`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

SAS-накопители: разумный выбор или напрасная трата?

Статья опубликована в №18 (684) от 26 мая

+11
голос

Интерфейс Serial Attached SCSI (SAS), разработанный на смену многолетнему фавориту рынка накопителей корпоративного класса SCSI, был встречен с энтузиазмом как производителями жестких дисков и контроллеров, так и потребителями данной продукции. Однако его путь на вершину нельзя назвать быстрым, и этому есть несколько объяснений, которые стоит рассмотреть подробнее.

Serial Attached SCSI: обреченный на успех?

Во-первых, SAS включает в себя все достоинства отлично зарекомендовавшего себя и привычного рынку SCSI. Этот интерфейс использует набор команд SCSI, потому со стороны ПО (в частности, операционных систем) переход на него абсолютно прозрачен. Как и в интерфейсе прошлого поколения, основной упор в нем сделан на надежность и отказоустойчивость системы хранения: поддерживается весь набор технологий контроля и исправления ошибок. При этом SAS лишен проявившихся с развитием индустрии жестких дисков недостатков SCSI: интерфейс не параллелен, а последователен, что сокращает количество проводников, позволяя повысить качество сигнала и пропускную способность, а также использовать тонкие «аэродинамические» кабели, упрощая охлаждение серверов. Топология «точка-точка» дает возможность организовать передачу данных со скоростью 300 МБ/с во всех направлениях на каждый порт, в то время как наиболее поздняя коммерчески применявшаяся ревизия Ultra320 SCSI обеспечивала 320 МБ/с, разделяемых между всеми подключенными устройствами. К одному каналу SAS теоретически можно подключить до 16 384 устройств посредством 128-портовых расширителей, а один канал SCSI поддерживал лишь 16. Напомним, что устройства в данном случае не ограничиваются лишь дисковыми накопителями: по интерфейсу SCSI и, теоретически, SAS, возможно взаимодействие с такими периферийными устройствами, как принтеры и сканеры, ленточные накопители и т. п. Наконец, SAS проще в использовании: не требуются ручное назначение идентификаторов и внешняя терминация шины.

Во-вторых, новый стандарт не требовал больших затрат на переход: логический уровень SAS включает в себя поддержку интерфейса SATA. Таким образом, вместо того чтобы сразу переводить парк накопителей на не дешевые новые жесткие диски, можно было использовать в несколько раз более доступные SATA-HDD. Учитывая наличие в линейках продукции многих производителей оптимизированных для корпоративного применения моделей, отличающихся повышенными надежностью и быстродействием, риск утери данных либо снижения скорости массивов оказался не так уж высок.

Наконец, SAS не потребовал от разработчиков жестких дисков создания принципиально новых продуктов: первые поколения устройств с новым интерфейсом отличались от аналогов для Ultra320 SCSI лишь управляющей платой, вся механическая часть была идентична. Неудивительно, что они стали активно продвигаться на рынок, сопровождаясь акциями и скидками для первых потребителей.

Впрочем, несмотря на то что этот стандарт по всем показателям превосходил привычный SCSI, переход на его использование быстрым не был. Прежде всего корпоративный рынок обладает значительной «инерцией мышления»: в отличие от потребительской продукции, обновляемой в среднем раз в год-полтора, серверные HDD морально и функционально устаревают намного медленнее. Следовательно, с точки зрения увеличения быстродействия дисковой подсистемы массово переводить серверы с SCSI на аналоги с SAS смысла не было. Кроме того, в этой среде проверенная и «обкатанная» технология чаще всего предпочитается новой, даже если та и превосходит ее. Наконец, не последним фактором стал финансовый: приобретение контроллеров и HDD требует значительных затрат, посильных не каждому бюджету, выделяемому на ИT.

