SAS芯片、扩展器介绍

1、SAS：为何错过这班车？5月8日，EMC公司宣布推出其CLARiiON中端存储系统的最新一代CLARiiON CX3 UltraScale系列。这批代号为“Sledgehammer”的产品不仅没有如此前的一些传言所说采用SAS（Serial Attached SCSI，串行连接SCSI）技术，反而将上一代CLARiiON（CX300/500/700）中的SATA硬盘驱动器，换成了从Symmetrix DMX-3开始上位的LC-FC（low-cost Fibre Channel，低成本光纤通道）接口为FC的低成本驱动器，退回到完全基于FC的架构。如果说，保守是EMC的一贯风格（对4GFC的支持就

2、比IBM和HDS晚了近一年，也落后于HP），那么向来以推动SAS为己任的LSI逻辑（LSI Logic）公司，旗下的Engenio存储集团在同一天推出的第二代4GFC中端存储系统亦沿用了FC驱动器与SATA驱动器的组合，便不能再孤立地看待了。尽管HP（ProLiant DL 385、DL 360、DL580、ML 370、ML 570）和IBM（xSeries 260、366、460）的服务器从去年开始采用SAS技术，HP StorageWorks MSA 50和Dell PowerVault MD1000等SAS磁盘柜也先后问世，但前述中端存储系统的选择却从侧面反映出整个SAS生态系统（Ec

3、osystem）还不够成熟的现状。其实，业内厂商已经推出了多款包括HBA、硬盘驱动器、Expander和子系统在内的SAS产品，假以时日，待它们完成磨合，所将爆发出来的力量将使所有低估者侧目。接下来，请随着我们的脚步走入在短时间内就已欣欣向荣的SAS产品大家庭。SAS控制芯片（上）任何一台计算机系统（主机）要访问采用SAS接口的硬盘驱动器或外部存储系统，必须配有支持SAS的接口控制器，其表现形式可以是板载的控制芯片（IC）、扩展插槽上的控制卡（主机总线适配器，即HBA），或各种面目的RAID控制器，这里我们统一称为SAS存储适配器。毫无疑问，SAS控制芯片（SAS IC）是三者中的核心SAS

4、HBA围绕它构建，SAS RAID也不能成其为“SAS”RAID。现有的SAS控制芯片可以分为4种，这来自于两端的两种可能性的两两组合：SAS端口4个或8个，插槽类型PCI-X或PCI Express（简写为PCI-E或PCIe）。从SAS端口的角度来看，2个太少，而超过8个的需求有Expander（扩展器）解决。尽管PCI-X 1.0的带宽只有1066MB/s（64位/133MHz），还不如4个SAS端口之和（单向1200MB/s），但毕竟PCI-X 2.0已没有机会普及；后起之秀PCI Express支持全双工操作，x4的双向带宽为2.0GB/s，x8为4.0GB/s，因此PCI Expr

5、ess版本的8端口SAS控制芯片都采用x8，4端口则既有x4也有x8。如果您觉得上面这段话太过抽象，看到下表就会一目了然。主流SAS控制芯片一览表厂商型号端口数量总线类型LSI LogicLSISAS10644PCI-XLSISAS1064E4x8 PCIeLSISAS10688PCI-XLSISAS1068E8x8 PCIeAdaptecAIC-9405W4PCI-XAIC-9410W8PCI-XVitesseVSC72514x4 PCIeVSC72508x8 PCIeBroadcomBCM86038x4 PCIe/PCI-XAdaptec和LSI Logic（LSI逻辑）这两大SCSI控制

6、芯片供应商，在Ultra160和Ultra320时代可谓是各领风骚。但是，LSI Logic在2001年11月16日与Compaq（康柏，现已属于惠普）、IBM（现主要是Hitachi GST）、Maxtor（迈拓）、Seagate（希捷）一同发起成立Serial Attached SCSI工作组之后，对这种新兴标准倾注了极大的心血，并逐渐占得先机。LSI Logic在2004年和2005年先后推出了4款SAS IC，分别是4端口的LSISAS1064（PCI-X）/1064E（PCI-E）和8端口的LSISAS1068（PCI-X）/1068E（PCI-E），正好对应全部的4种类型。从型号上

