专题导读

　　【IT168评测中心】串行SCSI(SAS，Serial Attached SCSI)是由ANSI INCITS T10技术委员会开发的新的存储接口标准。SAS属于点对点串行接口，可实现3Gb/s的全双工通讯，每通道每方向数据传输带宽可达300MB/s。下一代的SAS标准正在开发中，预计可实现6Gb/s以上的通讯速率。它所带来的不仅仅是传输性能的提升，更可以在SAS接口的基础上将SCSI、ATA和SAS管理协议整合在一起。

　　《并行接口的局限性》、《串行接口的优势》可以帮助我们了解为什么需要从普遍应用的并行体系转向串行体系。

　　《SAS协议》、《SAS系统的拓朴结构》、《SAS设备的线缆和接口》详细的介绍了SAS协议的方方面面。

　　《LSI Logic SAS控制器芯片》、《Adaptec和Vitesse SAS控制器芯片》、《Broadcom、Promise、3Ware、Marvell》介绍了当前主流的SAS控制器芯片，《SAS控制卡概览》则介绍了LSI Logic和Adaptec两家厂商已经发布SAS控制卡。

　　文章还介绍了希捷、迈拓、富士通、日立、西部数据、三星等主流硬盘厂商拓展SAS产品的情况。

　　最后我们基于当前最主流的板载LSI Logic LSISAS1068控制器构建了测试平台，对于5款SAS硬盘的性能进行了测试。此外还对于三款中高端SAS RAID卡的性能进行了对比测试。

　　并行接口的局限性

　　内部信号干扰

　　并行总线的局限性之一是内部信号干扰的问题。引起这个问题的主要原因是频率相关的信号衰减和电容性短截线（stubs）所引起的反射，它们会使得接收端无法区分所传输的信号是“0”还是“1”。串行总线通过预加重技术来补偿频率相关的信号衰减，还利用点对点的拓朴结构来消除并行总线上多个设备引起的Stubs效应。串行拓朴结构中可以很好的控制所有的传输路径，从而提高了总线在更高频率下工作的可靠性。

　　信号扭曲（Signal Skew）

　　在并行总线中，由于不同的信号通路之间存在着细微的差异（比如长度），导致了信号到达接收端有轻微的时间差。在U320中，training pattern和de-skewing用于解决这个问题，但是比较有限。串行总线中采用了差分信号对和内嵌时钟进行数据传输可以较好的解决这个问题。

　　直流偏移/直流平衡（DC Offset/DC Balance ）

　　并行总线一般会以非编码格式传输数据，但是这样会产生DC分量，它要求收发部件之间直接耦合。而收发器之间存在的供电差异，会影响它们各自的参考电压，这些差异将会导致数据位采样时的误差容限的降低。此外，当所传输的数据中有有很多连续的1或者很多连续的0时，会在总线上两个设备之间产生直流电流分量。这个DC电流也是造成偏移和误差容限降低的原因。

　　串行总线利用8b/10b编码解决了这个问题。概况的来说，8b/10b将8个位经过某种的机制转化为10个位的字符，同时限制了比特流中连续的0与1的数量，这就消除了DC分量，实现了直流平衡（DC Balance）。没有了DC分量，收发器之间的连接就能够实现电容性耦合，从而消除由于参考电压和过程变差（process variation）引起的直流偏移所造成的影响。此外，8b/10b编码在数据流中内嵌了时钟编码，接收器的PLL（相锁回路）可以将其提取出来用于数据采样。

　　串扰（Crosstalk）

　　在并行信号线中，相邻两条的信号线之间会产生耦合信号，从而影响附近的线缆中的信号，这种现象被称为串扰（Crosstalk）。信号频率越高串扰现象对于信号的影响就越明显。PATA实际所需的信号线为31根，而UltraATA/66线缆包括80根导线，其中增加的部分大多是为根信号线配置的地线，这么做主要目的就是降低串扰。而SATA和SAS仅需要一对差分信号线，这在已经大大降低了产生串扰问题的根源。

　　串行接口的优势

　　串行技术更适应半导体技术的发展

　　随着半导体技术的发展，晶体管尺寸越来越小，运行速度越来越快，所需要的电压也越来越低。现有的并行接口的信号电压相对较高，这就限制了处理并行信号的集成电路应用最新半导体技术，从而导致生成成本无法随之降低。现有的串行接口则更加适应新的半导体技术发展的趋势，上面的图表很形象的说明了这一点。

　　简化线缆和布线

　　并行线缆由几十根线缆组成，不但成本相对较高，而且在机箱中会阻碍气流的流通，串行线缆则不仅完全克服了这些缺点，还因为结构简单降低了故障率，从而提升了整个系统的可靠性。当然，点对点的拓朴结构本身就利于隔离故障，从而提升整个串行体系的可靠性和可用性。

　　在背板应用中，并行设备的布线是一项颇具挑战性的任务，它需要考虑电磁兼容及电磁干扰、串扰、信号延迟等多个方面的因素，比如一般会要求所有的布线都有相同的长度，以尽可能的降低信号扭曲，甚至有的背板需要预留通风的位置，这进一步加大了布线的难度——总之限制条件越多，难度就越高。相反，每个串行连接器仅有两对差分信号线，布线的难度大大的降低。

　　多发起者（initiator）和多链路（links）

　　通过多主机和/或多主机适配器访问磁盘驱动器最大优点是系统的可用性大大提高，即便是系统中某个设备出现故障。目前的问题是，即便是在并行体系中实现了多个发起者，依然会存在可能会造成无法访问特定的设备的单点故障（如下图所示）。

　　在串行应用中，更加容易配置多发起者系统。如果所使用的设备支持双端口，那么可以构建无单点故障的高可用性系统（如上图所示）。

　　多路径（Multiple Pathways）

　　在SAS应用中，扩展器设备（expanders，可以将其看做是一个交换设备）被用于将多个设备连接到发起者（initiator）端口。发起者到扩展器连接可以是窄路（1链路宽度）也可以是宽路（多链路宽度，这是一个提升带宽的简单有效的方法）。

　　结合上图，我们可以更加直观的了解SAS系统中多路径是如何运作的。左侧部分是一个具有6端口的主机，被配置为2端口链路和4端口链路（也可以认为它包括一个2路宽度的主机控制器和一个4路宽度的主机控制器），主机的6个端口通过扩展器连接到了两个硬盘驱动器（每个硬盘具有一个端口）和两个子系统上（每个子系统具有两个端口）。在主机和4个SAS设备之间并存6条通讯连接，它们可以同时传输数据而互不干扰。

　　半双工和全双工

　　并行总线采用了双向总线进行读取和写入操作。这意味着当两个设备在总线上进行通讯时，数据只能在单方向上流动，这也就是我们常说的半双工操作。PATA和SCSI总线都具有这样的属性。

　　SAS支持全双工操作，也就是说数据可以同时在两个方向上传输，这将使得链路带宽倍增，实现了链路带宽最大化。

　　公平仲裁（Arbitration Fairness）

　　并行SCSI采用了基于设备ID的优先级体系在总线上实现仲裁。为了防止单个设备持续不断的占用总线资源，SCSI协议禁止某个设备在释放了总线占用权之后立刻再次使用总线。但是，这种体系并不适用于具有多个设备的系统,过多的设备会因争抢资源而导致系统性能下降。

　　SAS体系中，等待时间最长的设备被赋予最高的优先级，这被称为“最久未使用算法(Least Recently Used algorithm，LRU)”。同时结合防死锁算法（prevent deadlock）确保所有的设备可以公平的共享资源，避免拥塞。而且在具有多个设备的复杂系统中也能提供公平的仲裁，确保整个系统的性能。

　　连通性和可扩展性

　　因此并行架构采用了多分支结构（multi-drop）的共享总线，因此总线的长度和连通性都比较有限，进行系统扩展也非常的不方便。串行架构采用了交换设备连接设备和发起者，大大降低了配置大型系统的难度，同时系统也具有较好的扩展性。

　　比如，一个8链路宽度的SAS主机适配器峰值带宽可达4.8GB/sec，每条链路都可以同成百个驱动器连接。下图对比了均配置有两个发起者设备的SCSI U320和SAS体系。

