SAS là gì? SAS được biết đến là một chuẩn giao tiếp phổ biến cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên hiện nay vẫn còn có rất nhiều người thắc mắc chuẩn giao tiếp SAS có những đặc điểm gì? và Cách thức hoạt động của SAS như thế nào? Vì vậy, bài viết này sẽ giúp họ biết được điều đó. Cùng tìm hiểu những thông tin cơ bản về SAS trong bài viết này nhé.
SAS là gì?
\
Serial Attached SCSI (SAS) là một giao thức truyền dữ liệu theo mô hình point-to-point, được sử dụng trong máy tính để kết nối và trao đổi dữ liệu với các thiết bị lưu trữ như ổ cứng và ổ băng từ. SAS ra đời như sự kế thừa của Parallel SCSI, đồng thời vẫn sử dụng bộ lệnh chuẩn SCSI. Một điểm nổi bật của SAS là khả năng tương thích với Serial ATA (SATA) phiên bản 2 trở lên, cho phép gắn ổ SATA vào phần lớn thiết bị hoặc bộ điều khiển SAS. Tuy nhiên, chiều ngược lại – kết nối ổ SAS với thiết bị chỉ hỗ trợ SATA – là không thể.
Theo tiêu chuẩn hiện tại, SAS hỗ trợ tối đa 255 kết nối trực tiếp, trong đó mỗi cổng có thể dành cho thiết bị lưu trữ, máy chủ hoặc bộ mở rộng. Các bộ mở rộng này cũng hỗ trợ đến 255 kết nối, nhờ đó hệ thống có thể mở rộng tối đa tới 65.535 thiết bị khi khai thác đầy đủ. Với khả năng mở rộng và độ tin cậy cao, SAS đặc biệt phù hợp cho các doanh nghiệp có nhu cầu lưu trữ và sao lưu dữ liệu lớn, đồng thời được xem là một trong những giao diện phổ biến nhất cho Direct-Attached Storage (DAS) và thường được triển khai trong các Server Farms cấp doanh nghiệp.
Quá trình phát triển của SAS là gì?
-
SAS-1: Phiên bản đầu tiên, ra mắt năm 2004, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu 3 Gbps.
-
SAS-2: Phát hành vào tháng 2/2009, nâng băng thông lên 6 Gbps.
-
SAS-3: Có mặt từ tháng 3/2013, hỗ trợ tốc độ 12 Gbps.
-
SAS-4: Hoàn thiện vào năm 2017, nâng tốc độ lên 24 Gbps.
-
SAS-5: Tiêu chuẩn mới đang được phát triển, dự kiến hỗ trợ băng thông trên 24 Gbps.
Các phiên bản này đều do Ủy ban giao diện lưu trữ INCITS/T10-SCSI xây dựng và phát triển.
Các chi tiết kỹ thuật của SAS
Tiêu chuẩn SAS được xây dựng theo nhiều lớp, bao gồm: ứng dụng, cổng, truyền tải, liên kết, vật lý và PHY (sắp xếp theo thứ tự giảm dần). Trong đó, lớp truyền tải hỗ trợ ba giao thức chính:
-
Serial SCSI Protocol (SSP): giao tiếp với các thiết bị SCSI ở cấp lệnh.
-
Serial ATA Tunneling Protocol (STP): giao tiếp với các thiết bị SATA ở cấp lệnh.
-
Serial Management Protocol (SMP): quản lý cấu trúc và hoạt động của hệ thống SAS.
Ngoài ra, SAS cũng quy định giao thức riêng cho các lớp PHY và Link, đồng thời xác định đầu nối cùng mức điện áp ở lớp vật lý.
Về mặt vật lý, hệ thống dây dẫn và tín hiệu SAS tương thích với SATA ở tốc độ tối đa 6 Gbit/s. Tuy nhiên, SAS áp dụng các tiêu chuẩn tín hiệu chặt chẽ hơn, với biên độ điện áp chênh lệch rộng hơn, cho phép sử dụng cáp dài hơn.
Bên cạnh đó, công nghệ SCSI Express tận dụng hạ tầng PCI Express để kết nối trực tiếp các thiết bị SCSI thông qua một giao diện phổ biến và linh hoạt hơn.
Kiến trúc của SAS
Kiến trúc SAS (Serial Attached SCSI) được xây dựng theo sáu lớp, mỗi lớp đảm nhận một vai trò riêng trong quá trình truyền dữ liệu:
-
Lớp vật lý (Physical Layer)
-
Xác định các đặc tính điện, vật lý và tín hiệu vi sai.