7、看，LSISAS1064E应该是LSISAS1064的PCI-E版本，但实际上前者与LSISAS1068/1068E的血缘关系更近：472管脚EPBGA封装的1064采用一颗ARM926处理器，而1064E、1068和1068E均为636管脚EPBGA封装并采用225MHz的ARM966处理器。此外，1064E的x8 PCI-E也让我们更有理由认为其是1068E的缩减版。这4款芯片均支持每端口1.5Gb/s和3Gb/s的SATA和SAS（全双工）数据传输率，端口独立自动协商。支持SSP（Serial SCSI Protocol，串行SCSI协议）、SMP（Serial Management P

8、rotocol，串行管理协议）、STP（Serial ATA Tunneled Protocol，SATA隧道协议）和SATA协议，以及2、3或4个Phy宽度的SAS端口配置。此外，交错启动（Staggered spin-up）、热插（Hot Plug）、本机命令排队（Native Command Queuing，NCQ）、每个phy的活动和故障指示（Activity and fault indicators）、端口选择器（Port Selector，用于双端口驱动器）等SATA 特性也获得支持。借助内置的ARM处理器核心，4款芯片均可以实现独立于操作系统的集成RAID功能，包括Integra

9、ted Mirroring（IM，集成镜像，即RAID 1）和Integrated Striping（IS，集成条带化，即RAID 0），以及增强的集成镜像（IME，相当于RAID 1E，目前仅限于1064E和1068E）。考虑到板载应用的需要，它们也都提供了对零通道RAID（Zero Channel RAID，ZCR）的支持。SAS控制芯片（下）在Ultra160时代风光无限的Adaptec，转向Ultra320后逐渐被LSI Logic赶超，有消息说他们在处理高速信号方面遇到了困难。Serial Attached SCSI工作组成立时Adaptec表示了支持，而并不在发起者之列，其产品的推

10、出时间和数量也落后于LSI Logic。2005年1月底，Adptec公司宣布与Vitesse半导体公司结为战略联盟，由后者雇用经过精心选拔的Adaptec工程师（主要是负责SAS ASIC开发的硬件工程师），并获得某些SAS技术和与部署Adaptec SAS RoC（RAID-on-Chip，片上RAID）产品有关的知识产权的许可，Adaptec公司则逐渐淡出硬件开发，将重心转向RAID代码和管理等软件业务。当时，Adaptec的两款PCI-X SAS控制芯片已开发完成，分别是4端口的AIC-9405W和8端口的AIC-9410W。Adaptec没有把控制芯片作为独立产品的传统（虽然板载应用

11、一点不少，如上图），SAS也不例外。Adaptec的网站上的产品分类中没有SAS控制芯片，我们只能在后面HBA（Host Controller）和RAID卡（RAID Controller）的章节一并介绍。Vitesse已有的两款SAS控制芯片分别是x4 PCI-E的4端口VSC7251和x8 PCI-E的8端口VSC7250，均可以连接SAS或SATA硬盘驱动器、SAS扩展器（Expander）以及任何SAS 1.1兼容的发起者（Initiator）或目标（Target）设备。与AIC-9405W和AIC-9410W不同的是，VSC7251和VSC7250被称为SAS单芯片RAID控制器，它

12、们嵌入了64位MIPS64 5Kc处理器核心，集成RAID 5和RAID 6硬件加速，具有DDR2外部内存接口，在RAID代码、DIMM和电池备份单元的支持下能够实现RAID 0, 1, 10, 1E, 5, 50, 6, 60的级别，而不仅仅是普通SCSI控制芯片集成RAID的0, 1, 10和1E。Vitesse VSC7250数据表中的图，HostRAID和ARC显示出与Adaptec非同一般的关系在PCI-X即将被PCI-E取代的大形势下，Adaptec的下一代SAS HBA和RAID卡将基于这两款来自Vitesse的SAS IC。Broadcom BCM8603 SAS RoC架构图

13、同时支持PCI-X和x4 PCI Express的Broadcom BCM8603也颇值得一提，这颗680管脚PBGA封装的芯片是一款具有8个SAS端口的RoC，集成MIPS内核并支持DDR内存，可以实现RAID 5硬件加速。方便从PCI-X到PCI-E的转换是BCM8603最大的卖点，而PCI-E和PCI-X接口之间的桥接使其还可以在将PCI-E作为主机接口时提供额外的PCI-X插槽用于I/O扩展。BCM8603推出已有一年多时间，Broadcom正在积极地寻找客户，但尚未取得明显进展。BCM8603的两种典型应用模式SAS HBA（上）SAS HBA在很大程度上是SAS控制芯片的延伸，包括