　　如上图所示，每个SAS发起者设备通过2链路宽度的接口连接至扩展器，扩展器之间也采用了2链路宽度的接口连接。工作负载为尽可能快的突发传输64KB的数据。可以看到，SCSI U320体系中总线成为了瓶颈，不同的发起者设备将数据传输给不同的设备时，需要轮流的等待拿到总线的控制权，这就导致了较长的延迟和系统拥塞。SAS体系则在极短的时间内很快的完成了所有的任务，多链路宽度端口、全双工以及良好的仲裁机制都发挥了积极的作用。

　　SAS设备的线缆和接口

　　SAS工作组借鉴了SATA已有的成果，其定制的SAS规范采用了同SATA相似的、兼容的连接器和线缆系统。因此，在SAS系统中可以同时使用SAS设备和SATA设备，在配置存储系统时具有了更高的弹性。

　　第一代SATA接口传输速率为1.5 Gb/s，SATA协议被定位于半双工模式，所以SATA系统在某一个时刻只能进行某个方向上的传输，所以这种协议的数据传输带宽为150 MB/s。SAS工作组认为这样的规格并不能完全满足SCSI应用的要求，因此将第一代SAS产品接口传输速率定为每路径（pathway）每方向3.0Gb/s，并且确保收发器（transceivers）可兼容1.5Gb/s的操作，从而实现了对于SATA设备完全兼容。同时，SAS还被定义为全双工工作模式，允许每路径双方向可同时传输数据。很容易换算出来，第一代SAS设备每路径单方向传输带宽可达300MB/s，双向带宽可达600MB/s。更重要的是，SAS可以将多条路径捆绑之后获得更高的带宽——持续的提升传输率的能力也是SAS接口的设计目的之一。SAS工作组初步计划下一代SAS规范每路径每方向传输速率为6.0 Gb/s，并且完全兼容第一代。

　　SATA所采用的连接器系统非常小巧，很适用于小外型因素设备和背板应用。SAS连接器继承了SATA连接器的这种优点，并做了进一步的改进，最明显的改变是增加了第二端口。采用双端口的SAS周边设备的两个端口位于不同的SAS域，这就可以实现在一个SAS系统中通过两个独立的路径访问同一个设备，即便是在其中一条路径上发生故障，并不会影响通过另外一条路径访问该设备。

　　无论是背板应用还是线缆应用，它们都采用了同样的SAS接口，这同目前的并行SCSI非常的不同（68-pin并行接口和SCA-2接口）。同SATA连接器一样，SAS连接器也支持热差别和盲插。

　　SAS线缆系统明显的比ATA和并行SCSI小，因此也就占用更少的系统机箱内的空间。一般的用于机箱内的SAS线缆不会超过1米，外部线缆最大长度为8米，如果两个SAS设备之间距离更远，那么用户可采用扩展器延续线缆的长度。

　　根据当前的SCSI应用的情况，SAS工作组借鉴了Infiniband规范开发了外部连接器和线缆系统。该系统可提供4个通道，除了提供容错能力之外，还能提供单方向高达1.2GB/s、全双工模式下2.4GB/s的带宽。

　　SAS系统的拓朴结构

　　点对点配置可提供高带宽，但是需要在发起者设备（initiator）和目标设备（target）之间增加中间设备——扩展器（expanders）来实现。SAS扩展器有些类似于网络设备中的交换机，它允许多个发起者设备通过一条通讯通路连接到多个目标设备，就如同多台计算机可以通过交换机和路由器连接到Internet上的多台服务器上一样。

　　在一个并行SCSI域中最多只能有16个设备，而带有扩展器的SAS系统大大突破了这个限制，在一个SAS域中最多可寻址16256个设备。SAS扩展器可以连接SAS设备，也可以连接SATA设备，满足异构系统的需要。

　　位于上图中间深绿色的图标代表的是一个输出扩展器（fanout expander），每个SAS域中只能有一个输出扩展器，每个输出扩展器最多可连接128个SAS设备——可以是边缘扩展器（edge expanders，如上图中绿色的图标），还可以是发起者设备（上图中蓝色的图标），或者是存储设备（上图中黄色的图标，可以是SAS硬盘，也可以是SATA硬盘）。每个边缘扩展器也可以连接128个SAS设备，但是不能连接一个以上的扩展器，可以连接任意的发起者设备和存储设备。

　　SAS协议

　　SCSI标准定义了很多不同的传输协议，用于不同的SCSI设备之间的信息交换。SAS标准定义使用SAS串行连接通讯的SCSI设备之间交换信息的方式。其它的SCSI传输协议标准定义了SCSI设备和其它内部互连设备之间的信息交换方式。

　　SAS工作组在制订SAS规范的时候借鉴了很多SATA协议、SCSI协议乃至FC协议的成果，为的就是最大化的兼容当前的架构，同时将过渡到新接口的风险和代价降至最低。下面的表格对比了SATA、SAS和FC接口的一些基本的特征。

　　可以运行在SCSI接口上的应用程序（比如软件和驱动程序）几乎不用修改就可以被用于同SAS端口的通讯，这主要得益于SAS体系所引入的协议层概念。SAS标准将SAS架构分为6层，从低到高依次是物理层、phy层、链路层、端口层、传输层和应用层，每层负责一定的功能。物理层对于线缆、接头、收发器等硬件进行了定义；phy层包括了最低级的协议，比如编码方案和供电/复位序列等等；链路层描述的是如何控制phy层连接管理；端口层描述的是链路层和传输层的接口，包括如何请求、中断、如何选择建立连接；传输层定义了如何将所传输的命令、状态、数据封装在SAS帧中，以及如何分解SAS帧；应用层描述了如何在不同类型的应用下使用SAS的细节。

　　在目前的很多的协议或者规范中都采用了分层结构，比如我们每天都会与之打交道的网络协议，其采用的7层的OSI参考模型即是成功的范例。在这种分层结构中，如果需要开发基于应用层的应用，那么仅需要专注于应用层即可，只要按照相应的规范进行开发，结果是肯定可以运行在更低一层上的。这些分层协议的工作模式也都是相似的，比如SAS系统在接收数据时数据按照应用层、传输层、端口层和物理层的顺序传递，而发送数据时，按照物理层、端口层、传输层和应用层的顺序传递。每一层把数据传递到上一层或者下一层的时候，都需要做相应的处理（封装或者解包），目的是将信息转换为相邻层能够理解的格式。

　　应用层(Application Layer)是SAS标准中所定义的SAS架构的最高层，它是唯一一层不属于SAS端口的层。根据所处理的具体协议不同，应用层（AL）主要分为SCSI应用层（SAL）、ATA应用层（AAL）和管理应用层（MAL）。应用层同相关的SAS端口中的传输层对话，它产生请求并且向相关的传输层发送请求（比如，SCSI应用层给SSP发起者传输层发送请求，要求向一个SSP目标端口发送一条SCSI命令），并且从相关的传输层接收请求响应结果。

　　传输层（Transport Layer）主要负责SAS帧的封装和分解，具体的来说传输层能从端口层接收SAS帧并且分解，然后SAS帧内实际要传输的内容发送给应用层，反之依然，应用层将信息传递给传输层，传输层将其封装为端口层所能处理的SAS帧。根据所处理的具体协议不同，传输层分为SSP传输层（串行SCSI协议传输层）、STP传输层（串行隧道协议传输层）和MT传输层（串行管理协议传输层）。

　　端口层（Port Layer）可同一个或多个SAS链路层接口，也可同一个或多个SAS传输层接口。端口层接收来自传输层的请求、中断、选择链路层、选择建立连接所需的phys、向所选择的链路层转发传输请求。端口层接收来自链路层的确认信息、中断确认、转发到正确的传输层的确认。

　　一个SAS端口包括一个SAS端口层和一个或多个链路层以及相关的SAS phy、SAS物理层。SAS端口层可以通过相关的SAS链路层同接口中所有的phys通讯。如果SAS端口中仅有一个phy，该端口被称为窄端口，有包括多于一个的phy，则称其为宽端口。窄端口只能构建窄链路，而宽端口则可以构建窄链路和宽链路。不管是窄端口还是宽端口都只有一个端口层。SAS端口的SAS地址也就是全局名（WWM），在一个SAS端口中的所有phys具有相同的SAS地址。

