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SAS硬盘基础作者：毛泽安工号：04739课程目的：通过对此胶片的学习，使员工对SAS技术及SAS硬盘有一个具体深入的了解，对SAS硬盘的前景和应用有更进一步的认识。主要内容一、浅谈SAS硬盘二、SAS硬盘的性能指标二、SAS硬盘的可靠性及其应用1、简述SAS技术2、SAS与其它接口技术的区别3、SAS硬盘的发展现状和前景一、浅谈SAS硬盘1、简述SAS技术SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA(SerialATA)硬盘的兼容性。SAS接口的相互连接基于以下三种传输协议：SSP:SerialSCSIProtocol;STP:SerialATATunneledProtocol;SMP:SerialManagerProtocolSAS硬盘接口（双端口）SAS硬盘是双端口设备，可以通过双端口连接线缆同时与两SASController相连接。SAS硬盘的接口定义如下：第一端口：第二端口SIGNDS8GNDS2RP+S9RS+S3RP-S10RS-S4GNDS11GNDS5TP+S12TS+S6TP-S13TS-S7GNDS14GNDP1、P2、P3：3.3V；P7、P8、P9：5V；P13、P14、P15、12V；P4、P5、P6、P10、P12：GND；P11：驱动状态指示灯，表示硬盘状态；其中P3、P7、P13预充电。SAS硬盘示图：SASSATA性能全双工半双工3.0Gb/Sec1.5Gb/Sec（一代）3.0Gb/Sec（二代）连接传输距离6m外部线缆传输距离1m的内部线缆端口双端口单端口用扩展器实现点对点连接点对点连接SAS用到了4根数据线，SATA用两根数据线，一收一发一对收发，是全双工模式传输模式通过SCSI报文传输通过SATA隧道协议（STP）传输驱动控制双主机控制磁盘单主机控制磁盘2、SAS与其它接口技术的区别SAS扩展技术：通常SASController只能出8对串行差分信号线，最多也只能对8个硬盘进行管理，要想实现对更多磁盘的管理，就需要采用扩展技术，主要是通过扩展芯片（PM8387）来实现，PM8387最多可扩展36对SAS差分信号，并且能过多级扩展。SAS接口信号的点对点连接SAS硬盘窄端口、宽端口SAS硬盘是双端口的，即端口包括两个PHY，出两个SAS接口，能同时与两个硬盘控制器相连，两个磁盘控制器能同时对一个SAS硬盘进行管理操作，也可以作为冗余备份，现在的存储产品主要实现后者的功能，提高可靠性。SCSI1)性能：传输速率达到了每秒320MB/秒；2)兼容性：与现有的Ultra2SCSI、Ultra160SCSI电缆连接兼容，并可同时安装于一条总线上，而不影响性能，最多支持15个设备；3)可靠性：通过提高检纠错能力增强了产品的可靠性。并且具有监控接口性能和最高可靠传输速率的能力。SCSI硬盘的机械部件为高工作负载而设计，能满足企业对硬盘随机存取的高要求，SCSI硬盘比IDE/ATA硬盘更适合随机IO频繁的应用。FC光纤通道可以采用铜轴电缆和光导纤维作为连接设备。1)可扩展性：最多可连接126个设备；2)性能：低CPU占用率；支持热插拔，在主机系统运行时就可安装或拆除光纤通道硬盘；高带宽，在适宜的环境下，光纤通道是现有产品中速度较快的；3)传输：连接距离大，连接距离远远超出其它同类产品，光纤传输能达到10KM，而其它产品的电缆传输距离只有10几米左右。四种硬盘接口3、SAS硬盘的发展现状和前景作为并行连接SCSI的后继技术，串行连接SCSI（SAS）专为满足高性能企业需求而设计，并实现与串行ATA（SATA）的互操作，为企业用户带来前所未有的灵活性和成本节约。第一代SAS的数据吞吐能力达到3Gbps，为了紧跟不断增长的微处理器速度和越来越高级的应用需求，其后续几代速度将逐级加大直至12Gbps。窄端口（一个端口只有一个PHY器件）允许单路串行链接，而宽端口（一个端口包括多个PHY器件）则支持多路链接，获得面向8路SAS或SATA目标的合计带宽，将总带宽提高到24Gbps。二、SAS硬盘的性能指标以下我们以希捷的SAS硬盘为例，来介绍SAS硬盘的一些基本性能指标。SAS硬盘（ST3146854SS）的内部基本特性：硬盘容量146.8GBytes读写磁头数8个磁道字节数471,916Byte盘面字节数18,351MByte盘面磁道数50,864Track每英寸磁道数85,000TPI内部速率685-1,142Mbits/sec硬盘转速15,000rpm平均潜伏时间2.0msec希捷各类型硬盘的指标希捷各类型硬盘的指标三、SAS硬盘的可靠性及其应用1、SAS硬盘的可靠性分析2、SAS硬盘的广泛应用硬盘的可靠性主要从两个方面来说：一方面是指SAS硬盘的出错率（ErrorRate）,另一方面是指硬盘的可靠性和服务寿命（基于希捷的SAS硬盘可靠性）。1)不可恢复性错误不可恢复性错误是指从SAS硬盘介子中恢复数据失败。不可恢复性错误只能在读操作中存在，但不是由读操作引起的，而是由于磁头/介质或写操作的问题引起。