技術分析：儲存系統-SCSI規格的發展

從Ultra320走向Serial Attached SCSI

這些年來，SCSI一直都是高階儲存系統的主要介面規格，擁有遠較ATA為高的市場定位。正如同SATA，SCSI規格亦不能免俗，開始從平行走向序列式介面，這就是Serial Attached SCSI（SAS）。Ultra640和Ultra1280大勢已去

去年3月，SCSI商業協會（SCSITA，SCSI Trade Association）進行投票，決議停止Ultra640 SCSI的發展，全力推動SAS成為Ultra320的後繼規格，同時ANSI中負責SCSI規格的T10審議委員會也將Ultra640從既定時程表中予以移除。這意味著，Parallel SCSI的發展正式走向了終點，而預定中對應SPI-5（SCSI Parallel Interface）的Ultra640以及SPI-6的Ultra1280，從此就成為供後人憑吊的歷史陳跡。

由於平行匯流排在提升資料傳輸率上會遭遇眾多技術上的限制、如時脈信號偏移（Clock Skew）和串音（Cross Talk）等狀況，以及面臨連接眾多高速裝置的環境下會有頻寬不足的問題，序列式匯流排以及點對點的拓撲架構，自然就成為技術上的趨勢。雖然Ultra320已經導入了眾多技術上的改進，尤其在AAF等訊號補正技術上耗費不少心力，但是邁向Ultra640依然是極為困難的工作，這些都是因為平行介面的種種限制。在這些背景下，SCSI自然必須走向序列化介面。另外，由於SCSI的應用多為連接大量裝置的環境，點對點的拓撲架構，就可以大幅提升多工作業下的效率。與SATA兼容並蓄的SAS

由於SAS工作小組剛成立時，SATA規格已經進入了發展階段，所以SAS就順理成章的引進其成果，採用相同的實體傳輸媒介，但是卻跳過SATA第一代的150MB/s，直接採用第二代300MB/s的規格。在未來的SAS 2.0，理論頻寬將提升至600MB/s。另外，除了排線及接頭相同，SAS更進一步的達成與SATA的通訊協定相容性，透過STP（SAS Tunneling Protocol）通訊協定，SATA裝置可與SAS混合使用，兩者同時存在於同一個儲存系統中。根據SCSITA的看法，需要著高度效能及可靠性需求的應用，就採用效能及規格較好的SAS硬碟，而不需要效能卻需要高容量的需求，就使用高容量且較便宜的SATA硬碟，大幅提升儲存系統規畫的彈性，降低整體成本。

由於SCSI通訊協定就已經支援全雙工傳輸模式，所以SAS所採用的SSP（Serial SCSI Protocol）通訊協定就可直接發揮點對點實體接線、傳送接收線路獨立所賦予的潛力，而SATA受限於昔日ATA通訊的限制，在AHCI規格及支援驅動程式普及前，均無法做到此點。換言之，SAS可達成600MB/s的全雙工理論傳輸頻寬。

SAS在頻寬的擴充性亦遠勝於SATA，可透過多組線路並連（Wide Port）達成更高的頻寬。所以，這也意味著無論是單一硬碟或是外部的擴張器（Expander），都可透過實作多組實體連接埠進行頻寬聚集（Bandwidth Aggregation）提升頻寬。如果SAS控制卡上擁有8組實體接頭，而且均共用相同的SAS位址，就可達成半雙工2400MB/s、全雙工4800MB/s的理論尖峰頻寬。HP目前已經提出對應SAS 1.1的4x內接用背板接頭規格。SAS直接沿用InfiniBand的4x接頭及線路做為外接設備連接（Box-to-Box）規格，可視需求選擇1至4條線路。值得注意的是，目前SAS硬碟均有2組連接埠，卻各自有獨立的SAS位址，所以並不能作為頻寬聚集之用，但可分別接續至不同的控制卡或擴張器，實作主控器或實體線路發生錯誤時的備援機制。事實上，對單臺硬碟機而言，實作頻寬聚集並無明顯用處，這種設計是非常合理的。

為了大幅擴充裝置支援數量，和SATA II的Port Multiplier類似，SAS定義了Expander做為擴充裝置數量的標準設備、分為直接連接裝置最高128個的Edge Expander及連接最多128個Edge Expander的Fanout Expander，單一SAS網域（Domain）最多可支援16256個裝置，也在傳輸層定義了SMP（SAS Management Protocol）通訊協定做為實作管理機能之用。另外，除了可以將SATA硬碟接續至Expander外，亦可透過STP/SATA橋接器（Bridge）連接另一個由SATA裝置所組成的網域。值得注意的是，單一SAS裝置（如控制卡）可以橫跨不同的網域，這對實作線路及裝置備援機制有著相當的助益。

依據SCSITA的計畫時程，2003年第一季已經完成SAS 1.0規格的定案，2003年底開始進行產品交差相容性測試，今年上半年各廠商將陸續推出產品。SAS 1.1規格將改進磁帶機之類的裝置發生傳輸錯誤的回復效率。為了提升SAS和SATA的相容性，SAS和SATA工作小組進行更密切的合作，SAS 2.0也將可能與SATA III同步發展。SCSI是否可以繼續保有利基？

很明顯的，SAS的功能性和擴充性遠遠強過SATA II。不過，這也代表著，SATA規格大幅強化後所帶給SCSI的巨大壓力，必須選擇「先相容再擴充」的路線，也不得不持續往更高階的市場發展。這樣就產生了一個問題：是否這代表SAS將與Fibre Channel正面競爭？SCSITA認為Fibre Channel依然有眾多規格上的優勢，和SAS並不會有所衝突。但是，這是否意味著SCSI的市場將會同時遭受ATA和Fibre Channel的「夾殺」而越來越小？另外，SAS是否可以順利的接收現有的Parallel SCSI市場？這些都是問號。

當然，換個角度來看，實際上的情況並不如想像中的悲觀。首先，目前大多數硬碟機廠商均同時擁有ATA及SCSI產品線，自然也會在產品設計上做出明顯的區隔。另外，將SCSI產品與高品質形象畫上等號的觀念長期深植人心，真正需要高效能及高可靠度的應用，企業用戶並不見得會在額外的付出成本上斤斤計較。不過，目前已經有某些硬碟機廠商已經完全放棄SCSI產品線，以「將SCSI等級的高規格」引進ATA市場，企圖藉此打入高階企業應用。在未來，如果SCSI市場真的越來越小，是否會有其它的廠商走上類似的市場策略？

自從Shugart公司（後來的Seagate）在1979年發展SASI（Shugart Associates Systems Interface）介面規格、後來在1986年正式成為ANSI認可的SCSI-1標準後，至今已經超過了20個寒暑。從平行走向序列式介面，是否將可以為SCSI帶來下一個20年？這就有待時間來證明了。文⊙劉人豪