　　在并行SCSI中寻址域中所有的设备非常的简单，这是因为每个设备都预先被分配了地址。而SAS域则要复杂的多，通过前面的介绍可以了解，最复杂的情况下可能需要面对16000多个设备。SAS利用了全局名（WorldWide Name，WWN）来解决这个问题，每个SAS设备都有一个唯一的全局名，由8个字节组成，存储在非易失存储器中。

　　当系统上电时，SAS系统中的所有设备相互建立起通讯联系并且交换WWN，直至确定域中所连接的设备数量和类型。当SAS系统中增加了一个新设备时，或者当一个设备从SAS系统中卸载时，该事件通告会被发送到每一个发起者设备上，使得它们可以重新调整配置。连接在SAS系统中的SATA设备上电或者插拔时，扩展器负责分配给SATA设备全局名。当系统完成初始化之后，SATA协议被用于SATA设备的通讯，而SAS协议被用于同SAS设备的通讯。

　　链路层（Link Layer）用于连接SAS phy层和SAS端口层，而我们一般所说的SAS phy则统称链路层和SAS phy层。SAS链路层通过控制SAS phy层来管理同其它SAS设备的联系。同传输层的结构有些相似，链路层根据所处理的协议不同还分为SSP链路层（串行SCSI协议链路层）、STP链路层（串行隧道协议链路层）、SMP链路层（串行管理协议链路层）。在速度谈判完成之后，SAS phy层向SAS链路层发送信号，SAS链路开始运作。此时，SAS链路层控制着所有SAS phy层的运作，比如鉴定序列、连接管理、处理端口层所请求的帧传输。一个SAS链路层同每一个SAS phy相关。

　　在链路层中有两个重要的结构需要我们了解：SAS基元命令（SAS primitives）和SAS地址帧（SAS address frames.）

　　所有的SAS传输由32bit编码（每组32bit编码被称为dwords——double word的简称，每个字包括两个字节）组成。所有有效的SASdwords不是基元就是数据dwords。基元具有特定的意义和作用。部分基元只在两个SAS端口建立连接之后传输，有的基元则仅仅在SAS端口间无连接时发生作用，而有的基元则可以在任意情况下生效。有的基元命令可用于SSP、STP和SMP协议，有的则可能仅在某种协议下可用。

　　两个SAS设备之间建立成功连接之后，除了基于信息之外所有的信息都通过SAS帧的形式传输。所谓的帧就是包括信息和4字节CRC数据的特定格式的编码。SAS帧包括两种类型：无连接时可传输的帧和连接建立后可传输的帧，其中前者被称为SAS地址帧（SAS address frames）。SAS链路层定义了IDENTIFY地址帧和OPEN地址帧两种类型。这两种地址帧传输之前一般会是一个SOAF基元，传输之后一般会紧跟一个EOAF基元，这样在连接尚未建立之前，确保SAS地址帧能够被接受器从混乱的dwords中优先辨别并且执行。

　　物理层是SAS标准中的最底层，它主要定义了SAS线缆和接头的规范，电气特性和SAS phy层中用于SAS收发器的测试条件。具体的接口和连接器我们已经在前面的章节中做了介绍。

　　LSI Logic SAS控制器芯片

　　根据我们所测试的服务器和服务器主板产品来看，主流板载SCSI控制器芯片厂商非Adpatec莫属（比如Adptec 7902W），LSI Logic的SCSI控制器芯片鲜有露脸的机会。现在这种局面已经有了改变，在我们已经测试过的支持SAS技术的服务器来看，LSI Logic开始处于主流的地位了。

　　目前LSI Logic公布在其网页上的SAS控制器芯片有4款，分别是4端口的LSISAS1064（PCI-X）/1064E（PCI-E）和8端口的LSISAS1068（PCI-X）/1068E（PCI-E）。从上面的表格所罗列的规格来看，其中的LSISAS1064控制器芯片比较特别，它的封装形式（472 EPGA）和所整合的处理器（ARM 926）同另外三款芯片均不相同。

　　这4款芯片可提供4-8个1.5Gbps或者3.0Gbps SAS端口，均可配置为2-phy宽度、3-phy宽度和4-phy宽度，唯一不同的是LSISAS1064/LSISAS1064E最高可提供1个4-phy端口、LSISAS1068/LSISAS1068E最高可提供2个4-phy端口。如果用户需要连接的SAS设备超过8个，那么需要借助于Expander（扩展器）设备。

　　这4款芯片支持SSP（Serial SCSI Protocol，串行SCSI协议）、SMP（Serial Management Protocol，串行管理协议）、STP（Serial ATA Tunneled Protocol，SATA隧道协议）等SAS所需的基本协议。此外，LSISAS1064和LSISAS1068两款控制器芯片明确的标明支持SATA II的特性，比如交错启动（Staggered spin-up）、热插（Hot Plug）、原生命令排队（Native Command Queuing，NCQ）、端口选择器（Port Selector，用于双端口驱动器）。

　　LSISAS1064和LSISAS1068支持Integrated Mirroring（IM，集成镜像，即RAID 1）、Integrated Striping（IS，集成条带化，即RAID 0）和ZCR零通道扩展；而LSISAS1064E和LSISAS1068E则增加了对于增强的集成镜像（IME，相当于RAID 1E）的支持。

　　我们在评测HP ProLiant DL380 G5服务器时，发现该服务器标配的智能阵列P400控制器采用了LSISAS1078控制器芯片，不过LSI Logic在其网站上并没有公布这款芯片的详细资料。LSISAS1078是一款4-8端口SAS控制器芯片，相对于LSISAS106xx系列芯片的最大改变是增加了对于RAID 6功能的支持，基于该控制器的磁盘系统可以在两块硬盘同时发生故障时确保数据不丢失。

　　Adaptec和Vitesse SAS控制器芯片

　　从Adaptec主页提供的信息来看，该厂商更注重于产品以及解决方案，因此并没有提供关于控制器芯片的信息。根据Adaptec最近一两年的动向来看，他们今后可能会逐渐的淡出芯片设计，而更加专注于产品以及软件解决方案。因此这个章节我们只能通过以往我们测试服务器过程中所见到的芯片和其功能进行简单的介绍。

　　我们可以确认的是Adaptec SAS控制器芯片至少有三款：AIC-9405、AIC-9410W和AIC-9580W。除了端口数量不同，上面的表格几乎显示不出来这些芯片有什么明显的区别。它们都支持基本的RAID功能，比如RAID 0/1/10，结合IOP处理器芯片，可以设计出来功能更加复杂的SAS RAID卡。比如，Adaptec 4800SAS控制卡可以支持RAID 0/1/1E/10/5/5EE/50/6/60等一系列功能。

　　可以确定的是AIC-9405W和AIC-9410W两款芯片均支持PCI-X总线（AIC-9580W无详细资料），而Adaptec已经推出的SAS控制卡大部分也都是PCI-X总线接口的，只有Adaptec Serial Attached SCSI RAID 4805SAS控制卡采用了PCI-E总线（但是我们并不清楚这款卡所采用的控制器芯片的型号）。

　　据说，Adaptec今后支持PCI-E总线的RAID卡产品将会采用了Vitesse SAS芯片。Vitesse于去年发布了两款SAS控制芯片，采用x4 PCI-E总线的4端口VSC7251芯片和采用x8 PCI-E总线的8端口VSC7250芯片。这两款芯片均整合了64位MIPS64 5Kc处理器核心，具备RAID 5和RAID 6硬件加速能力——这同主流的LSI Logic、Adaptec的控制器芯片有很大的差别。

　　Broadcom、Promise、3Ware、Marvell

　　Broadcom的产品种类很多，包括无线网络、数据通讯、消费电子、企业存储、语音、视频等等，但基本上还是以通讯、网络设备为主，而存储类的产品并不多，之前只有8端口SATA/PCI-X BCM5770和4端口SATA/PCI-X BCM5770R两款控制器芯片。BCM8603是该公司于2005年发布的其第三代单芯片RAID平台，当然也是他的第一款SAS控制器芯片。

　　BMC8603控制器芯片是一款可完整支持PCI-X/PCI-Express和SAS/SATA-II 3Gbit RAID-on-chip(ROC)的解决方案。它提供了8个3Gbps SAS/SATA II I/O控制器端口，可支持3-Gbit SAS设备和1.5-Gbit/3-Gbit SATA-II设备。它还整合了所有必需的硬件以实现高性能RAID和多端口SAS/SATA连接。

