Netzwerke hier basierend auf Link-Switching. Bei einigen Expandern sind SAS-Geräte mit integriert, bei anderen wiederum nicht. SAS 1.1 definiert Edge-Expander, mit denen ein SAS-Initiator mit bis zu 128 zusätzlichen SAS-Adressen kommunizieren kann, und auf SAS-Geräte wird entweder direkt oder durch Table-Routing, also anhand einer Routing-Tabelle, zugegriffen. Sollte der Edge-Expander das SAS-Ziel nicht kennen, so kommt so genanntes Subtractive Routing über den dafür vorgesehenen Port zum Einsatz. Da auf Edge-Expandern lediglich einer dieser Anschlüsse verfügbar ist, können in einer SAS 1.1-Domäne lediglich zwei Edge-Expander verwendet werden. Allerdings kann man unter Verwendung eines Fanout-Expanders bis zu 128 Edge-Expander betreiben, was die mögliche Struktur Ihrer SAS-Speicherlösung drastisch vergrößert. Der Fanout-Expander leitet Subtractive-Routing-Anfragen zu den verbundenen Edge-Expandern weiter. Da diese Unterteilung der Expander allerdings als zu komplex galt, ist mit SAS 2.0 Schluss mit dieser Differenzierung.

Schließlich ist wichtig zu erwähnen, dass Schleifen (loops) und mehrere Pfade bei SAS verboten sind. Alle Verbindungen müssen exklusiv und Punkt-zu-Punkt darstellbar sein, wobei die Breite des Links und somit dessen Bandbreite skalierbar ist.