由同一种原因引起的多个不可恢复性数据错误看作是一个错误。2)可恢复性错误可恢复性错误是指SAS硬盘能自动检测并和修正错误的数据，而不需要用户干涉。1、SAS硬盘的可靠性分析3)寻道(Seek)错误寻道错误是指SAS硬盘驱动器驱动磁头到指定的磁道时出错。当最初寻道出错时，硬盘会自动启动修复程序进行修正，如果程序修正失败，则被认定为硬件错误。SAS硬盘的寻道错误指标要求小于10个错误/10*8Seek。4)接口错误接口错误是指SAS接口的接收器在获得由外部连接传送的数据时出错。这种错误一般被认定为是磁盘运行不一致、代码非法、同步数据丢失或循环冗余校验码出错。可靠性和服务寿命1)年故障率（AFR）SAS硬盘工作环境：上电工作8,760hours/peryear;平均拆卸250次/peryear；工作在正常电压范围；保证足够的冷却条件不适硬盘工作温度超标。在上述工作条件下，硬盘的年故障率不能超过0.62%。当硬盘短期工作在规定范围以外时，不会影响硬盘的AFR性能。2)预防维护SAS硬盘不需要任何的预防维护程序。3)硬盘热插拔工作条件：当SAS硬盘上电或热插拔时，在与外部接口通信之前硬盘首先运行自检程序，只有自检成功后，硬盘开始发送重新链接信号，与其连接的设备必须相应重新链接信号，然后才能开始通信。要是链接失败了，硬盘会每秒发起一个重新链接信号，此信号在SAS硬盘的两个端口portA/portB之中随机输出。如果SAS硬盘自检失败，就不会有重新链接信号。注意：只有SAS硬盘电动机完全停止后，才能移动硬盘或改动操作平面（其它硬盘也是如此）。可靠性和服务寿命4)自我监控分析、报告技术(SMART)自我监控分析、报告技术（Self-MonitoringAnanysisReportingTechnology）可以分析SAS硬盘失败原因，并给出足够的失败告警。告警条件：磁盘内每种特性都有一个失败历史计数器，发现一个不可接受错误时，计数器加1，发现一个可接受错误时，计数器减1，当计数器满时，才会告警。可靠性和服务寿命5)温度监控器告警条件：SAS硬盘通过内部的温度传感器来监控硬盘的温度，当温度超过了硬盘所能承受的极限值（不同型号的SAS硬盘有所不同）或者超过用户的指定值时，就会产生告警信号，并同时保存自我监控分析、报告的数据，最终通过硬盘接口发送告警信号给其他设备。监控周期：温度检测在硬盘上电时刻以及上电后每隔10分钟操作一次。可靠性和服务寿命6）硬盘自检（DST）工作条件：SAS硬盘开始自检时要求电动机稳定匀速旋转、磁头运行在磁道上、磁盘驱动器能够从磁盘正确的读取配置表格信息。满足上述条件后，硬盘自检程序才能正常检测。下列情况为自检诊断失败：寻道错误，并且修正无效；磁道跟踪器出错，并且修正无效；磁盘读出错，并且修正无效；磁盘写出错，并且修正无效。注意：可恢复性错误不会产生诊断失败告警。可靠性和服务寿命7)产品质量保证书每一厂家的硬盘都会有相应的产品质量保证书。质量保障条件：以希捷的SAS硬盘为例，其产品质量保证书保证任何一款产品在正常使用下，由于材料、工艺或配件不匹配引起的产品功能失效，厂家包换，但退货时要保证原有的包装，否则厂家不予接受。以上七个方面的可靠性保证，确保SAS硬盘的正常工作，或是在硬盘出错的情况下能及时的修复，在不能修复的情况下及时告警，让用户能在第一时间发现错误，为解决问题提供原始依据合赢得时间，以此保证硬盘的最大可靠性能。可靠性和服务寿命SAS硬盘除了具有以上这些可靠特性之外，还具有一般硬盘的物理可靠性能。硬盘物理故障一般都是由于硬盘自身的机械零件或电子元器件损坏、剧烈的震动、频繁开关机、电路短路、供电电压不稳定等所引发的故障。物理故障大致有以下几种模式：磁头与磁盘碰撞而形成的坏道；电机损坏；磁头耗损；电路板损坏；盘片或电机位移；上电总时间、启动/关闭次数超标（直接影响寿命）；硬盘元器件因发热或使用时间长老化引起的故障；底盘变形；因工艺原因导致污染物飞溅到磁表面。存储设备的反应速度，除了各环节间的配合与操作系统的影响之外，硬盘的反应速度最为关键。企业级的工作站或存储设备，一般都采用FC或SCSI硬盘作为其存储媒体。但是随着SCSI硬盘在扩增性上的限制，SAS硬盘展露头角。服务器厂商也有越来越多采用SAS硬盘作为内部的存储媒体。回顾串行磁盘技术的发展历史，从光纤通道，到SATA，再到SAS，几种技术各有所长。光纤通道是最早出现的串行化存储技术，可以满足高性能、高可靠和高扩展性的存储需要，但是价格居高不下；SATA硬盘成本低，但主要是用于近线存储和非关键性应用，毕竟在性能等方面差强人意；SAS最全面，可以支持SAS和SATA磁盘，很方便地满足不同性价比的存储需求，是具有高性能、高可靠和高扩展性的解决方案。由此可知SAS硬盘有着光明的发展前景。2、SAS硬盘的广泛应用SAS硬盘的主要应用场合工作站、服务器、大型机、超大型计算机，1,000人以下的电子邮件系统，或者规模不大的ERP、CRM系统，中小企业网。而大型的ERP、CRM系统，或是在线实时交易系统等，因为传输量大，反应速度需要实时快速，还是应当采用更高端的光纤信道硬盘比较合理，当然还要考虑到实际情况，如实际业务、性价比等等，不能一概而论。谢谢!