　　BMC8603控制器可支持x4 PCI-Express总线，也可支持PCI-X 1.0总线，这是一种非常灵活的设计。新旧总线交替的过程总是相当漫长的，这种设计非常适合PCI-X和PCI-E总线并存现状，相信在未来的一段时间内都能“吃的开”。因为利用一颗芯片可以设计适用于PCI-X总线和PCI-Express总线的设备，因此还能降低系统设计时间和复杂性。

　　BCM8603控制器整合了MIPS微处理器，结合XelCore RAID固件可支持所有主流的RAID级别，特别是可实现RAID5硬加速，还整合了很多企业级功能，比如在线容量扩展、在线RAID级别迁移、跨多个存储控制器创建存储阵列而无需关闭系统。

　　Promise，除了已经发布了一款可支持SAS硬盘的Promise VTrak J300s JBOD存储系统外，尚未公布一款同SAS相关的ASIC、HBA之类的产品。

　　就已经被AMCC收购的3Ware的动作来看，在SAS市场真正的形成之前，他似乎也无意过早的涉足这个市场。

　　Marvell依然在坚守SATA控制器领域内，并没有趁机跨越一步。

　　从现在的局面来看，今后的SAS控制器市场同之前的SCSI控制器芯片市场格局会大致相同，依然会掌握在Adaptec和LSI Logic的手中。

　　SAS控制卡概览

　　从SAS控制器芯片的发展状态基本上可以看出SAS控制卡的市场格局，在我们已经测试的过服务器中，除了使用LSI Logic SAS控制器的，就是使用Adaptec SAS控制器，我们所实际接触到的SAS控制器也无非是这两家的产品——虽然IBM、HP、Dell的服务器所采用的SAS控制卡均为自有品牌的产品，但是实际上还是基于这两家的控制器芯片设计的。

　　Adaptec SAS控制卡分为三大类：Performance（高性能型）、Value（经济型）和Entry（入门型）。高性能型SAS控制卡主要频繁进行高性能持续读取和写入的服务器和工作组应用，比如视频流、Web内容、视频点播、安全和监控和参考数据存储，包括4805SAS和4800SAS两款产品。经济型只包括一款产品Adaptec RAID4000，这是一款零通道SAS/SATA RAID卡，主要用于依然使用PCI总线的服务器和工作站。入门型包括58300、48300和44300三款产品，可用于中低端服务器和工作站，满足高性能存储和可靠数据保护的需求，比如IT备份、Web内容、电子邮件、共享硬盘和数据库支持。

　　在Adaptec提供的资料中，依然对于SAS卡的硬件配置比较淡化，没有很清晰的说明每款卡采用的控制器芯片、IOP型号和主频、缓存容量等等，更多的介绍的是功能。

　　LSI Logic提供的资料中较为详细的介绍了SAS RAID控制卡的硬件配置，从上面的表格可以发现，除了8300XLP零通道卡之外，其余6款SAS RAID控制卡均采用了PCI-Express x4或者x8的接口。

　　MegaRAID SAS 8308ELP、8344ELP、8408E和8480E这四款SAS控制卡均基于LSISAS 1068E控制器＋Intel IOP处理器来设计，可支持RAID 0/1/5/10/50等磁盘阵列模式，也均支持高级数据完整性和恢复、增强型纠错和报告、在线容量扩充和RAID级别迁移等特性。LSI Logic通过不同的缓存容量、SAS接口类型和SAS控制卡的主机接口来区分这些产品。

　　MegaRAID SAS 8708ELP、8888ELP这两款SAS控制卡仅仅采用了LSI1078控制器芯片，这款芯片整合了主频高达500MHz PowerPC处理器，可为RAID 5/6功能提供硬件辅助加速。相对于83xx和84xx系列 SAS RAID卡，增加了对于RAID 6、60等功能的支持，可支持多数量的逻辑卷和LUN。

　　LSI Logic曾经发布过多款支持SAS技术的HBA控制卡，包括支持PCI-X主机接口的SAS3041X、SAS3442X、SAS3080X、SAS3800X、SAS3801X，支持PCI-E主机接口的SAS3041E、SAS3442E、SAS3801E、SAS3444E、SAS3080E。目前其该厂商网站上主要提供了基于这些产品升级而来的SAS3041X-R、SAS3442X-R、SAS3800X和SAS3442E-R等四款带有RAID功能的HBA卡。

　　MegaRAID SAS 8300XLP是一款值得我们关注的零通道SAS RAID控制卡，ASUS DS-BF、ASUS PVL-DR、MSI 9175、Gigabyte GA-7VCSH、Lenovo DPX1066RK、Quanta S38和Mitac RX230均是这款卡“翻版”。我们曾经在ASUS DS-BF和Lenovo DPX1066RK两款卡上成功的安装了8300XLP控制卡的驱动程序，并且确保其可正常工作。

　　Seagate SAS硬盘产品一览

　　Seagate不但把SAS接口技术应用到3.5英寸产品上（Cheetah），也应用到了2.5英寸产品上（Savvio）。

　　希捷已经将SAS技术应用到了Cheetah 15K.4和15K.5两个系列产品中，似乎无意把该技术引入到万转产品中，比如Cheetah 10K.7系列产品依然没有SAS接口的产品。

　　15K.4系列硬盘的转速为15000RPM，单碟容量为36.7GB，最大持续传输率为96MB/s。最新的15K.5系列硬盘转速也是15000RPM，单碟容量提升到了73.4GB，这也是目前唯一的一款单碟容量达到了73.4GB的15000RPM硬盘。除此之外，15K.5系列硬盘将缓存增加到了16MB，其标称的最大持续传输速率达到了125MB/s，这在目前的企业级硬盘中也是很少有的。

　　Savvio系列硬盘是一个非常独特的产品系列，它首次将2.5英寸的硬盘产品引入到了企业级应用上。它的体积不但比主流的3.5英寸硬盘小了70%，而且其功耗、噪声都有了明显的降低。体积的明显缩小允许在空间有限的设备中（比如1U服务器）安装更多数量的硬盘，这样在1U服务器中也能实现更复杂的RAID模式，从而使得此类设备具有更高的稳定性和可靠性。

　　Savvio 10K.1 SAS系列硬盘单碟容量为36.7GB，10000RPM转速，8MB缓存。Savvio 10k.2 SAS系列硬盘单碟容量为73.4GB，10000RPM转速，缓存增加至16MB，其标称的平均读取和写入时间也均有明显的改进。更值得注意的是，其每比特读取数据错误率达到了1 per 10¹⁶，这同3.5英寸SAS硬盘相比完全没有差别。

　　Savvio 15K SAS硬盘是第一款转速达到了15000RPM的2.5英寸SAS硬盘，它的单碟容量还是36.7GB，平均读取时间相对于10K.1、10K.2的产品又有了提升，每比特读取数据错误率达到了1 per 10¹⁶。

　　FUJITSU SAS硬盘产品一览

　　FUJITSU的企业级硬盘产品线也相当的完备，既有采用SCSI、SCA-2接口的MAW3xxxNC/NP、MAX3xxxNC/NP系列，也有带有SAS接口的MAX3xxxRC系列、MAY2xxxRC系列。其中的MAX3xxxRC系列的转速为15000RPM，MAY2xxxRC系列的转速为10000RPM。

　　FUJITSU MAY2xxxRC系列为主流万转SAS硬盘，单碟容量为36.7GB，最高容量只有73GB——从FUJITSU SCSI硬盘产品线来看，他们已经发布了容量高达300GB的万转产品，因此SAS硬盘的容量并不存在技术限制。

　　MAX3xxxRC系列硬盘转速为15000RPM，单碟容量为36GB，共有MAX3036RC、MAX3073RC和MAX30147RC三种型号，其标称的主要规格同其它厂商的产品类似。

　　Maxtor SAS硬盘产品一览

　　目前在Maxtor网站上提供了两个系列的SAS硬盘产品：Atlas 15K II SAS和Atlas 10K V SAS。

　　Atlas 15K II SAS系列硬盘提供了36GB、73GB和147GB三种容量规格，这个系列的产品转速为15000RPM，均配置了16MB缓存，标称持续传输率可达98MB/s，寻址时间仅为3ms，设计MTTF为140万个小时。该系列硬盘都采用了MaxAdapt智能驱动技术、增强型S.M.A.R.T.，并且内置温度传感器。Atlas 15K II系列硬盘最高可支持128队列深度，更加适用于IO敏感型应用。

