STA
剛剛到來的2024年,恰好是SAS(Serial attached SCSI)介面問世的20周年。直到10年前,SAS都是企業儲存應用首選的I/O介面,幾乎統一了伺服器與儲存設備的內、外接儲存介面規格,從SSD到機械式硬碟,以至外接擴充儲存設備的連接,都是採用SAS介面。
但隨著固態儲存應用的迅速進展,追求高效能的SSD與外接儲存應用,在這10年來紛紛轉向採用效率更高的NVMe與NVMe-oF傳輸介面,也大大擠壓SAS介面的應用範圍。
到了現在,SAS介面的陣地只剩下機械式硬碟、低階SSD,以及容量取向的外接儲存應用。而這樣的情勢,也影響SAS介面的下一步發展。
目前SAS介面的主流仍是2013年完成制定的SAS-3,即12G SAS,最新規格則是2017年制訂的SAS-4,也就是24G SAS。依照STA原本的路線圖,下一步的發展應該是頻寬加倍的SAS-5,即48G SAS。
但負責制定與推廣SAS規格的SCSI貿易協會(SCSI Trade Association,STA),日前提出有異於以往的發展規畫,表示不再發展原定的48G SAS,而將改推現有24G規格的增強版,稱為「24G+」(24G Plus),以因應當前實際應用環境的需求。
推廣艱難的24G SAS規格
SAS-4規格的實際傳輸率是22.5Gbs,不過仍通稱為24G SAS,透過採用損耗更少的128b/150b編碼,比上一代的SAS-3(採用8/10b編碼),可提供高出一倍的實際傳輸能力。
在SAS介面過去20年來的發展,SAS-4可說是推廣最艱難的一代。相較於上一代的SAS-3,在2013年完成規格制訂後,2015年就已形成完整的應用環境,從SSD、硬碟等儲存裝置、到板卡、伺服器與儲存陣列,都已普遍支援SAS-3。
而到了SAS-4,雖然早在2017年便宣布完成規格制定(正式通過是在2019年初),但由於面臨NVMe的競爭,應用普及的速度遠遠慢於上一代的SAS-3。
對於高效能取向的儲存應用來說,NVMe顯然更具吸引力;而對於非效能取向的中、低階儲存裝置來說,既有的SAS-3規格便足以滿足要求,而無須升級到SAS-4。這也導致IT環境引進SAS-4的驅動力大為下降,影響SAS-4的實用化速度與推廣普及。
2019年中,第一批SAS-4的基本元件(擴展器與控制器)問世,然後在2020年中,第1款採用24G SAS的SSD產品推出。直到今日,距離SAS-4的推出已過了6年多,但支援的儲存產品仍十分有限。
目前只有少數幾款SSD支援24G SAS規格,包括Kioxia(鎧俠)的PM6與PM7,以及三星的PM1653,另外還有幾款HBA卡與RAID卡支援24G SAS規格,例如Broadcom的9600系列HBA卡,以及Microchip旗下的Adaptec SmartRAID 3200、SmartHBA 2200與HBA 1200系列等,基本上都是屬於內接儲存應用。而在企業級外部儲存裝置的應用方面,目前24G SAS尚無具體進展。
下一代SAS介面新方向:24G+
24G SAS推廣艱難的現實,也影響到SAS介面下一步的發展。
依照STA協會原有的路線圖,在24G SAS之後的下一代,理應是頻寬加倍的48G SAS,然而目前情況已有變化。
在去年11月底於倫敦舉行的A3 Communications Technology Live!活動中,STA主席Cameron Brett介紹當前SAS介面新的發展路線圖,其中下一代的SAS介面竟然不再是48G SAS,而以既有24G SAS的強化版本:「24G+ SAS」取代。
面對與會者質疑, Brett直接了當表示,不發展48G SAS,是因為伺服器用戶與OEM廠商們並不想要這種新一代規格,有高效能需求的會去採用NVMe。Brett表示,如果導入新的48G SAS,將會牽涉到背板等相關元件的重新開發與測試,相對的,直接採用現成的NVMe,將是獲得高效能更簡單的解決辦法。
也就是說,面對NVMe的競爭,更高頻寬的SAS介面,如48G SAS,對用戶已經沒有吸引力,因而STA不再試圖讓SAS與NVMe競爭效能。例如Brett便指出,儘管透過匯聚4通道(lane)的4埠介面,將能讓SAS具備與NVMe競爭的傳輸效能,但這涉及相關元件的重新設計與測試,不如直接採用現成的NVMe有效益。
Brett認為,SAS介面應該走向與NVMe不同的應用路線,將NVMe視為針對快閃儲存裝置最佳化的介面,而SAS介面則是對機械式硬碟最佳化。
因而下一代的24G+ SAS介面,不再追求頻寬規格的增長,而是沿用現有24G SAS介面的實體層,但將強化傳輸協定的上層規範。
依照Brett公布的圖表,24G+ SAS規格將在2024年中以後完成制定,在2025到2026年左右進入終端用戶產品。目前24G+ SAS確定導入的新功能包括:指令時間限制(Command Duration Limits)、格式預期預設(Format Wish Presets),以及邏輯減量(Logical Depopulation),正在考慮引進的功能包括:衰減(Attenuation),每個I/O的Key、擴大保護資訊領域(Protection Information Field),以及增強裝置連接優先順序的公平性(Fairness)等。
揚長避短的路線調整
就我們來看,STA調整SAS介面發展路線,在現有的24G SAS之後,不再推動48G SAS,改推24G+的做法,這種放棄原本每一世代新規格提高一倍傳輸速率的傳統,可算是揚長避短的策略。
事實上,面對NVMe的壓力,要提高SAS的效能與NVMe競爭,是費時費力,又徒勞無功的做法。受到SAS架構先天延遲較大的限制,即便將傳輸頻寬提高到48G甚至96G,也不足以在效能方面與NVMe競爭。
相較於NVMe,SAS的優勢在於大規模擴展能力、可靠性、成本,以及過去20年來累積的龐大、成熟應用生態環境。
而STA正是體認到此點。繼續提高SAS介面的傳輸速率,不僅無助於改善SAS的劣勢,對用戶也缺乏吸引力,因而在下一代SAS規格的發展上,便乾脆改弦易轍,放棄原有提高傳輸率路線的48G SAS,改走提高可靠性、安全性與效率路線的24G+。
另一方面,24G+沿用既有24G SAS實體層的作法,也能利用已逐步成熟的24G SAS應用環境,降低開發與導入成本,因而獲得用戶青睞的可能性,也遠高於原本的48G SAS路線。
下圖為2018年版的SAS介面發展路線圖,上圖為2023年11月透露的最新SAS介面發展路線圖,可以發現,原本接在現有24G SAS之後的下一代規格48G SAS,已經被24G+ SAS取代,不再採取每一世代都提高一倍傳輸速率的傳統規劃。
圖片來源:SCSI Trade Association
熱門新聞
2024-12-08
2024-12-08
2024-12-08
2024-11-29