Однако усилия разработчиков серверов и производителей накопителей постепенно привели к успеху: уже в 2007 г. SAS-накопители начали вытеснять SCSI благодаря тому, что новые модели серверных платформ стали оснащаться интегрированными контроллерами нового интерфейса, цены на жесткие диски снизились, а их емкость выросла. На данный момент, по оценкам вендоров, SAS-накопителей продается в 5–6 раз больше, чем продуктов старого поколения. Модели с Ultra320 SCSI в основном приобретают в качестве замены вышедших из строя или для незначительного увеличения емкости и быстродействия существующих массивов.

Кроме фактического вытеснения SCSI с рынка, SAS удалось серьезно осложнить ситуацию в остальных сегментах продуктам с другими интерфейсами. Жесткие диски с интерфейсом Fibre Channel окончательно стали нишевыми изделиями для высокопроизводительных сетей хранения данных (SAN), причем и там SAS уже серьезно укрепил свои позиции. Объясняется это просто: по сравнению с другими жесткими дисками модели с FC имеют только более быстрый интерфейс с пропускной способностью до 8 Гб/с (4 GFC), а скорость самих HDD при этом точно такая же. Потому многие производители выпускают сетевые хранилища с внешним интерфейсом Fibre Channel, внутри которых установлены контроллер Serial Attached SCSI и стойка для жестких дисков (backplane). Если требуется высокая надежность – устройство заполняется жесткими дисками с интерфейсом SAS, возникает нужда в высокой емкости – их можно заменить на SATA (в ущерб производительности), но в обеих ситуациях стоимость установки и обслуживания такого хранилища будет значительно ниже. Другой случай возможной замены Fibre Channel на SAS – необходимость в безусловной отказоустойчивости интерфейса при отсутствии требований к скорости. Традиционно для этого используется два параллельных оптических соединения, однако SAS позволяет применять их как в режиме объединения шины, получая удвоенную пропускную способность, так и в режиме ее резервирования. Естественно, оба описанных варианта замены FC более дешевым являются компромиссными: первый будет иметь повышенную латентность из-за дополнительного звена между пластинами HDD и внешним интерфейсом, а второй – намного меньшую пропускную способность. Наконец, если наличие внешнего интерфейса Fibre Channel и низкие задержки для конкретного проекта не обязательны, то такой SAN можно успешно заменить массивом iSCSI на базе Gigabit Ethernet либо 10 Gigabit Ethernet.

Кроме топового сегмента рынка, интерфейс SAS с недавних пор появился и в бюджетном. Такое решение принял занимающий первое место в индустрии производитель Seagate, выпустив серию жестких дисков Barracuda ES.2, фактически представляющих собой настольные HDD Barracuda 7200.11 с видоизмененной логикой. Они отличаются намного меньшей стоимостью по сравнению с другими SAS-накопителями и емкостями до 1 ТБ, что позволяет создать недорогой высокоемкий массив данных с возможностями резервирования и обслуживания, предоставляемыми SAS. Правда, надежность такого хранилища по сравнению с «честным» SAS будет снижена, поэтому на нем стоит хранить данные, не слишком критичные к потере либо часто обновляемые (временные файлы и т. п.). Недостаток данных устройств – их сравнительно невысокая производительность (частота вращения шпинделя равна 7200 об/мин) и малое время наработки на отказ (MTBF): все же их механическая часть не рассчитана на многолетнюю работу под «тяжелой» нагрузкой в режиме 24/7. Впрочем, такие условия функционирования и требования предъявляются к дисковым подсистемам тоже далеко не всегда.

Комментарий специалиста

SAS-накопители разумный выбор или напрасная трата?

Юрий Жуковский,
компания Entry, аналитик

SAS-накопители по-прежнему наиболее эффективны в задачах с большим количеством случайных операций чтения/записи. Как правило, это многопотоковые приложения: серверы баз данных, почтовые системы, поддержка документооборота и т. д. В нагруженных файловых серверах, где требования к емкости высокие, но к скорости отработки запросов – умеренные, применяют RAID-массивы на дисках SAS 7200 об/мин – они ненамного дороже своих SATA-аналогов. Для приложений-«пожирателей» дискового пространства с преимущественно последовательным доступом к данным, таких как обработка потокового видео, лучше подходят HDD SATA 7200 об/мин, объединенные в RAID 6. В качестве одиночных дисков рабочих станций могут применяться устройства SATA 10 000 об/мин. Новомодные SSD-накопители недосягаемы по количеству обрабатываемых запросов в единицу времени, но их малая емкость и относительно высокая цена не дают им пока шансов на попадание в массовые системы хранения.