　　Atlas 10K V SAS系列硬盘是我们非常熟悉的产品，在过去的一年中我们所测试的采用了SAS硬盘的服务器中，有半数以上的服务器都选用了这个系列的硬盘。Maxtor Atlas 10K V SAS系列硬盘的最高容量为300GB，使得企业级用户在获得稳定可靠的性能前提下，也能获得大容量的存储空间。Atlas 10K V SAS系列硬盘提供了3种容量，分别是73GB、146GB和300GB，缓存容量为16MB，寻道时间为4.0ms，持续传输率可达89MB/s。

　　WD、HITACHI和Samsung

　　从WD（西部数据）的网站上来看，他们提供的企业级产品仅包括采用SATA接口的Raptor（猛禽）系列产品（10000RPM）和采用SATA接口和EIDE接口的RE/RE2系列产品，没有提供SCSI和SAS接口的产品——而且关键词“SAS”在其站内搜索竟然没有任何有效结果，显然WD的业务重点更倾向于桌面硬盘。

　　HITACHI（日立，HGST）具有非常齐全的产品线，其企业级产品包括SCSI接口、FC接口和最新的SAS接口。目前该厂商提供了1个系列的SAS硬盘产品：Ultrastar 15K147。

　　SAS硬盘测试平台和测试方法

　　华硕DSBF-D/SAS服务器主板是该厂商于2006年第二季度推出的支持双核Intel Xeon 5000/5100系列处理器的产品，据说当时此产品比英特尔公板更早的进入了量产阶段。这款主板还能平滑升级支持四核Intel Xeon 5300处理器，我们IT168评测中心的测试也验证了这一点。经过我们较为长期的试用，认为这是一款工作稳定的服务器主板，因此将其选用做此次SAS硬盘的测试平台。

　　华硕DSBF-D/SAS服务器主板整合了目前被普遍应用的LSI Logic LSISAS1068控制器芯片，提供了2组mini-SAS接口，最高可支持8口SAS硬盘，并且可支持SAS RAID 0，1，10模式，可以满足构建主流服务器的基本需求。

　　我们分别测试了被测SAS硬盘的单颗硬盘性能、组建为RAID0时的性能、组建为RAID1时的性能。条带大小为64KB，每个被测系统均分为一个NTFS分区，默认4KB簇。

　　我们所使用的评测项目如下：

• Simpli Software HDTachRW-3.0.1.0

　　Simpli Software HDTachRW-3.0.1.0是一款体积小巧，功能较为齐全，使用简单的磁盘测试软件。它可以测试整个磁盘每个位置的读取和写入性能，随机访问时间和CPU占用率。

• IOMeter 2004.7.30

　　IOMeter是一款功能非常强大的IO测试软件，它除了可以在本机运行测试本机的IO（磁盘）性能之外，还提供了模拟网络应用的能力。在这次的测试中，我们仅仅让它在本机运行磁盘性能测试。为了全面测试被测磁盘子系统的性能，我们分别选择了不同的测试脚本（具体情况请参阅测试方法和测试平台部分）。

• Max_throughput（read）：文件尺寸为64KB，100%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大读取吞吐量

• Max_IO（read）：文件尺寸为512B，100%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大读取操作IO处理能力

• Max_throughput（write）：文件尺寸为64KB，0%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大写入吞吐量

• Max_IO（write）：文件尺寸为512B，0%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大写入操作IO处理能力

• SiSoftware.Sandra.Professional.Sp1 v2007

　　SiSoftware Sandra是一款可运行在32bit和64bit Windows操作系统上的分析软件，这款软件可以对于系统进行方便、快捷的基准测试，还可以用于查看系统的软件、硬件等信息。我们利用其File System benchmark模块和Physical Disks对被测磁盘进行了测试。

　　我们总共对于5款SAS接口的硬盘产品进行了测试，一款来自于HP DL380 G5服务器的HP DG072A9BB7 SAS硬盘，它其实是FUJITSU MAY2073RC；两款来自于IBM X3650和IBM X3655服务器，分别是Maxtor ATLAS 10K V（8J073S0）和Seagate Savvio 10k.1（ST973401SS）；还有一款来自于浪潮英信NF280D服务器，也是Maxtor ATLAS 10K V（8J073S0）；最后一款是希捷送测的Cheetah 15k.4（ST3146854SS）。

　　除了希捷Cheetah 15k.4（ST3146854SS）转速为15000RPM，总容量为146GB，其余的4款硬盘均为10000RPM，总容量为73GB。希捷Cheetah 15k.4（ST3146854SS）和希捷Savvio 10k.1（ST973401SS）均配置了8MB缓存，其它的三款均配置了16MB缓存。只有Maxtor ATLAS 10K V（8J073S0）单碟容量为73GB，其余的三款硬盘单碟容量为36GB。虽然有两款型号相同的Maxtor硬盘，但是两者的固件版本并不相同，所以我们还是将两者的成绩均罗列出来比较其不同。

　　在这5款硬盘中，Maxtor采用了Agere生产的控制器芯片，而Seagate、FUJITSU均采用了LSI LOGIC的控制器芯片；所有的硬盘都采用了MARVELL 88C7500M-LAE1 PHY芯片。除了FUJITSU采用了Hynix的缓存芯片，其余的硬盘均采用了Samsung缓存芯片。

　　HP DG072A9BB7（FUJITSU MAY2073RC）上除了主控制芯片、PHY芯片、缓存芯片、电机控制芯片之外，还有一颗比较神秘的芯片（如上图所示），我们没有查到关于这颗芯片具体的信息，但是从芯片上的“ARM”字样，我们初步判断这可能是一颗基于ARM架构的芯片，可以提供一定的计算能力。

　　为了便于读取在后面读取结果，在后面的图表中我们将使用如上表所示的简称，这样读者可以一目了然的知道被测硬盘的特征，总容量、转速和外形因子。

Seagate ST3146854SS硬盘，146GB，8MB，15000RPM

HP DG072A9BB7（FUJITSU MAY2073RC），73GB，16MB，10000RPM

IBM_ESXS_ST973401SS（Seagate ST973401SS），73GB，8MB，10000RPM

IBM ESXS GNA073C3ESTT0Z_N（Maxtor 8J073S0），73GB，10000RPM，16MB

　　性能测试：单硬盘模式（Sisoftware测试部分）

　　Sisoftware Sandra 2007包括了多个测试功能模块，可以对于处理器、内存、磁盘、网络等部件进行进行测试。我们分别使用了其中的File Systems benchmark、Physical Disks Read Performance两个测试功能模块对于被测硬盘进行了测试。

　　根据File Systems Benchmark测试功能模块的要求，我们将被测硬盘划分为一个完整的分区，然后采用默认4KB簇完全格式化为NTFS文件格式。Drive Index（驱动器指数）是该测试程序综合读取性能、写入性能、寻道测试、文件和缓存容量等得出的一个用于表示被测磁盘子系统性能的指数，测试结果越大越好。测试结果显示转速为15k的Seagate_146G_15k（Seagate Cheetah 15k.4 146GB 8MB）领先，另外两款转速为10k的Maxtor_73G_10k和IBM_73G_10k分列二、三位。另外两款2.5英吋的SAS硬盘虽然其硬性指标同其它的万转SAS产品几乎一样，但是性能还是明显的落后，落后幅度约为25%左右，性能差异值得用户注意。

　　随机访问测试结果显示HP_73G_10k_2.5硬盘随机应用的性能很好，竟然领先于转速高达15k的Seagate_146G_15k，其它的三款转速为10k，缓存均为8MB的硬盘的随机访问时间基本上无差别。

　　File Systems Benchmark测试功能模块还会将随机写入测试结果、顺序写入测试结果、缓存写入测试结果、随机读取测试结果、顺序读取测试结果、缓存读取测试结果的测试成绩详细的罗列出来。随机写入性能和随机读取性能测试结果显示，转速更高的Seagate_146G_15k具有明显的性能优势，在转速均为10k的情况下，3.5英吋的SAS硬盘的性能（Maxtor_73G_10k和IBM_73G_10k）还是优于2.5英吋的SAS硬盘（HP_73G_10k_2.5和IBM_73G_10k_2.5）。