-
Các loại đầu nối thường gặp:
-
SFF-8482: tương thích với SATA.
-
SFF-8087, SFF-8484, SFF-8643: đầu nối bốn làn bên trong.
-
SFF-8088, SFF-8470, SFF-8644: đầu nối bốn làn bên ngoài.
-
-
-
Lớp PHY
-
Mã hóa dữ liệu:
-
8B/10B cho tốc độ 3, 6 và 12 Gbit/s.
-
SPL 128b/150b cho tốc độ 22,5 Gbit/s (bao gồm 2 bit tiêu đề, 128 bit tải trọng, 20 bit FEC Reed-Solomon).
-
-
Thực hiện thương lượng tốc độ, khởi tạo liên kết, đặt lại trình tự.
-
Hỗ trợ liên kết khả năng thương lượng (từ SAS-2 trở đi).
-
-
Lớp liên kết (Link Layer)
-
Chèn/xóa cơ sở đồng bộ để khớp chênh lệch tốc độ đồng hồ.
-
Mã hóa cơ sở và xáo trộn dữ liệu để giảm EMI.
-
Tạo và phá vỡ kết nối giữa Initiator (bộ khởi tạo) và Target (thiết bị đích).
-
Thiết lập/loại bỏ kết nối đường hầm giữa initiator SAS và đích SATA qua expander SAS.
-
Quản lý nguồn (được đề xuất từ SAS-2.1).
-
-
Lớp cổng (Port Layer)
-
Kết hợp nhiều PHY có cùng địa chỉ để tạo cổng rộng (wide port), tăng băng thông.
-
-
Lớp truyền tải (Transport Layer)
-
Quản lý ba giao thức truyền tải:
-
SSP (Serial SCSI Protocol): giao tiếp lệnh với thiết bị SCSI.
-
STP (Serial ATA Tunneling Protocol): giao tiếp lệnh với thiết bị SATA.
-
SMP (Serial Management Protocol): quản lý kết cấu SAS.
-
-
-
Lớp ứng dụng (Application Layer)
-
Là lớp trên cùng, nơi các ứng dụng và hệ điều hành tương tác với thiết bị lưu trữ thông qua giao thức SAS
-
Cấu trúc liên kết
\
Đặc điểm của lớp PHY và khái niệm Port trong SAS
Trong SAS, bộ khởi tạo (Initiator) có thể kết nối trực tiếp với thiết bị đích (Target) thông qua một hoặc nhiều PHY. Dù chỉ dùng một hay nhiều PHY thì kết nối đó đều được gọi là Port. Khi sử dụng nhiều PHY song song, người ta gọi là Wide Port, nhằm tăng băng thông kết nối.
Bộ mở rộng SAS (SAS Expander)
SAS Expander là thành phần cho phép một bộ khởi tạo SAS duy nhất giao tiếp với nhiều thiết bị SAS hoặc SATA cùng lúc. Chúng có vai trò tương tự như switch trong mạng máy tính – tức là kết nối và điều phối nhiều thiết bị thông qua một cổng trung gian.
-
Mỗi expander thường có ít nhất một SMP Target Port để phục vụ quản lý, và đôi khi cũng tích hợp cả thiết bị SAS.
-
Expander không bắt buộc để tạo kết nối trực tiếp giữa initiator và target, nhưng chúng mở rộng khả năng kết nối quy mô lớn.
Ví dụ: Một expander có thể bao gồm một cổng SCSI nối tiếp để kết nối với thiết bị ngoại vi, giúp initiator có thể giao tiếp với nhiều mục tiêu khác nhau.
Các loại Expander trong SAS
Ban đầu, công nghệ SAS-1 phân chia expander thành hai loại, nhưng từ SAS-2.0, sự khác biệt này đã bị loại bỏ vì các ràng buộc cấu trúc không cần thiết. Tuy vậy, trong thực tế người ta vẫn phân biệt thành hai nhóm chính:
1. Edge Expander
-
Hỗ trợ tối đa 255 địa chỉ SAS.
-
Cho phép initiator giao tiếp trực tiếp với các thiết bị SAS hoặc SATA bổ sung.
-
Có khả năng định tuyến bảng trực tiếp (direct table routing) và định tuyến loại trừ (subtractive routing).
-
Trong một hệ thống phân phối, chỉ được phép sử dụng tối đa hai Edge Expander nếu không có Fanout Expander.
2. Fanout Expander
-
Có thể kết nối với tối đa 255 Edge Expander, từ đó mở rộng số lượng thiết bị SAS được hỗ trợ lên rất lớn.
-
Mỗi cổng định tuyến loại trừ của Edge Expander sẽ kết nối với một PHY của Fanout Expander.
