如何提升磁盤IO速度之SAS RAID卡介紹篇

服務器產品的性能，一直以來都是廠商和用戶所關心的問題。如何讓服務器保持一個較低的價格得到更高的性能，同時還要讓服務器的功耗保持不變或者更低，這些都成為廠商將自己的產品不斷更新的動力。英特爾作為IT業(yè)界的領軍企業(yè)，在性能與功耗方面一直在做著表率，可以看到他們首先將處理器制程工藝升級到45納米，在保持功耗不變的同時提高了處理器每瓦的性能。其實，不僅在處理器領域英特爾有著先進的技術，在存儲和磁盤陣列領域英特爾也同樣為提升性能、節(jié)省功耗做著自己的貢獻，像我們了解到的服務器幾乎都會用到存儲，而企業(yè)及存儲往往不會像民用級那樣簡單，他們都會需要RAID組成磁盤陣列來保障服務器長期不間斷的運行穩(wěn)定。本文將給大家介紹一些市場主流基于英特爾處理器芯片的SAS RAID卡產品。

英特爾IOP33x處理器

　　陣列卡自然離不開處理器，我們叫做控制芯片，在介紹SAS RAID卡之前我們先給大家介紹一下英特爾的IOP33x和34x系列處理器。

　　在IOP33x系列中，我們將重點介紹英特爾IOP333處理器，該處理器是基于英特爾XScale技術的高性能I/O處理器，融合了英特爾超級流水線RISC技術、7級整數(shù)/8 級內存超級流水線內核、32K字節(jié)數(shù)據(jù)和指令高速緩存、以及高達800MHz的運行頻率。同時也是一款用于主板和I/O密集型存儲、網(wǎng)絡以及通信應用上RAID的高度集成的I/O片上系統(tǒng)。

　　結構圖

　　IOP333不僅具有高性能內部總線，還有雙端口內存控制器、PCI Express和PCI-X橋接、針對智能RAID 6進行優(yōu)化的應用加速器，以及改進的中斷控制器，可提供高性能、高集成的處理器解決方案。其應用對象包括：板上 RAID 和基于 PCI Express 主機的適配卡(如 RAID 卡、iSCSI 卡、FC 卡、安全 SSL 網(wǎng)卡等)，以及許多其它在帶有集成 PCI Express 接口的芯片處理器上要求高集成、高性能系統(tǒng)的智能I/O應用。

　　除此之外，IOP333還兼容上一代Xscale微體系結構處理器，如IOP322 處理器、英特爾IOP331處理器、英特爾IOP321 I/O 處理器和其它基于ARM的設備，可簡化現(xiàn)有設計的代碼移植。它支持ARMv5TE指令集，不包括浮點運算指令。其內部總線運行頻率為 333 MHz，并提供高達 2.7 GB/秒的內部帶寬。

 

早在06年秋季的IDF大會上，英特爾就展示了新一代的IOP34x家族，可想而知IOP 33x家族更加久遠。這代存儲處理器整合了先進的數(shù)據(jù)保護、基于硬件的RAID 5/6(獨立磁盤冗余陣列)、多個高性能的英特爾XScale處理器核心，并針對服務器直連和外部存儲產品，在處理器和控制器中支持高速串行連接SCSI(SAS)和串行ATA(SATA)接口。開發(fā)人員將這些靈活的、引腳兼容的處理器設計到他們的存儲解決方案中，可以獲得節(jié)省工程投資、被驗證的互操作性、更低的系統(tǒng)成本和加速產品上市時間(time-to-market)等益處。

　　新一代的IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，單核心英特爾IOP341 I/O處理器和雙核心英特爾IOP342 I/O處理器既可用外部存儲，也可用于要求高性能的嵌入式系統(tǒng)。代號Chevelon的IOP342中兩個核心可以實現(xiàn)功能性分離，當要求用一個處理器執(zhí)行兩個獨立的應用時，這是十分理想的選擇，用戶可用它對不同類型解決方案的性能進行優(yōu)化和調整。