14、为后者配备物理的总线和端口连接器。总线类型是被SAS控制芯片严格定义了的，PCI-X就是PCI-X，PCI-E也无非是在x4和x8之间挑一个而已。SAS端口连接器则不同，制造商可以有多种选择。最简单的做法当然是一个端口配一个连接器，LSI Logic于2004年推出的LSISAS3040X（X代表PCI-X）就是这样做的。不过，这个“先驱”还没正式走向市场便成了“先烈”，在一年后被板型更为低矮的SAS3041X（见下图）所取代，现已发展为集成RAID 0, 1, 1E和10E的SAS3041X-R。LSI Logic将SAS3041X-R的4个连接器称为“内部SATA x1”，因为它们与SAT

15、A连接器的确别无二致。远远望去，很容易被误认为是SATA HBA。这倒还在其次，关键是4条分立的线缆既影响机箱内部的空气流通又有碍观瞻，而如果是8端口的卡，则连接器的布置都会成为问题。解决之道是用多宽度的连接器以减少所需要的数量和占用的板上空间。目前最普遍的做法是4宽度（x4）连接器，通俗地说，就是把4个端口整合成一个连接器，线缆可以是一根（另一端还是4宽度连接器），也可以在另一端分叉为4个分离的端口即所谓的“fanout cable”。SAS所用的4宽度连接器有至少三种形状和用途不同的标准，它们在Adaptec的3款SAS HBA中得到了充分的展现。Adaptec Serial Attach

16、ed SCSI 48300是Adaptec的第一款SAS HBA，它采用AIC-9410W控制芯片，具有8个SAS端口。这8个端口分为两组，各对应一个4宽度连接器。内部的x4连接器遵循SFF-8484规范，呈细长的扁平状“伏”在卡上，32个接脚朝内，获得了很好的保护。外部的x4连接器符合最早用于InfiniBand的SFF-8470规范，外形紧凑，能通过螺丝将插头牢靠地固定住以防止脱落。Adaptec Serial Attached SCSI 44300的布局与48300十分相似，主要区别是控制芯片换成4端口的AIC-9405W，并去掉了外部连接器。由于推出时间较晚，44300兼容欧盟（EU）

17、提出的RoHS（Restriction of Hazardous Substances，有害物质使用限制）规范。与44300一同加入产品序列的Adaptec Serial Attached SCSI 58300也兼容RoHS，其采用两个SFF-8088规格的屏蔽型mini SAS x4外部连接器，而没有供内部连接使用的端口。此外，新生产的48300亦会是RoHS兼容的。Adaptec Serial Attached SCSI 44300、48300和58300都采用PCI-X 64位/133MHz总线，支持Adaptec HostRAID 0, 1和10，并具备可引导阵列支持、按位置自动重建、

18、背景初始化等功能，可通过Adaptec Storage Manager（ASM）软件管理。SAS HBA（下）LSI Logic已发布的SAS HBA中亦有4款采用x4连接器的产品，全部采用LSISAS1068控制芯片，其中SAS3442X有内部（SFF-8484）和外部（SFF-8470）连接器各一个，SAS3442X-R为集成RAID 0, 1, 1E和10E的版本，以及有两个外部SFF-8470连接器的SAS3800X和有两个内部SFF-8484连接器的SAS3080X。LSISAS3442X（上）和LSISAS3080X（下）LSISAS3041X-R、LSISAS3442X、LSIS

19、AS3442X-R和SAS3800X都支持（通过Expander）连接超过122个端设备。LSISAS3800X上述SAS HBA全部采用PCI-X总线，至于PCI-E，LSI Logic今年3月初刚开始供货LSISAS1064E和LSISAS1068E控制芯片，暂时还没有推出相应的HBA。SAS HBA一览表厂商型号IC总线内部连接器外部连接器RAIDAdp443009405WPCI-X1 x4 SFF-84840,1,10483009410WPCI-X1 x4 SFF-84841 x4 SFF-8470583009410WPCI-X2 x4 SFF-8088LSI3041X-R1064PC