Не стоит рассматривать массивы на SAS-дисках как «инвестицию». Если приложение требует применения SAS – надо ставить SAS. Если же трех-четырехкратная потеря дисковой производительности некритична – можно ставить SATA. Для систем с высокой степенью готовности данных и приложений применение альтернативных SAS стандартов просто не обсуждается. Кроме превосходства в скорости, из накопителей массового сегмента только они имеют параметры времени наработки на отказ, соответствующие нагрузкам, генерируемым приложениями корпоративного уровня.

В ближайшем будущем угрозы SAS HDD со стороны других накопителей нет. Зато возрастает разочарование большой группы пользователей, посчитавших возможным использовать SATA-диски в критичных приложениях. Практика расставляет все по местам, и доля SAS, устанавливаемых по назначению, все время растет. Что касается SSD, то они, безусловно, займут часть рынка для наиболее требовательных к производительности задач с хорошим бюджетом, но вряд ли смогут существенно потеснить SAS.

Зачем выбирать новое?

Итак, какие достоинства могут обусловить решение перейти c Ultra320 SCSI на SAS, а какие – выбрать этот стандарт, а не повсеместно распространенный и более дешевый SATA? По сравнению с SCSI новые накопители предоставляют более высокую производительность и большую емкость, при этом чаще всего обеспечивая сниженную среднюю стоимость гигабайта. Системы хранения на базе SAS намного легче масштабировать: максимальное количество подключенных к одному контроллеру Ultra320 SCSI жестких дисков – 30, а к каждому порту SAS – свыше 16 тыс. устройств. На рынке уже появились контроллеры, оснащенные процессорами достаточной производительности для обслуживания массивов из 30 и более новых HDD. С точки зрения надежности сам интерфейс SAS идентичен SCSI, однако новые контроллеры поддерживают фирменные технологии разработчиков и более интеллектуальные режимы RAID, что также склоняет чашу весов в пользу современного стандарта.

Что касается выбора между SATA и SAS, то тут вопрос намного более сложный, поскольку в уравнении возникает фактор стоимости и упрощенной организации питания и кондиционирования. Впрочем, второй критерий на сегодняшний день уже практически неактуален: хотя SATA-накопители все же остаются более экономичными и «холодными», чем SAS, в арсенале всех трех производителей высокоскоростных дисков есть модели формфактора 2,5" с частотой вращения шпинделя 10 000 об/мин, демонстрирующих сходные с SATA показатели тепловыделения и энергопотребления. При этом они еще и обеспечивают значительно большее быстродействие.

Таким образом, основной причиной выбора SATA вместо SAS в качестве носителей в серверах является цена, и этот показатель зачастую сильно влияет на принятие решений. С одной стороны, абсолютно все современные серверы и рабочие станции высокого класса и подавляющее большинство материнских плат для потребительского рынка содержат встроенные контроллеры, позволяющие организовать RAID-массив из повсеместно доступных HDD. Во многих случаях при правильном подходе (выборе RAID 5, а не RAID 0, установке оптимизированных для корпоративного применения жестких дисков, качественном питании и охлаждении) надежности и скорости таких массивов может быть достаточно, если не требуется повышенная производительность. Однако традиционные десктопные SATA-накопители все же не ориентированы на работу в RAID и могут привести к разрушению массива просто особенностями своей работы: неожиданной рекалибровкой блока головок или переразметкой сбойных секторов, которые ненадолго сделают диск недоступным контроллеру. Даже применение специализированных накопителей (Western Digital RAID Edition 3, Hitachi Ultrastar A7K1000 и E7K1000, Seagate Barracuda ES.2 SATA), снабженных функцией TLER (Time-Limited Error Recovery, восстановление ошибок с ограничением по времени), не гарантирует работоспособности таких компромиссных решений. Потому использование HDD с интерфейсом SATA в корпоративных серверах, рабочих системах и хранилищах данных оправданно только в случаях, когда неожиданная потеря работоспособности или утрата информации некритичны: клиентские ПК сотрудников (при условии сохранения всех важных данных на устойчивый массив на сервере), файловое хранилище с легко восстановимым содержимым.