　　作為這一靈活的存儲產品家族的一部分，IOP348將SAS RAID帶入主流應用，使得不同規(guī)模的企業(yè)均可從其存儲保護、高性能和低功耗的特性中受益。IOP348早在一兩年前便以“Sunrise Lake”的代號而聞名，這款存儲SoC(system-on-a-chip，片上系統(tǒng))將一個I/O處理器與SAS/SATA I/O控制器整合到一起，結合了RAID和SAS技術，為內部和外部的存儲產品帶來了全新水平的存儲性能。

　　制造SAS RAID卡的廠商有很多，但主流可以數(shù)清楚的最多超不過三家，像我們知道的LSI、Adaptec基本已經壟斷了市場，首先我們先給大家介紹一下Adaptec。

 

Adaptec公司1981年成立，總部位于加州Milpitas市，主要業(yè)務是計算機與網(wǎng)絡之間數(shù)據(jù)傳輸設計制造軟硬件產品。擁有25年成功打造最新存儲技術，并將這些技術轉化為軟硬件結合的解決方案，以適宜的成本、簡單易用的方式為不同行業(yè)、不同規(guī)模的企業(yè)所應用的成功經驗和良好聲譽。如今，Adaptec成為業(yè)內能夠提供最全面存儲解決方案的企業(yè)之一，從芯片到內部主機總線適配器，從RAID控制器到外部存儲局域網(wǎng)(SAN)、基于以太網(wǎng)的iSCSI SAN(IP SAN)、網(wǎng)絡連接存儲(NAS)，以及能夠提升存儲功能和價值的軟件。 #p#page_title#e#

　　Adaptec logo

　　Adaptec公司推出的SAS RAID產品主要以產品型號的大小來定位產品，以起始段為準標號越高則定為也就越高。目前Adaptec主要有16款SAS RAID產品，分別是：Adaptec RAID 52445、Adaptec RAID 51645、Adaptec RAID 51245、Adaptec RAID 5805、Adaptec RAID 5445、Adaptec RAID 5405、Adaptec RAID 5085、Adaptec RAID 2405、Adaptec RAID 2045、SAS-3160531205308538053405，以及早期的4805和4800產品。

　　早期的SCSI RAID 4805SAS

　　Adaptec串行連接4805SAS PCI-Express卡是一款8端口控制器，支持SAS、SATA或SATA II 硬盤。它通過Adaptec RAID Code(ARC)提供標準的RAID 0、1、5、10和50功能，并配備了可選Adaptec熱備空間(RAID 5EE)、條帶化鏡像(RAID 1E)、雙硬盤故障保護(RAID 6, 60)、快照備份、Copyback熱備等高級數(shù)據(jù)保護套件。該卡配置128MB帶ECC保護的DDR DRAM高速緩存和一個可選的電池備份單元。4805和4800的主要區(qū)別是在于4805SAS是采用PCI-Express接口，而4800SAS則采用PCI-X接口。

入門級的2系列產品

　　Adaptec 2系列RAID控制卡專為提供頂級經濟有效型解決方案而設計，滿足不斷增長的數(shù)據(jù)存儲訪問及擴展需要。該系列控制卡裝備了128MB DDR2緩存，用戶可通過SAS擴展器連接多達128臺 SATA/SAS I/O設備，包括硬盤或磁帶機。 2系列產品采用最新的PCIe接入技術，提供最全面的操作系統(tǒng)支持，包括嵌入式開源Linux驅動和業(yè)內公認的兼容性支持。

　　2405陣列卡

　　2系列控制卡包含3款產品：Adaptec RAID 2405 套件(US0)，提供4個內部端口； Adaptec 2405單件(US5)，提供4個內部端口； Adaptec 2045 單件(US0)，提供4個外部端口。Adaptec 2系列套件中配套一根扇出電纜。

中高端的Adaptec RAID 5805

　　這款5805控制卡是Adaptec在今年三月份推出了新的5系SAS/SATA Raid卡，Adaptec 5805裝備了IOP 348處理器，主頻是1.2GHz Dual Core RAID on Chip (ROC), 接口也全面使用了PCI-E x8來增加帶寬, 達到每秒超過250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度，同時提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫熱備(Copyback Hot Spare)等眾多RAID功能。