20、I-X4 x1 SATA0,1,1E,10E3442X-R1068PCI-X1 x4 SFF-84841 x4 SFF-84703442X1068PCI-X1 x4 SFF-84841 x4 SFF-84703080X1068PCI-X2 x4 SFF-84843800X1068PCI-X2 x4 SFF-8470SAS RAID卡（上）SAS RAID卡依然是Adaptec与LSI Logic分庭抗礼的格局，不同之处在于IOP（I/O Processer，I/O处理器）的加入抢去了SAS控制芯片的风头。SAS RAID卡一览表厂商Adaptec（SAS RAID）LSI Logic（Mega

21、RAID SAS）型号4800SAS4805SAS8308ELP8408E8480EICAIC-9410WAIC-9410W106810681068IOPIOP331IOP333IOP333IOP333总线PCI-Xx8 PCI-Ex4 PCI-Ex8 PCI-Ex8 PCI-E内存128/256MB ECC DDR2256MB DDR2 400MHz内连2 x4 SFF-84842 x4 SFF-84872 x 8484外连1 x4 SFF-84702 x 8470RAID0,1,10,5,50;1E,5EE,6,600,1,5,6*,10,50,60*电池Adaptec Battery M

22、odule 600智能可移动电池备份（iTBBU）最明显的一点是，在SAS RAID卡中PCI-E占了上风：Adaptec为PCI-X和PCI-E各半，LSI Logic则全面倒向PCI-E。VSC7250或LSISAS1068E并未获得采用，原因在于Intel的IOP333支持PCI-E（另以PCI-X与SAS控制芯片相连）。以Adaptec Serial Attached SCSI RAID 4800SAS和4805SAS为例，两者均为3/4长的全高PCI卡，板上布局基本相同，只是由于采用了不同的IOP，导致总线类型从PCI-X 64位/133MHz转为x8 PCI-E。顺便提一句，IOP

23、333和IOP331都支持RAID 6硬件加速。SAS RAID卡（下）LSI Logic方面，采用x4 PCI Express接口的低矮型（Low Profile，LP）8端口SAS RAID卡MegaRAID SAS 8308ELP值得一提。8308ELP与MegaRAID SAS 8408E一样采用两个SAS x4内部连接器，但不是符合SFF-8484规范的第一代SAS x4内部连接器，而是遵循更为紧凑的SFF-8487规范，占用空间明显减小。据悉，未来MegaRAID系列SAS RAID卡将放弃SFF-8484规范的SAS x4内部连接器，一律采用SFF-8487规范定义的mini S

24、AS x4内部连接器，而SAS HBA则会采用两者并存（有可能一款卡出两个版本）的做法。MegaRAID SAS 8308ELP上的mini SAS x4内部连接器这种“SAS IC + IOP”的组合很可能不会在PCI-E版本的SAS IC上位后出现，而将代之以集SAS接口逻辑与I/O处理于一身的RoC（RAID-on-Chip，片上RAID）模式，也可称之为单芯片RAID。Intel不再满足于仅仅为RAID卡厂商提供IOP，而要直接进入这个市场来分一杯羹的举动，无疑将加快这个转变的进程。MegaRAID SAS 8408EIntel预计在今年第三季度推出其Sunrise Lake品牌的SA

25、S RoC，采用PCI-E总线，集成的IOP内核频率高达1.2GHz，RAID 6的P+Q运算效率有明显的提高，若能如期投放市场，对Adaptec和LSI Logic都会形成很大的威胁。MegaRAID SAS 8480E作为Intel紧密的合作伙伴，LSI Logic未雨绸缪，早在一年前就开发出了x8 PCI-E的8端口SAS RoC芯片LSISAS1078，它集成了高性能的Power PC 440内核作为XOR引擎以支持RAID 5，并通过硬件加速实现RAID 6。笔者看到的基于SAS1078的RAID卡，板型与MegaRAID SAS 8408E相同，但因为不需要额外的IOP，外观简洁了

26、许多。至于Adaptec，将会使用其战略合作伙伴Vitesse提供的VSC7250和VSC7251从前面的介绍中可以看出，这两款IC也都符合SAS RoC的定义。SAS硬盘驱动器（上）在设备端，硬盘驱动器是SAS生态系统不可或缺的一环。4Gb/s FC（4GFC）可以在HBA、交换机和存储系统支持的情况下让用户获益，而不是非要4GFC硬盘驱动器配合不可，因为现有的2Gb/s FC（2GFC）硬盘驱动器可以在4GFC存储系统中使用。SAS则不然，因为它是一个全新的架构，其底层既不兼容并行SCSI，也不兼容Fibre Channel。从2GFC到4GFC，主要是接口传输速率的提高，并不涉及架构的改