　　在顺序写入和顺序读取测试中，我们几乎无法分别转速为15k的SAS硬盘和转速为10k的硬盘的性能差异，但是3.5英吋硬盘的性能还是普遍高于2.5英吋硬盘的。缓存写入性能测试结果看上去比较正常，Seagate_146G_15k成绩非常好，IBM_73G_10k_2.5成绩最低，但是缓存读取性能测试结果却显示Maxtor_73G_10k和IBM_73G_10k高的出奇。

　　Physical Disks Read Performance Drive Index测试结果和File Systems Benchmark Drive Index测试结果几乎相同，随机访问时间略有差异，HP_73G_10k_2.5没有表现的那么正常，所有的测试结果同硬盘本身规格更加相符。

　　Sisoftware Sandra 2007的分别测试硬盘上的31个位置（区域）的性能，我们将测试结果描绘成如上所示的曲线图，Seagate_73G_15k的性能优势非常的明显，峰值吞吐量达到了85MB/s，而即便是最低吞吐量也维持在了50MB/s的水平上。另外，四款硬盘的性能非常的接近，IBM_73G_10k和Maxtor_73G_10k硬盘的性能略高于其余两款。

　　性能测试：单硬盘模式（IOMeter 2004部分）

　　IOMeter是一款功能非常强大的IO测试软件，它除了可以在本机运行测试本机的IO（磁盘）性能之外，还提供了模拟网络应用的能力。在这次的测试中，我们仅仅让它在本机运行磁盘性能测试。为了全面测试被测磁盘子系统的性能，我们分别选择了不同的测试脚本（具体情况请参阅测试方法和测试平台部分）。

　　不同的硬盘在相同的平台上的测试结果差异之大出乎我们的预料，可以看到HP_73G_10k_2.5 SAS硬盘所组成的磁盘子系统的IO读取和写入性能竟然在80kIOps左右，而IBM_73G_10k和Maxtor_73G_10k硬盘所在磁盘子系统的读取IO能力只是在40kIOps左右，IBM_73G_10k_2.5和Seagate_146G_15k的读取IO处理能力在18-20kIOps之间——这基本上是单颗SCSI硬盘和板载SCSI控制器组合成的磁盘子系统的正常性能。写入IO性能测试结果显示只有Seagate_146G_15k达到了12kIOps左右，而其余三款硬盘只有几kIOps的水平。

　　通过调查测试过程中CPU占用率之后，我们发现不同的SAS硬盘和同一款SAS控制器组合之后形成的磁盘子系统的特性迥然不同。HP_73G_10k_2.5硬盘在毫无节制的占用着CPU资源，奇高的写入IO和读取IO处理能力就是通过这种方式得到的。一般的来说，20-30%左右的CPU占用率还是在正常的，否则该磁盘子系统的策略就有些问题了。

　　5款硬盘的吞吐量测试结果所表现出来的性能趋势较为合理了：转速最高的Seagate_146G_15k的读取吞吐量达到了89MB/s，写入吞吐量也维持在85MB/s以上；IBM_73G_10k和Maxtor_73G_10k硬盘读写吞吐量处于第二集团的位置，IBM_73G_10k略占据一些优势；两款2.5英吋SAS硬盘的读取和写入吞吐量都维持在58-60MB/s之间，依然明显的低于3.5英吋SAS硬盘。

　　性能测试：单硬盘模式（HDtach 3.0.1部分）

　　Simpli Software HDTachRW-3.0.1.0是一款体积小巧，功能较为齐全，使用简单的磁盘测试软件。它可以测试整个磁盘每个位置的读取和写入性能，随机访问时间和CPU占用率。我们利用这款软件对于未分区和格式化的被测硬盘进行了Full Bench测试。

　　整个Full Bench测试过程中，HDTachRW-3.0.1.0测试软件将整个硬盘分为546个测试区域，每个区域的容量约为133MB，测试软件可以给出每个被测区域的最大传输速率、最小传输速率、平均传输速率，同时还能计算出中值和标准偏差值。

　　HDTachRW-3.0.1.0读取测试结果同之前的其它吞吐量测试所表现出来的趋势类似，Seagate_146G_15k同样凭借着转速的优势领先，最高读取吞吐量达到了92MB/s；IBM_73G_10k和Maxtor_73G_10k硬盘固守着第二集团的阵营，最高吞吐量达到了88MB/s，Maxtor略微领先一些；HP_73G_10k_2.5和IBM_73G_10k_2.5依然是最后。HDTachRW-3.0.1.0写入测试结果同IOMeter写入IO性能测试结果的趋势很相似，Seagate_146G_15k领头，HP_73G_10k_2.5跃居第二，其余的三款组成了第三集团。

　　通过阅读HDTachRW-3.0.1.0给出的突发传输速度（Burst Speed）、平均写入速度（Average Wirte）和平均读取速度（Average Read）读者可以更加直观的了解被测硬盘的读取和写入性能。

　　突发传输速度可以认为是硬盘的缓存性能，在测试过程中所使用的数据块大小在32-128KB之间，为了尽可能降低其它因素对于测试结果的影响，测试之前会进行128KB数据块的预读，并且重复测试32次。测试结果显示Maxtor_73G_10k和HP_73G_10k_2.5的性能完全一样，它们明显的高于IBM_73G_10k——这款与Maxtor_73G_10k同型号的产品。两款希捷的SAS硬盘的突发传输速度都不高。

　　平均写入测试结果显示Seagate_146G_15k写入吞吐量达到了76.1MB/s，而HP_73G_10k次之达到了54MB/s，而其余的三款硬盘的写入吞吐量只有15.4-15.5MB/s。结合HDTachRW-3.0.1.0的Full Bench测试功能模块的测试机制和之前IOMeter 读写IO性能测试可以较好的解释这个现象。

　　无论是写入还是读取测试，HDTach会将被测硬盘分为若干个区域，一般的被测硬盘（或者分区）总容量在40GB以下会使用容量为64MB的测试区，而硬盘总容量在100GB左右时，会采用128MB的测试区，更高容量的硬盘会采用512MB的测试区域。Full bench会用64KB的数据块对于该测试区域每个扇区进行测试，也就是说硬盘总容量越大，每个测试区域的容量就越大（最高到512MB），那么对于该测试区域的读取或者写入操作数量就越多越密集（128MB的测试区域需要2000个操作）。结合IOMeter IO性能测试，我们会发现只有Seagate_146G_15k和HP_73G_10k具有较高的写入IO处理能力，另外三款产品的写入IO操作能力仅有1000-3000 IOps左右，因此其平均写入测试结果不高就可以理解了。

　　5款硬盘的平均读取性能较为正常，这是因为它们的读取IO处理能力都较高（均在18000 IOps以上），所以在HDtach测试中不会存在瓶颈。

　　HDtach的CPU占用率是这样计算，它先侦测系统在空闲时的CPU占用率，然后再测试顺序读取64KB数据块时的CPU占用率，两者的差就是CPU占用率。我们认为在测试过程中负载太低，此CPU占用率不足以用于不同磁盘子系统的性能分析，推荐用户参考IOMeter CPU占用率测试。

　　性能测试：RAID 0模式（Sisoftware测试部分）

　　在我们收集到的5款SAS硬盘中，有三款硬盘的数量是两块，因此我们可以基于它们构建RAID 0或者RAID 1磁盘阵列。因此在RAID 0和RAID 1测试部分，我们将主要对于IBM_73G_10k_2.5、HP_73G_10k_2.5和Maxtor_73G_10k进行对比。

　　我们利用华硕DSBF-D/SAS服务器主板板载的LSI Logic LSISAS1068 SAS控制器和被测硬盘分别组成了3套RAID 0磁盘阵列，默认条带大小。在需要进行分区测试的项目中，将整个RAID 1磁盘阵列分为一个区，并且格式化为NTFS文件格式。

　　由于Maxtor_73G_10k硬盘的FileSystem测试结果出现了异常，所以这个部分我们仅仅对比了两款2.5英吋SAS硬盘组成的RAID 0阵列的性能。HP_73G_10k_2.5硬盘在随机写入、缓冲写入、缓冲读取测试结果中都明显的高于IBM_73G_10k_2.5硬盘。两款2.5英吋硬盘的主要规格很相似，比较明显的不同是HP_73G_10k_2.5硬盘配置了16MB缓存，并且有一颗ARM架构的芯片，而IBM_73G_10k_2.5硬盘配置了8MB缓存。