　　這款Adaptec RAID 5805帶8個內部端口的小尺寸Unified Serial RAID控制卡，性能出眾，擴展能力強，提供高級數(shù)據(jù)保護功能，是定位于企業(yè)級應用的一款SAS接口產品，主要適合：DAS、SAN、NAS和在線事務處理(OTLP)、web、數(shù)字監(jiān)控和流媒體應用等應用。

高端的Adaptec RAID 52445

　　Adaptec RAID 52445同樣配有英特爾IOP 348處理器雙核RAID on Chip (ROC)、最新的x8 PCI-Express連接和512MB DDR2高速緩存，達到每秒超過250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度。該卡擁有24個內部端口和4個外部端口，可通過SAS擴展器接入最多256塊SATA/SAS硬盤。

　　Adaptec RAID 52445

　　作為首款超高端口數(shù)量控制卡，其靈活性之強可完全按您的商業(yè)需求個性配置。Adaptec RAID 52445裝有Adaptec RAID Code (ARC)，提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫熱備(Copyback Hot Spare)等眾多RAID功能，是帶寬密集型應用的理想選擇。

LSI相信大家都并不陌生，這家公司一直是SAS技術的忠實擁護者。該公司成立于1981年, 總部位于美國加州的跨國公司, 1983年在美國NASDAQ上市，2005年的營業(yè)額約為20億美金。LSI在全球50多個國家和地區(qū)設有分公司或辦事處，1998年在中國成立設計中心。LSI為市場上頂級的存儲和消費電子產品提供領先的存儲、消費電子產品技術。目前，LSI正在領導SAS控制器芯片和4 Gb/s光纖通道OEM存儲系統(tǒng)市場。針對OEM存儲和SAN基礎設施應用市場，LSI8.5 Gb/s串行器/解串器(serializer/deserializer，SerDes)接收器內核，再次創(chuàng)下一個行業(yè)里程碑。

　　LSI Logic Logo

　　LSI Logic的SAS RAID卡的產品線非常豐富，從產品線上可以分為入門型、經濟型和功能型。 #p#page_title#e#

入門型：MegaRAID SAS 8208ELP、MegaRAID SAS 8208XLP、MegaRAID SAS 8204ELP、MegaRAID SAS 8204XLP。

經濟型：MegaRAID SAS 84016E、MegaRAID SAS 8704ELP、MegaRAID SAS 8708ELP、MegaRAID SAS 8300XLP、MegaRAID SAS 8704EM2、MegaRAID SAS 8708EM2。

功能型：MegaRAID SAS 8408E、MegaRAID SAS 8480E、MegaRAID SAS 8344ELP、MegaRAID SAS 8888ELP、MegaRAID SAS 8880EM2

　　從產品命名規(guī)則上來看我們很容易看清楚產品的定位及規(guī)格，數(shù)字組合數(shù)越高則產品的定位及檔次也就越高，8888ELP則是最高端產品。ELP代表設備采用PCI-E接口，XLP代表設備采用PCI-X接口，以4和8作為數(shù)字組合后綴表示的是4個或8個接口。

　　此外，LSI還生產過MegaRAID SAS 8308ELP、8344ELP、8408E、8480E等產品。

　　早期的MegaRAID SAS 8308ELP

　　半高MegaRAID SAS 8308ELP滿足了高密度架裝底盤環(huán)境下對RAID不斷增長的需求。這一八端口MegaRAID SAS 8308ELP采用Intel IOP333 I/O處理器，支持SAS和SATA II驅動器，提供了更大的使用靈活性，通過SAS擴展器可支持16個設備，提供了高達3Gb/s每端口的數(shù)據(jù)傳送率，PCI Express主機接口，128M DDR SDRAM，一個高性能I/O處理器，遠程電池備份支持，帶來了企業(yè)級應用所需的性能和實用性。附加的高實用性能包括支持所有關鍵RAID level，在線容量擴展(OCE)，RAID級升級(RLM)和巡航讀取。