27、变，4GFC硬盘驱动器投放市场的时间都要比存储系统和交换机晚上一年左右，（从并行SCSI）脱胎换骨的SAS能够让硬盘驱动器紧跟HBA，应该说已经做得非常不错了。实际上，由于开发工作起步较早和业内厂商群策群力，SAS硬盘驱动器还要先于4GFC硬盘驱动器面市呢。采用SAS接口的希捷Savvio 10K.1要了解一个技术标准在业内的影响力，看看掉队的厂商的“下场”可略知一二。不过需要指出的是，作为Serial Attached SCSI工作组的发起者之一，迈拓一直非常积极地推广SAS技术，被希捷收购不是也不可能是SAS上表现不佳。从硬盘驱动器整体的角度来看，SAS毕竟只是个接口，硬盘控制器厂商的风险

28、更大。在并行SCSI时代，QLogic向富士通（Fujitsu）和日立（Hitachi Global Storage Technologies，Hitachi GST）供应硬盘驱动器的控制器（主要是前者），加上磁带驱动器的业务，控制器芯片为QLogic贡献了大约25%的收入。但是，由于QLogic没能跟上SAS的脚步（尽管其也在Serial Attached SCSI工作组成立时表示支持），导致富士通转投LSI Logic的怀抱。于是，QLogic在2005年8月底将收入持续下降的硬盘驱动器和磁带驱动器控制半导体部门以2.25亿美元的价格卖给了Marvell。LSI Logic是惟一同时涉足S

29、AS控制芯片、HBA、Expander硬盘控制器IC业务的厂商，这使其老客户希捷受益匪浅，得以率先供货SAS硬盘驱动器。现在，加上迈拓、日立（Hitachi GST）和富士通，四家有SCSI/FC硬盘驱动器业务的厂商都建立起了自己的SAS产品线。SAS硬盘驱动器一览表（点击看大图）SAS硬盘驱动器（下）尽管10000RPM和15000RPM的转速在硬盘驱动器里面已经处于高端，但由于SAS的定位在Ultra320 SCSI（以及2GFC）之上，因此不是每款10000RPM硬盘驱动器都有采用SAS接口的型号。富士通MAX3147 SAS希捷的15000RPM和2.5英寸10000RPM（Savvi

30、o 10K.1）硬盘驱动器都提供了SAS支持，而Cheetah 15K.4同时推出的3.5英寸10000RPM硬盘驱动器Cheetah 10K.7则没有。富士通MAY2073 SAS富士通的策略与希捷完全相同其MAW3300也没有SAS型号，不过，其MAX3147 SAS和MAY2073 SAS都已经是第二代产品分别替换MAU3147 SAS和MAV2073 SAS。从这个角度可以清楚地看到日立Ultrastar 15K147的SAS连接器日立的Ultrastar 10K300同样没有SAS版本，不过他们尚未推出10000RPM（或更高转速）的2.5英寸硬盘驱动器。只有迈拓在其全线SCSI/F

31、C产品中都加入了支持SAS接口的型号。迈拓Atlas 10K V SASSAS Expander之边缘扩展器SAS在SATA的串行点对点架构的基础上，通过引入相当于网络中交换机和路由器的Expander（扩展器），从而能够形成一个先进的交换式拓扑架构，伸缩性和灵活性远远超出并行SCSI及FC-AL（光纤通道仲裁环路）。如果要构建一个基于SAS技术的磁盘阵列或更大型的存储系统，Expander必不可少。与SAS控制芯片、HBA和硬盘驱动器相比，SAS Expander IC虽然端口数量较多，但对外的连接比较简单需要考虑的标准只有SAS一种。这样带来的好处是可以减少在互操作性上投入的精力，缩短产品

32、开发周期。看看4GFC，交换机推出的时间明显早于其他设备就是类似的原因使然。SAS扩展器（红圈中的VSC7154）与控制芯片（VSC7250）的关系示意图不过，SAS Expander毕竟是一种全新的设备。一方面，产品设计没有先例可循，摸索前进在所难免；另一方面，由于SAS Expander具有交换机的性质，吸引了PMC Sierra和Vitesse等具有网络交换机IC开发经验的厂商加入进来，并压倒LSI Logic成为主导力量。SAS Expander的SAS端口不仅要连接硬盘驱动器等端设备，还要连接主机端设备，因此其数量通常不是2的幂次方（2、4、8、16），而经常是3的整数倍，例如6、1