　　Maxtor_73G_10k硬盘的性能优势非常的明显，领先另外两款2.5英吋的SAS硬盘30%以上，上图清晰的显示了在不同的测试区域，三款硬盘的性能差异。在Sisoftware所有吞吐量相关的测试中，RAID 0磁盘阵列的性能几乎都是单硬盘模式的1倍。

　　性能测试：RAID 0模式（IOMeter 2004部分）

　　我们使用了IOMeter 2004对于基于三款硬盘构建的RAID 0磁盘阵列的最大读取IO操作性能、最大写入IO操作性能、最大读取吞吐量和最大写入吞吐量进行了测试。

　　HP_73G_10k_2.5硬盘组成的RAID 0磁盘阵列的读取IO性能同Maxtor_73G_10k硬盘组成的RAID 0磁盘阵列相当，都达到了38000 IOps，远远高于IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列的所达到的25000 IOps。此时，Maxtor_73G_10k硬盘组成的RAID 0磁盘阵列的CPU占用率最高，达到了39%，IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列最低只有27%，HP_73G_10k_2.5硬盘组成的RAID 0磁盘似乎找到了性能和CPU占用率较好的平衡点。

　　写入IO性能测试时，测试结果又发生了戏剧性的变化，HP_73G_10k_2.5硬盘组成的RAID 0磁盘依然维持着同读取一样水平的IO处理能力（38000 IOps左右），但是其CPU占用率也飚升至39%。IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列和Maxtor_73G_10k硬盘组成的RAID 0磁盘阵列写入IO处理能力几乎一样，都在17000 IOps左右，而且CPU占用率也控制在了20%以内。

　　结合单硬盘测试结果可以看出，HP_73G_10k_2.5硬盘为了具有较高的写入IO处理能力，依然是采用了大量占用CPU资源的策略，我们认为应该结合具体的应用评判这样的做法是好还是坏。

　　IOMeter吞吐量测试结果同Sisoftware Sandra的测试结果所表现出来的趋势相同，Maxtor_73G_10k组成的RAID 0磁盘阵列的读取吞吐量达到了168MB/s，而写入吞吐量也达到了161MB/s，明显的领先于了另外两个基于2.5英吋SAS硬盘的RAID 0磁盘阵列系统的吞吐量（118MB/s左右），这三个RAID 0磁盘阵列的读取或者写入吞吐量几乎是单硬盘模式下的1倍，而这正是RAID 0模式的最具吸引力的地方。

　　性能测试：RAID 0模式（HDtach 3.0.1部分）

　　我们利用Simpli Software HDTachRW-3.0.1.0对于三个RADI 0磁盘阵列进行了Full Bench测试，该软件的写测试要求被测磁盘不分区。组建RAID 0磁盘阵列之后，磁盘的实际容量在140GB/s，所以HDTachRW-3.0.1.0测试软件采用了512MB测试区域，将整个硬盘分为271个测试区域。

　　在RAID 0模式下，磁盘阵列的缓存突发速度也得到了明显的提升，比如Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 0磁盘阵列突发速率为389MB/s同HP_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列的性能相近，它们均比单硬盘模式下提升了60%以上。

　　Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 0磁盘阵列的读取性能达到了145MB/s，相对于单硬盘模式提升近乎1倍，其写入性能也有141MB/s，几乎是单硬盘模式下的10倍——这也再次验证了我们关于HDtach的FullBench的测试机制的推理（结合RAID 0磁盘阵列的IOMeter写入IO性能测试来看，三个磁盘阵列的写入IO性能均达到了17000 IOps以上，不存在IO处理的瓶颈，因此写入吞吐量测试结果也就趋于正常了）。

　　HP_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 0磁盘阵列的读取吞吐量完全一样，只是写入吞吐量上有了20%左右的性能差异。

　　性能测试：RAID 1模式（Sisoftware测试部分）

　　RAID 1磁盘阵列的磁盘空间利用率为50%，也就是使用两块73GB硬盘组建的RAID 1磁盘阵列只能提供了73GB的存储空间。这是最简单的冗余磁盘阵列模式，是入门级服务器中最常用的磁盘阵列模式之一。

　　我们利用华硕DSBF-D/SAS服务器主板板载的LSI Logic LSISAS1068 SAS控制器和被测硬盘分别组成了3套RAID 1磁盘阵列，RAID 1默认配置。在需要进行分区测试的项目中，将整个RAID 1磁盘阵列分为一个区，并且格式化为NTFS文件格式。

　　File System Benchmark测试模块测试结果显示，Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的读取吞吐量为70MB/s，略微的低于单硬盘的性能，但是明显的高于HP_73G_10k_2.5硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列（它们的性能同单硬盘模式下相当），领先幅度约为30%。同单硬盘模式下一样，Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的缓冲读取性能依然非常的绰约，达到了226MB/s。

　　Physical Disks Read Performance测试结果显示Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列性能略高于HP_73G_10k_2.5硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列，这主要是其性能相对于单硬盘模式下有了一定程度的下降，而后两者保持了同单硬盘相当的性能。

　　性能测试：RAID 1模式（IOMeter 2004部分）

　　Maxtor_73G_10k硬盘、HP_73G_10k_2.5硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建RAID 1磁盘阵列之后，其IOMeter测试结果显示它们的特性有了很大不同（这一点在Sisoftware的测试中已经有所体现），三个磁盘阵列之间的性能差异几乎消失，读取IO处理能力都在36000 IOps左右，而写入IO处理均为3200 IOps左右。它们的处理器占用率也非常的接近，即便是HP_73G_10k_2.5硬盘建的RAID 1磁盘阵列的CPU占用率也只有31%。

　　在IOMeter 2004读取吞吐量测试中，HP_73G_10k_2.5硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列上演的大逆转，它们的吞吐量甚至超过了Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列。好在写入吞吐量测试中，Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列依然保持了领先。

　　性能测试：RAID 1模式（HDtach 3.0.1部分）

　　我们利用Simpli Software HDTachRW-3.0.1.0对于三个RADI 1磁盘阵列进行了Full Bench测试，该软件的写测试要求被测磁盘不分区。可能是因为组建RAID 1磁盘阵列之后，磁盘的实际容量有了细微的变化，HDTachRW-3.0.1.0测试软件将整个硬盘分为543个测试区域，每个区域的容量约为128MB。

　　HDtach所测试的结果同单硬盘模式下的趋势非常的相似，Maxtor_73G_10k硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的读取吞吐量达到了89MB/s，HP_73G_10k_2.5硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的读取吞吐量最高为65MB/s，它们的测试结果均高于单硬盘模式下的成绩。三款硬盘的写入吞吐量都不高，Maxtor_73G_10k硬盘和IBM_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的写入吞吐量只有12MB/s左右，，HP_73G_10k_2.5硬盘组建的RAID 1磁盘阵列的写入吞吐量甚至不到10MB/s（具体的原因我们在前面的环节已经分析过），均低于单硬盘模式下——这也是正常的，毕竟RAID 1模式下需要做更多的校验工作，而且要向两块硬盘中同时写入数据。

　　SAS RAID卡测试平台和测试方法

　　我们依然基于华硕DSBF-D/SAS服务器主板构建了测试平台，Adaptec ASR-2130SLP SCSI RAID卡安装在PCI-X插槽上，操作系统以及基准测试软件均安装在该RAID卡构建的磁盘阵列中，被测卡（MegaRAID SAS 8308ELP和MegaRAID SAS 8408E）安装于主板的PCI-E x8插槽。由于DELL PERC 5/i RAID卡比较特殊，所以依然在Dell 2950服务器中进行了测试。

　　我们利用被测RAID卡和三块Maxtor ATLAS 10K V硬盘组建了RAID 5磁盘阵列，条带大小为64KB，每个被测系统均分为一个NTFS分区，默认4KB簇。

• IOMeter 2004.7.30

　　IOMeter是一款功能非常强大的IO测试软件，它除了可以在本机运行测试本机的IO（磁盘）性能之外，还提供了模拟网络应用的能力。在这次的测试中，我们仅仅让它在本机运行测试服务器的磁盘性能。为了全面测试被测服务器的IO性能，我们分别选择了不同的测试脚本。

• Max_throughput（read）：文件尺寸为64KB，100%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大读取吞吐量

• Max_IO（read）：文件尺寸为512B，100%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大读取操作IO处理能力