-
Fanout Expander không thể tự định tuyến loại trừ, mà chỉ chuyển tiếp yêu cầu đến Edge Expander kết nối với nó.
Cơ chế định tuyến trong Expander
Expander hỗ trợ nhiều phương pháp định tuyến để tìm và kết nối đến thiết bị cuối:
-
Direct Routing: kết nối trực tiếp với thiết bị lân cận.
-
Table Routing: xác định thiết bị nào được phép kết nối thông qua bảng định tuyến.
-
Subtractive Routing: nếu thiết bị không tồn tại trong nhánh con, yêu cầu sẽ được chuyển hoàn toàn sang nhánh khác.
Điểm đặc biệt là SAS Expander không thực hiện chuyển mạch gói (packet switching) mà hoạt động theo kiểu liên kết (connection switching), đảm bảo hiệu năng và độ trễ thấp hơn.
Khả năng tương thích của SAS
Hệ thống SAS hỗ trợ kết nối kép, có thể dùng với ổ đĩa SAS hiệu suất cao hoặc ổ đĩa SATA dung lượng lớn, giá rẻ. Điều này cho phép nhân viên IT dễ dàng lựa chọn giải pháp phù hợp giữa hiệu suất và dung lượng, đồng thời tối ưu hóa chi phí đầu tư khi mở rộng hệ thống.
SAS cũng mang lại lợi ích trong thiết kế, giúp việc bố trí các kết nối bên trong gọn gàng và hiệu quả hơn.
Các thành phần trong hệ thống SAS
-
Trình khởi tạo (Initiator):
Thiết bị gửi yêu cầu quản lý và dịch vụ tới đích để xử lý, rồi nhận phản hồi. Initiator có thể được tích hợp trên bo mạch chủ hoặc bổ sung thông qua Host Bus Adapter (HBA). -
Đích (Target):
Thiết bị có các đơn vị logic và cổng đích để tiếp nhận, xử lý yêu cầu từ initiator. Ổ cứng hoặc hệ thống mảng đĩa là ví dụ điển hình. -
Hệ thống con cung cấp dịch vụ (Service Delivery Subsystem):
Thành phần trung gian đảm nhiệm việc truyền dữ liệu giữa initiator và target, có thể gồm cáp, backplane hoặc expander. -
Bộ mở rộng (Expander):
Cho phép nhiều thiết bị SAS kết nối với một initiator duy nhất, mở rộng quy mô hệ thống.
Ưu nhược điểm của công nghệ SAS
Ưu điểm:
-
Hiệu suất cao: Hỗ trợ băng thông lớn, tốc độ truyền tải nhanh, phù hợp cho máy chủ và trung tâm dữ liệu.
-
Khả năng mở rộng: Kết nối tới hàng nghìn thiết bị thông qua expander.
-
Tính linh hoạt: Tương thích ngược với SATA, dễ dàng lựa chọn ổ đĩa theo nhu cầu (hiệu suất hoặc dung lượng).
-
Độ tin cậy: Thiết kế cổng kép (dual port) tăng khả năng dự phòng và tính sẵn sàng.
-
Quản lý tốt: Hỗ trợ giao thức SMP cho phép quản lý cấu trúc liên kết hiệu quả.
Nhược điểm:
-
Chi phí cao: Ổ SAS và hạ tầng đi kèm thường đắt hơn SATA.
-
Phức tạp: Cấu hình và quản lý hệ thống SAS yêu cầu kiến thức chuyên sâu hơn.
-
Tiêu thụ điện năng lớn hơn: So với SATA, SAS thường tiêu tốn năng lượng cao hơn, ảnh hưởng đến chi phí vận hành.
Cách thức hoạt động của SAS
SAS (Serial Attached SCSI) là giao thức point-to-point, nghĩa là mỗi kết nối chỉ diễn ra trực tiếp giữa máy tính (hoặc máy chủ) và thiết bị lưu trữ. Dữ liệu được truyền theo dạng tuần tự (serial) – từng bit một theo đúng thứ tự – thông qua cáp vật lý.
Trong hệ thống, SAS thiết lập một liên kết chuyên dụng giữa Host Bus Adapter (HBA) trên máy tính với ổ đĩa cứng, băng từ hoặc thiết bị lưu trữ SCSI khác. Nhờ cơ chế này, SAS đảm bảo tốc độ cao, băng thông ổn định và độ tin cậy vượt trội so với các giao thức lưu trữ song song trước đây.
Nếu bạn có nhu cầu mua vps hãy ghé thăm VPSRE.NET
Bảng giá