33、2、18、24、36等。这些端口一般都能自动检测并协商1.5Gbps或3.0Gbps的连接速率，以及支持配置为一个宽端口（x2或x4）。简单的扩展器应用模型目前市场上SAS Expaner的提供者主要是LSI Logic、PMC Sierra和Vitesse，各自有4款、6款和9款产品，下面我们将按照端口数量和类型的不同分组介绍。6端口SAS ExpanderPMC Sierra和Vitesse各有一款6端口SAS Expander： PM8381 SXP 6x3G是144管脚TQFP封装的2020mm芯片，具有o 可任意分配给主机或目标的6个端口，支持主机到目标（host-target）、主

34、机到主机和目标到目标的连接；o 连接主机端的Phy（可理解为单宽度的端口）可组成一个具有通用SAS地址的宽端口；o 支持STP，自动检测SATA或SAS硬盘驱动器，容忍扩展时钟频谱（Spread Spectrum Clocking，SSC）降低电磁干扰；o 允许SMP访问寄存器。 VSC7149同样采用144管脚TQFP封装，具有o 6个独立的自配置端口，支持任意Phy之间的连接；o 通过内部的STP/SATA桥接功能支持SATA驱动器；o 支持SMP命令/协议，内嵌用于本地控制和SMP功能的32位RISC CPU（盘柜管理处理器，EMP）。作为最低端的产品，6端口SAS Expander的多

35、数端口直接连接SAS或SATA硬盘驱动器，其余的端口连接HBA或较为复杂的Fan-out（输出）Expander，其主要应用环境包括企业级服务器存储、内部服务器存储背板、高端桌面或工作站系统、具备外部盘柜支持的DAS、JBOD、低端NAS/SAN系统、磁盘备份/近线/固定内容存储系统等。12端口SAS Expander对Expander 而言，12端口比6端口具有更广的适用范围，LSI Logic和Vitesse各有两款产品，PMC Sierra也有一款： LSISASx12和LSISASx12A都采用472管脚EPBGA封装，属于带路由表的Edge Expander（边缘扩展器），具有o 1

36、2个完全独立的SAS或SATA端口；o 支持SSP目标和发起者（Target and Initiator）、STP目标和发起者、SMP目标和SATA协议；o 能控制SAS/SATA硬盘驱动器旋转启动的顺序，并具备诊断能力。o 两者的区别是LSISASx12支持3.0Gbps SAS和1.5Gbps SATA连接，而LSISASx12A支持的SAS和SATA连接均能达到3.0Gbps，并提供了增强的SGPIO支持。由于管脚兼容，原来采用LSISASx12的系统可以升级到LSISASx12A。 PM8383 SXP 12x3G是228管脚CSBGA封装的2323mm芯片，采用o 任意Phy到任意P

37、hy的交换架构，主机和目标端口均可以配置为宽端口，能支持多个主机连接；o 支持STP，嵌入式虚拟SSP端口能够通过SAS网络传送和接收SCSI和SAF-TE命令；o 支持SMP链路、端口和应用层，并提供对内部寄存器的访问；o 自动检测SATA或SAS硬盘驱动器，提供旋转启动控制，能接受来自SATA硬盘驱动器的SSC。 VSC7150的各项功能与VSC7149基本相同，只是端口数增加到12个并采用208管脚TQFP封装。VSC7160将内部无阻塞cross-bar矩阵提供的活动端口扩展连接Phy从6个提高至12个，有利于改善性能。VSC7160在Adaptec SANbloc S50 SAS/S

38、ATA JBOD中得到了应用。12端口SAS Expander的主要应用环境涵盖了6端口产品所涉及的范围，还包括RAID存储盘柜。顺便提一句，Vitesse还有一款10端口的SAS Expander芯片VSC7161。SAS Expander之输出扩展器SAS的Expander分为两种，即输出扩展器（Fan-out Expander）和边缘扩展器（Edge Expander）：一个SAS域只能有一个输出扩展器，它可以随意连接边缘扩展器；一个边缘扩展器只能连接到一个输出扩展器上（前者将后者当作主机），而在没有输出扩展器的情况下最多仅允许两个边缘扩展器互连；在不超过Phy数目上限的前提下，扩展器可