• Max_throughput（write）：文件尺寸为64KB，0%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大写入吞吐量

• Max_IO（write）：文件尺寸为512B，0%读取操作，随机率为0%，用于检测磁盘系统的最大写入操作IO处理能力

• SiSoftware.Sandra.SP1 v2007

　　SiSoftware Sandra是一款可运行在32bit和64bit Windows操作系统上的分析软件，这款软件可以对于系统进行方便、快捷的基准测试，还可以用于查看系统的软件、硬件等信息。今年该软件推出了2007版，该版本新增了4项基准测试，包括Power Management Efficiency、Memory Latency、Physical Disks和CD-ROM and DVD这四个项目。另外，它还对于原有的几个基准测试模块进行升级，比如在Arithmetic benchmarks中增加了对SSE3 & SSE4 SSE4的支持，在Multi-Media benchmark中增加了对于SSE4的支持，另外还升级了File System benchmark和Removable Storage benchmark两个子项目。对于新的硬件的支持当然也是该软件每次升级的重要内容之一。SiSoftware Sandra所有的基准测试都针对SMP和SMT进行了优化，最高可支持32/64路平台，这也是我们选择这款软件的原因之一。

• NetBench v7.03

　　NetBench是针对文件服务器的性能测试软件，影响NetBench性能的主要是服务器的磁盘子系统，服务器磁盘控制器、条带大小、读写缓存、硬盘类型、组建磁盘阵列模式、内存容量、网络拓朴结构等都会对测试结果有明显的影响。我们在被测服务器上设立了文件服务器，NetBench通过网络实验室中60个客户端来模拟网络中的PC向文件服务器所发出的文件传输请求，文件服务器则将存储在磁盘上的文件数据发送给相应的客户端。在测试过程中，客户端会以每四台一组的步进依次增加并且向服务器发送文件传输请求，测试结束后控制台收集数据并绘制出服务器的数据传输变化曲线。

　　三款SAS RAID卡主要功能一览

　　我们能够收集到的RAID卡包括LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP、LSI Logic MegaRAID SAS 8408E、DELL PERC 5/i RAID，它们均采用了LSISAS1068/1068E控制器，并且配置了Intel IOP333处理器，接口和板载缓存略有不同，从规格上看后两者更加相似一些。

LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP RAID卡

LSI Logic MegaRAID SAS 8408E RAID卡

DELL PERC 5/i RAID卡

HP智能阵列P400控制器

　　我们没有把HP智能阵列P400控制器的测试结果收入进来，因为测试它的时候我们没有能够找到同测试前面三款SAS卡时同样型号的Maxtor ATLAS 10K V SAS硬盘。

　　性能测试：RAID 5模式（Sisoftware部分）

　　在RAID 5模式下，Dell PERC 5/i SAS RAID卡的File Systems性能略高于LSI LOGIC MeagRAID SAS 8408E，领先幅度约为15%。从子测试项目可以发现，RAID 5磁盘阵列的随机写入和随机读取相当的低，只有单颗硬盘相当的水平，这主要是在RAID 5磁盘阵列进行读取操作时需要进行比单硬盘模式复杂的多的计算工作；其顺序读取和顺序写入性能有了较为明显的提升，同RAID 0性能相近；缓存的读取和写入性能都有了明显的提升。

　　Physical Disks Read Performance测试结果显示三个RAID 5磁盘阵列的性能差异并不大。

　　性能测试：RAID 5模式（IOMeter 2004部分）

　　三个RAID 5磁盘阵列的读取IO处理能力非常的接近，LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP和LSI Logic MegaRAID SAS 8408E最高读取IO均达到了72000 IOps，而DELL PERC 5/i成绩略低，但是也在68000 IOps的高位上。

　　三个RAID 5磁盘阵列的写入IO处理能力开始有了差别，LSI Logic MegaRAID SAS 8408E最高，DELL PERC 5/i次之，LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP在队列深度低于64时，其性能也较低。

　　三个RAID 5磁盘阵列的CPU占用率比较接近，但是需要说明的是上图统计的是在IO性能测试过程中最高的CPU占用率，而实际上LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP的CPU占用率在队列深度低于64时一直保持在10%以下，而其它的两款SAS RAID卡在各种情况下的CPU占用率比较一致，显然不同的SAS RAID卡的对于系统CPU资源的调用有着不同的策略。

　　IOMeter 2004读取吞吐量测试显示三个系统的性能比较相近，差异比较大的依然是其写入吞吐量性能。如上图所示，当队列深度在1-8之间时，LSI Logic MegaRAID SAS 8408E和DELL PERC 5/i均达到了140-150MB/s的吞吐量，而LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP处于逐步上升的状态中。当队列深度超过16之后，三个RAID 5系列出现了“会师”的趋势，而且DELL PERC 5/i跃升到第一位，LSI Logic MegaRAID SAS 8408E跌落到第二位，LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP位列第三。

　　性能测试：RAID 5模式（Netbench部分）

　　NetBench 7.03 Ent_dm.tst测试脚本模拟的是企业级文件服务器应用，这项测试不但要求被测磁盘子系统具有较高的吞吐量还需要具备较高的IO处理能力。

　　测试结果显示，读取IO处理能力和写入IO处理能力比较平衡的LSI Logic MegaRAID SAS 8408E RAID卡和DELL PERC 5/i RAID卡明显的领先于写入IO处理能力偏低的LSI Logic MegaRAID SAS 8308ELP RAID卡，这再次说明了在读取、写入负载较重的文件服务器应用中，需要一个读写能力较为平衡的磁盘控制器。

　　IT168评测中心观点

　　我们通过对于来自3家硬盘厂商的5款不同的产品进行了较为全面的应用测试，不同的SAS硬盘在同LSI Logic 1068控制器配合使用时具有完全迥异的性能特性，这就要求用户在选购产品之前需要对于自己的应用有较为深入的认识，然后才能选择到适合自己的产品。我们的测试数据还显示，2.5英寸SAS硬盘虽然在硬件规格上同3.5英寸SAS硬盘非常的接近，但是其性能还是存在明显的差距的，希捷已经将其Savvio系列的硬盘转速提升到了15000RPM，想必可以较大幅度的提升此类产品的性能。

　　我们所测试的三款SAS RAID卡均来自LSI Logic——该厂商趁着SAS技术东风顺利的赶超了Adaptec，这一点从其产品的覆盖率上就可以看出。三款SAS RAID卡的配置都相当的高，特别是LSI Logic MegaRAID SAS 8408E、DELL PERC 5/i提供了平衡的读写能力。

　　内部信号干扰、信号扭曲、串扰以及有限的设备寻址能力使得原来占据统治地位的并行存储接口技术的应用受到越来越多的局限。基于串行技术的SAS接口技术全面继承了SCSI的可靠性和丰富的功能，提供了高达3Gbps的传输速率，支持全双工模式、并可利用宽端口提供更高的带宽；SAS体系的大大提升了寻址范围，每个SAS系统中最多可配置16000个设备，不但可以用于内部存储还可以连接外部存储系统，大大提升了扩展性；SAS设备支持点对点连接，可通过扩展器设备实现多个发起者设备的并发访问，通过支持双端口和针对目标设备的冗余路径大大提升了可靠性和可用性；更值得肯定的是SAS体系在硬件上和软件均与SATA设备兼容，可根据需要构建兼具性能和容量的分层存储体现，同时SAS还向下兼容SCSI软件和中间件，充分体现了该体系的灵活性。

　　主流的存储设备厂商均已经推出了应用SAS技术的产品，比如希捷、迈拓、富士通、日立都已经推出了SAS接口的硬盘产品，特别是希捷已经将SAS技术引入到了Cheetah和Saviio全系列产品中。两家主要的存储控制器厂商LSI Logic和Adaptec也都推出了支持SAS技术的产品，Vitesse虽然是刚刚涉足这一领域，但是其实力不容小觑，今后会借助于与Adaptec占据一定的市场份额。本文并没有介绍扩展器设备的发展状况，主要是因为目前我们IT168评测中心尚未实际接触此类设备，因此并不打算纸上谈兵，但是可以确认的是LSI、PMC Sierra、Vitesse都已经发布了各自的扩展器设备。总的来说，构建SAS生态体系所必需的设备均已经上市，这说明新的SAS规范已经得到了业界的普遍认同和支持。