入門級的MegaRAID SAS 8208ELP

　　MegaRAID SAS 8208ELP是一款八端口產品，該產品基于LSI率先上市的SAS芯片技術和經驗證的MegaRAID技術，為需要高性能和可靠數(shù)據(jù)保護的中低端PCI-Express服務器和工作站環(huán)境提供低成本RAID 5解決方案。通過支持SAS和SATA II硬盤驅動器，客戶現(xiàn)在能夠用SAS/SATA適配器定制系統(tǒng)配置，支持低成本SATA硬盤和高性能SAS硬盤之間進行任意組合。

經濟型的MegaRAID SAS 8708ELP

　　8708ELP

　　LSI SAS 8708ELP是LSI的第二代SAS/SATA RAID產品，專門針對入門級服務器和小型辦公室環(huán)境提供低成本然而功能強大的內部RAID解決方案。MegaRAID SAS 8708ELP適配器采用LSISAS1078芯片，強大的I/O存儲引擎，可透明執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)檢驗和恢復任務。半高PCI適配器提供在兩個SFF8087迷你多線連接器上的八個內部3Gb/s串行SCSI端口，256MB DDR II寫緩存和PCI Express主機接口。8708ELP同時支持SAS擴展器和SATA本地命令隊列，RAID 0，1，5，6可擴展到10，50，60等陣列功能。

功能型的MegaRAID SAS 8408E

　　MegaRAID SAS 8408E

　　MegaRAID SAS 8408E是LSI Logic公司首個推向市場的8端口串行SCSI(SAS)RAID解決方案產品，8408E為SAS驅動器、SATA II驅動器或者兩種驅動器的任意組合提供了RAID0、1、5、6、10、50及60高級容錯能力，最多可以支持32個物理硬盤。另外，此適配器支持256MB DDRII SDRAM用于數(shù)據(jù)緩存，并且支持智能便攜式電池備份模塊(iTBBU)，可在72小時完全斷電事故下保存緩存數(shù)據(jù)。便攜式緩存模塊甚至能移到新的MegaRAID適配器上，同時保存完整的數(shù)據(jù)。

MegaRAID SAS 8888ELP

　　MegaRAID SAS 8888ELP

　　與其它產品不同，MegaRAID SAS 8888ELP采用500MHz PowerPC，提供了超過1.5 GB/s吞吐和支持碼流視頻或者數(shù)據(jù)備份應用運行快語1MB條帶配置，并采用667MHz寫緩存和x8 PCI express接口。用靈活部署來形容SAS 8888ELP的特點可以說是非常恰當。

　　用戶可以選擇兩個連接器，可以是兩個內部、兩個外部或者一個內部一個外部。系統(tǒng)構建商可以連接高達240個硬盤，可選擇高性能SAS硬盤或者高容量的SATA硬盤，或者兩種的混合——從而獲得更大的系統(tǒng)設計靈活性。最后，該適配器還具有一個可替換的DDR II 256MB mini DIMM緩存模塊，具有可選電池備份模塊?？瑟毺夭僮鲀炔炕蛘咄獠坑脖P設備，8888ELP投資可以相當省心。

　　8888ELP所提供的包括RAID6和60在內的磁盤陣列可允許兩個同時失效，因此有能力處理重建中的不可修復媒介失效。當采用大量高容量、低成本SATA硬盤時，這個功能是特別有用的。而一致性校驗、巡航讀取，用于查找和修復硬盤商損壞媒介塊的高級后臺站崗服務等功能為關鍵業(yè)務應用提供了可靠的數(shù)據(jù)保護能力，適合金融、政府、電信等行業(yè)應用。 #p#page_title#e#

總結：

　　除了本文中向大家介紹的LSI和Adaptec這兩家廠商外，像AMCC和Promise也有自己的SAS RAID產品，在07年11月份Promise推出的3款SAS RAID卡，分別是STEX4360、STEX8360、STEX8368。從Promise提供的資料來看，STEX4360是4內部端口的具有128MB緩存、8內部端口的STEX8360和8外部端口的STEX8368都提供了256MB緩存，均采用PCI-e x8接口，支持RAID 1,5,6,10,50,60和JBOD?？梢姀S商對于今后SAS技術和產品在市場中的地位已經逐漸樹立了信心。我們完全有理由相信SAS技術在未來一段時間內不會被淘汰。