39、以随意连接发起者/目标设备。如果将边缘扩展器比作以太网或FC SAN中的交换机，那么输出扩展器就是以太网中的路由器或FC SAN中的导向器。端口数量较少（12个及以下）的Expander通常都属于边缘扩展器，而18个端口以上的Expander则可以配置为输出扩展器，如下面的这几款产品： 24端口的PM8388 SXP 24x3G（见上图）和36端口的PM8387 SXP 36x3G均为352管脚CSBGA封装的2727mm芯片，支持1024个条目的表路由、直接路由和减法路由，o 集成无阻塞Cross-bar交换机，允许任意端口到任意端口的连接，可随意配置SAS宽端口；o STP桥接功能允许SA

40、S或SATA目标设备挂接到任意端口，接受来自SATA硬盘驱动器的SSC；o 集成用于SAS SMP功能和SES支持的RISC处理器。可以认为，两者实际上是同一个东西。 24端口的VSC7153、36端口的VSC7154（见下图）和18端口VSC7155，分别采用486管脚3131mm TSBGA、564管脚3535mm TSBGA和448管脚2323mm TEPBGA2封装，均可配置为SAS输出或边缘扩展器。三者均采用o 无阻塞交换架构，允许任意Phy到任意Phy的连接，支持宽端口；o 嵌入式32位RISC盘柜管理处理器用于本地控制和SES功能。这些高端口数的扩展器既可以直接连接主机端（HBA

41、）和目标设备（如硬盘驱动器），也可以连接边缘扩展器，其应用范围包括SAS/SATA存储盘柜和SAS输出扩展器。具分区功能的高端口数Expander大型的网络都要有针对安全性的措施，例如FC SAN的分区（Zoning）和以太网的VLAN。具有较多端口数的SAS Expander，尤其是在充当输出扩展器的角色而连接有多个边缘扩展器的时候，也要面临同样的考验。于是，在PMC Sierra等厂商的倡议下，负责制订SAS标准的INCITS T10技术委员会把SAS分区（SAS zoning）的提案加入到SAS-2规范的制订中。简而言之，SAS的分区功能就是指定某些SAS存储设备只能被某些主机所访问，以

42、保证数据的安全性。要做到这点，就需要支持SAS分区功能的扩展器，目前LSI Logic、PMC Sierra和Vitesse都推出了这样的产品： 28端口的LSISASx28和36端口的LSISASx36均为672管脚FPBGA封装的2727mm芯片，采用o 基于Phy的分区以保证系统安全。支持SSP、SMP以及STP目标和发起者，当然还有SATA协议；o 提供多达1024个SAS地址，通过Crossbar模块提供低延迟连接路由以有效地创建和维护连接；o 支持宽和窄端口配置，允许重用路由表资源跨越所有Phy组成一个宽端口，允许任意数量的Phy用于宽端口支持；o 能依据每个Phy配置SATA/S

43、AS硬盘驱动器旋转启动顺序；集成的ARM处理器用于SEP功能、驱动器管理和扩展的SAS SMP功能；o 内部的8KB ROM可用于引导选项。 24端口的PM8399 SXP 24x3GSec和36端口的PM8398 SXP 36x3GSec均为352管脚CSBGA封装的2727mm芯片，分别与PM8388 SXP 24x3G和PM8387 SXP 36x3G管脚和固件兼容，显见是升级版本。升级的主要内容自然是以“Sec”（安全）代表的分区功能，包括o 支持128个组或域（domain）；o 按Phy组分配的SMP；支持分区网络监管特权；o 对SAS发起者和目标透明；o 兼容老的SAS Expa

44、nder。 24端口的VSC7156和36端口的VSC7157，分别采用484管脚3131mm TBGA和564管脚3535mm TBGA封装，同样可配置为SAS输出或边缘扩展器，应该是在VSC7153和VSC7154基础上增加了端到端分区功能的结果。PM8398 SXP 36x3GSec的典型应用，互连和分区（下）都包括在内具备分区功能的SAS Expander主要应用于刀片式服务器、企业服务器存储和外部网络连接（SAN/NAS）存储。SAS交换机？在4月初于美国圣地亚哥举行的2006年春季网络存储世界（SNW）大会上，LSI Logic公司展示了业内第一个“SAS交换机”（SAS switch）的原型。据称，该交换机允许基于SAS的服务器连接到多个SAS存储阵列上。这个SAS交换机基于LSI Logic的芯片、固件和