SAS作为一种萌芽结构

SAS 是并行 SCSI 接口的演进后续。与串行 ATA （SATA）、光纤通道和其他用于存储的串行技术一样，SAS 最初被设想为仅作为一种点对点驱动器连接机制，但它已经变得更多。在其最简单的配置中，SAS 在主机控制器和一些目标之间提供物理连接。

随着标准的发展，OEM 显然需要更强大的扩展连接结构来支持大型存储拓扑。于是，膨胀机的概念诞生了。与光纤通道交换机一样，扩展器提供了一个交换矩阵，用于将多个设备与 SAS 域连接，例如主机控制器（启动器）、硬盘驱动器（目标）和其他扩展器。

可以通过扩展级联和不同的连接路由机制（包括直接、减法和表路由）构建单个域中多达 16，384 个设备的大型拓扑。图 2 说明了使用扩展器的大型 SAS 拓扑。

扩展器类型

规范定义的两种类型的 SAS 扩展器包括边缘扩展器和扇出扩展器。每种类型都提供了将多个目标连接到单个主机或多个主机（一次一个连接）所需的连接机制。两者都有共同和独特的属性，最大的区别是给定类型是否可以以级联方式使用。虽然扇出扩展器可以级联，但边缘扩展器的级联能力有限。

一般来说，边缘扩展器最适合那些成本是重要考虑因素并且存储可扩展性要求受到限制的设计。借助 SAS 固有的扩展器构建块，下一步将 SAS 定义为结构是该技术的合理进步。

网络互连或结构的构成

松散地定义，结构是计算、网络或存储设备上的通路，它提供芯片到芯片、适配器到适配器或设备到设备的连接，用于在计算中传输信息、网络或存储系统/子系统。本质上，Fabric 是一种交换机或协作交换设施，很像扩展器。一个结构可以被视为一个网络，反之亦然，至少是一个有限的网络。

SAS 可能会成为一种结构；但是，作为一种点对点协议，它最初并非旨在成为一种存储网络技术。SAS 很可能需要以下新功能才能发挥结构或互连技术的作用。

面向连接的传输

SAS 是一种面向连接的协议，这意味着两个 SAS 设备之间必须存在连接，才能进行数据传输。通过改进 SAS 协议以支持无连接但可靠的传输方案，可以避免链路利用率低、长途传输性能差和 SATA/STP 主机饥饿/锁定的问题。

物理连接增强

与支持网络的对应光纤通道不同，SAS 目前没有光学接口。对于大多数数据中心内部连接（机架到机架、机架到机架或盒到盒），标准的四宽 SAS 电缆绰绰有余。为了支持更远的距离，必须定义用于 SAS 的光学接口及其异常的越界信令。

路由和地址虚拟化

SAS 中的路由结构最初设计时考虑了直接连接和有限的拓扑大小。今天的顶级（扇出）扩展器需要完全了解其连接的域，从而限制了存储系统的有效大小。通过添加路由汇总功能，域中的任何扩展器都不需要维护整个域的知识，从而允许构建任意大尺寸的拓扑。

同样，有效路由也需要地址虚拟化方案。每个 SAS 设备都有一组硬编码地址（SAS 地址），用于向系统的其余部分标识该设备。这些地址要么在工厂烧录，要么在系统启动时由固件分配。必须建立一种机制，允许 OEM 将这些物理地址重新映射到更逻辑的地址。地址解析协议将为将硬件地址映射到虚拟地址提供基础。

智能扩展器

如今，SAS 扩展器本质上是具有大量支持逻辑的电路交换机，用于在 SAS 启动器和 SAS 目标之间建立连接。大多数实现都基于直通类型架构，这意味着它不提供任何带有路由协议数据单元 （PDU） 的帧的缓冲。由于扩展器是制造 SAS 结构交换机的逻辑基础，因此以下讨论中描述的架构类型可以使 SAS 扩展器技术发展成为未来的首选结构。

构建交换机

Fabric 交换机有许多不同的尺寸和风格。松散地定义，结构交换机是流量导向器，根据某些标准组合将 PDU 从输入端口路由到输出端口。交换机还必须解决由于 PDU 同时到达公共输出端口而导致的任何争用。

大多数交换机基于多种内部架构之一：共享内存、共享总线（也称为共享介质）、交叉点矩阵和环。尽管有所有相似之处，但底层架构主要基于它们的缓冲区（队列）服务策略而相互区分。

无论采用何种架构，SAS 交换机（如扩展器）最终都将包含图 3 中所示的以下关键元素。

连接管理器

使用直接、减法或表路由将连接请求中的目标 SAS 地址映射到目标 PHY

根据 SAS 规则仲裁和分配或拒绝连接请求的路径资源以进行仲裁和路径恢复

配置连接路由器

连接路由器

在连接管理器配置的 PHY 对（启动器和目标）之间路由信号

提供支持连接所需的路由资源

广播处理器

将拓扑消息路由到适当的设备（例如，拓扑更改）

设备接口

为内部和外部组件提供物理层设备接口

在 PHY 之间仲裁和路由帧

为辅助 I/O（例如，10/100 以太网、通用 I/O 等）提供物理和链路层连接

SAS 进步的关键创新

通过改进现有的扩展器构建块、添加光学接口以及在可靠、无连接传输、路由汇总和地址虚拟化等关键领域增强传输协议，SAS 可以并且将会发展。

存储和存储网络的未来取决于 SAN 和网络附加存储架构的发展、存储的分布模型以及透明协议通信技术的进步。与任何新技术开发一样，无论是革命性的还是进化性的，一种尺寸永远不会适合所有人。互补技术将针对不同的细分市场，适当的解决方案将因应用程序、连接要求、可扩展性、性能和价格敏感度而异。只有时间才能证明这对于 SAS 作为存储网络技术的未来意味着什么。

审核编辑：郭婷