存储SAS协议

什么是SAS协议

SAS协议是一种点对点的串行SCSI技术，采用标准的SCSI指令集并兼容SATA设备。

SAS协议通过在两个通信设备之间建立专用链路的方式实现更高效的通信和数据交互，从而避免了传统SCSI协议并行总线链路导致的通信链路状态判断过程，进而提高数据在专有通路上的传输带宽。

SAS在存储中的使用情况

SAS只作为后端网络，兼容SAS/SATA接口硬盘，基本不用于存储前端网络。

SAS具有良好的扩展能力（一个SAS域最多16K个设备），性能较好（支持宽端口），传输带宽从300MB/s、600MB/s到1.2GB/s、2.4GB/s，由于传输距离短仅用作存储后端网络，硬盘框之间用SAS线缆连接。

存储中常见的SAS组件如下图所示：

SAS协议层次结构

SAS协议为6层结构，自上而下分别是SAS应用层（SAS Application Layer）、SAS传输层（SAS Transport Layer）、SAS端口层（SAS Port Layer）、SAS 链路层（SAS Link Layer）、SAS PHY层（SAS PHY Layer）和SAS物理层（SAS Physical Layer）。

• 应用层：描述了如何在不同类型的应用下使用SAS的细节，包括应用程序、文件系统驱动和SCSI驱动等。应用层负责向传输层发送请求，并指定了协议帧格式、具体指令类型，并接收来自传输层的应答反馈。
• 传输层：一方面，SAS传输层接收来自应用层的请求，并将请求封装为协议帧发送至端口层；另一方面，SAS 传输层接收和解析来自端口层的协议帧，并发送至应用层。传输层支持3种具体协议类型，分别是SSP（Serial SCSI Protocol，串行SCSI协议）、STP（SATA Tunneled Protocol，SATA隧道协议）和SMP（Serial Management Protocol，串行管理协议）。其中，SSP承载SCSI协议，STP兼容ATA指令集，SMP作为管理协议负责SAS设备间的通信管理。
• 端口层：负责向链路层和传输层提供传输接口，并描述了如何处理建立连接和断开连接。
• 链路层：负责建立和管理设备之间的连接链路，主要职责包括对SAS帧的封装和解析。根据传输层的协议类型差异，链路层同样可分为SSP链路、STP链路和SMP链路。
• PHY层：负责数据传输比特流的编码、时钟偏移管理和带外信号处理等。PHY层主要面向底层物理连接，向上隔离了物理连接的细节。
• 物理层：负责描述SAS物理连接线路、接口及收发器的相关规范。

SAS网络拓扑结构

SAS设备之间可通过组网实现多设备互连通信，SAS拓扑组网模型如图1所示。

基本的SAS组网模型包含4个部分，分别是：

• SAS启发器设备（SAS Initiator Device）
• SAS扩展器设备（SAS Expander Device）
• SAS目标设备（SAS Target Device）
• SAS域（SAS Domain）

SAS启发器设备和SAS目标设备通过SSP/STP/SMP接口发送和接收数据，SAS扩展器设备可实现SAS设备的扩展，从而支持更大规模的SAS设备组网通信，SAS域由多个SAS设备、物理链路及SAS扩展器构成。