Впрочем, иногда крайне ограниченные бюджеты, недостаточной уровень подготовки ИT-специалистов предприятий либо небрежность приводят к ситуациям, когда на встроенном в материнскую плату контроллере организуется RAID-массив (в лучшем случае пятого уровня, а иногда ради быстродействия настраивается и RAID 0), и на нем разворачивается корпоративный почтовый сервер, база бухгалтерии, back-end интернет-магазина и т. д. Естественно, даже на небольшом предприятии возможные убытки от разрушения таких массивов из-за программного или аппаратного сбоя могут в разы превысить «экономию» от приобретения даже простейшего одноканального (четырехпортового) контроллера SAS с собственным кэшем «на вырост», который сначала будет работать с SATA-дисками, а впоследствии их можно дополнить либо заменить быстрыми и надежными накопителями с интерфейсом SAS. Потому русская пословица «семь раз отмерь – один отрежь» остается актуальной даже в отношении высоких технологий: принимая решение, нужно всегда четко соотносить сложность поставленной задачи, возможные риски при выборе всех вариантов и стоимость внедрения и поддержки выбранной системы.

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

Сори, но статья нудновата и слабовата.
По пунктам
1. Впечатление, что статья пролежала "под сукном" года полтора, и всплыла практически без правок. Какой SCSI, коллеги? SAS сейчас стандарт Low-Enterprise де-факто, новое поколение молодых айтишников уже даже не знает о существовании таких дисков, 68 пин, 80 пин, терминатор-4, ага, ага.
2. Читая статью, старая развалина вроде меня с грустью вспоминает статьи начала 2000 годов, на том же IXBT, да и хотя бы того же экс-местного Гарматюка. Трава таки была зеленее...
3. Заставил улыбнутся абзац про FC-диски. Сразу видно, что авторы даже не держали их в руках, и об их предназначении знают только по наслышке, делая при этом далеко идущие выводы.

В общем, господа, тщательнее надо бы...

А можете написать лучше? :)

1. Как по мне, так упоминание SCSI вполне уместно, т.к. SAS унаследовал от SCSI много, включая логику оптимизации многопотоковых запросов и название. Поколению молодых IT-шников знание матчасти не повредит.
2. Лично для меня статья была интересной и актуальной, т.к. каждый день я с SAS и FC дела не имею, но в курсе быть надо. Кроме того, Стас про HDD не писал, это была не его специализация (может быть, чтобы не показаться "нудноватым"?) :)
3. А вот Вы и расскажите про FC-диски, если близко имели дело с ними, хотя бы и здесь.

Позвольте и свои 5 копеек вставить
1) по поводу "ощущения устарелости" статьи - согласен. SCSI мертв по сути, поскольку выкинут производителями, и вспоминать о нем стоит равзе что в исторической ретроспективе
2) FC диски отличаются от SAS не только интерфейсом. Наиболее полно, мне кажется, иллюсрирует это разница в производительности между первыми Raptor (еще без NCQ) и их ровесниками, по сути, аналогами с точки зрения механики и пластин - 10000 оборотов SAS. Производительность в IOPS отличалась раза в 3, если я правильно помнюю тесты 5 летней давности. Аналогично, FC диски, имея те же плотности записи и обороты, выигрывают в пресовутых IOPS за счет протокола передачи данных. Ну и кроме того, FC рассчитаны на high-end системы, тестирование, рассчетная нагрузка в процентах времени и MTBF соотвествующие.
3)Ни слова о 6 Гбит SAS, ни слова о SFF 15k дисках, ни цифры производительности SAS, ну бы самых распространенных SSD, SATA.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT