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SAS接口完全互連指南（SATA到MINI SAS發(fā)展履歷） - 無圖版
chenwei259 --- 2011-04-10 20:23:10
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羅馬并非一日建成，一個規(guī)范從誕生到發(fā)展逐步走向成熟也遠(yuǎn)非一日之功。特別在IT行業(yè)里，任何技術(shù)都在不斷完善自我進(jìn)化，SAS(Serial Attached SCSI，串行SCSI)規(guī)范亦是如此。作為并行SCSI的接班人，SAS規(guī)范出現(xiàn)在人們的視野中已有些時間了。在SAS走過的這些年之中，其規(guī)范一直在改進(jìn)，雖然底層協(xié)議得以保留，基本沒有太多的變化，但是外部接口連接器的規(guī)格卻經(jīng)歷了多次變遷，這是SAS為適應(yīng)市場環(huán)境而做出的調(diào)整，有了這些“積跬步而至千里”的不斷改進(jìn)，SAS規(guī)范才日益成熟，而不同規(guī)格的接口連接器則堪稱SAS發(fā)展歷史的見證人。
在這里我們有必要區(qū)分一下“端口”(port)與“接口連接器”(connector)的概念。硬件設(shè)備的端口又稱接口，其電氣信號由接口規(guī)范定義，而數(shù)量則取決于控制芯片(Controller IC，也包括RoC)的設(shè)計。但接口也好，端口也好，都必須要依托一個實(shí)體的表現(xiàn)形式——主要是引腳和接插件，才可以起到連接的作用，進(jìn)而組成數(shù)據(jù)通路。因此，就有了接口連接器，它們總是成對使用：在硬盤驅(qū)動器、HBA、RAID卡或背板上的一方，與位于線纜(Cable)一端的另一方“咬合”在一起。至于哪一方是“插座”(receptacle connector，插座連接器)，哪一方是“插頭”(plug connector，插頭連接器)，視具體的連接器規(guī)范而定。
在SATA問世之初，線纜和連接器的情況相對簡單——畢竟SATA不支持端口聚合，一個端口對應(yīng)一個接口連接器，線纜也就只有單路連接。SAS則不同：一開始便支持4路的寬鏈接(wide link)，允許多達(dá)4個窄端口(narrow link)聚合為一個寬端口(wide port)，并制訂了相應(yīng)的連接器規(guī)范。這樣一來，SAS的接口連接器至少有兩種了，再加上內(nèi)外之別，各種可行的組合使得SAS線纜的類型多達(dá)10種以上，因此，出現(xiàn)“手中雖有SAS線纜，卻無法將兩端的SAS設(shè)備連接起來”的情況是常有的事兒。
各種SAS線纜和連接器，要讓人眼花繚亂實(shí)在是太容易了……你見過幾種呢?
所以，很有必要對各種SAS線纜的由來和用途加以詳細(xì)介紹，這也是本文的主要目的。
SAS驅(qū)動器連接(上)：兼容SATA
SAS首先定義了硬盤驅(qū)動器的接口連接器，其規(guī)范即SFF-8482。由于SAS兼容SATA，既要向下兼容SATA硬盤驅(qū)動器，又不能讓SATA的數(shù)據(jù)線連接到SAS硬盤驅(qū)動器上，SFF-8482規(guī)范的制訂者們很是下了一番心思。
SFF-8482規(guī)范定義的SAS線纜端插座，引腳S1-S7是主端口，另一側(cè)的S8-S14是從端口，而P1-P15的供電部分在SATA是分離的
SFF-8482定義了SAS硬盤驅(qū)動器的雙端口(dual port)插頭，SATA數(shù)據(jù)線無法與之相連，而符合SFF-8482規(guī)范的插座(位于SAS線纜和背板)卻可以隨意接納SAS硬盤驅(qū)動器或SATA硬盤驅(qū)動器。
SAS硬盤驅(qū)動器的雙端口連接器(上-中)與SATA硬盤驅(qū)動器的連接器(下)對比
眾所周知，SATA硬盤驅(qū)動器的SATA端口和電源供應(yīng)是分離的，兩個連接器之間有大約2個(SATA或電源)引腳寬度的間隙。SAS的做法是打掉“隔斷”，將雙方連為一體，第二端口就位于這個4～5個SATA信號引腳寬度的“橋”的背面。雖然空間利用得很充分，可畢竟也要布置7個信號引腳，所以從端口(Secondary Port，SAS②)和主端口(Primary Port，SAS①)的“個頭”在上面的實(shí)物對比圖中看起來就像武大郎和武松一樣差別明顯——當(dāng)然，僅是針對寬度而言，引腳定義及傳遞信號的能力是沒有區(qū)別的。
SAS(上)和SATA(下)硬盤驅(qū)動器的連接器在這個投影方向上的主要區(qū)別是有無隔斷，前者的輪廓包容了后者，使它們共用SAS線纜連接器成為可能
由于SAS硬盤驅(qū)動器的接口連接器只是比SATA(加電源)多出來一個從端口，所以SAS線纜連接器很自然地就能兼容SATA硬盤驅(qū)動器，反之(SATA線纜配SAS硬盤驅(qū)動器)則因受到從端口的阻隔而行不通。這種設(shè)計能夠避免SATA HBA/RAID卡(不支持后者所需的STP協(xié)議)訪問SAS硬盤驅(qū)動器，從而滿足了“防呆”的要求。
SAS線纜既可以連接SAS硬盤驅(qū)動器(左)，也能夠連接SATA硬盤驅(qū)動器(右)——注意紅色箭頭所指處缺口的有無，以及硬盤驅(qū)動器接口連接器上引腳數(shù)量的差異
如上圖所示，將主端口、從端口和電源供應(yīng)融為一體的SAS線纜連接器(共29個引腳)，與SAS硬盤驅(qū)動器的接口連接器一同由小型化委員會(SFF Committee)制訂的SFF-8482規(guī)范(非屏蔽雙端口串行附加連接器)定義，也被稱為“SAS樣式連接器”;與之相對應(yīng)，原來用于連接SATA硬盤驅(qū)動器的信號電纜，其連接器只有7個數(shù)據(jù)引腳，被稱為“SATA樣式連接器”。SAS樣式連接器的好處當(dāng)然是用起來方便，但在連接SAS硬盤驅(qū)動器時，卻也有個潛在的問題。
SATA數(shù)據(jù)線纜(左)與SAS的SFF-8482線纜對比
［chenwei259 在 2011-4-10 20:24:19 編輯過］
chenwei259 --- 2011-04-10 20:25:45
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SATA樣式的線纜是數(shù)據(jù)與電源供應(yīng)相分離的設(shè)計，而SFF-8482規(guī)范定義的SAS插頭連接器和插座連接器卻不得不把主/從兩個端口和供應(yīng)電源的針腳整合在一起，上圖中很清楚地體現(xiàn)出了兩者的區(qū)別。需要強(qiáng)調(diào)的是，無論SAS還是SATA，驅(qū)動器上的都是“插頭”，相配合的“插座”位于線纜一端，切記不要搞反了……
SAS驅(qū)動器上的雙端口分別連接到兩個SAS HBA/RAID卡，以提高可用性
不過，并不是用SAS樣式(SFF-8482規(guī)范)的插座與SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器的插頭相連就可以實(shí)現(xiàn)雙端口功能。我們必須明確，SAS設(shè)備端(device，主要指驅(qū)動器)設(shè)計雙端口功能，初衷不是為了提高帶寬，而是要防止主機(jī)端出現(xiàn)單點(diǎn)故障，提高SAS驅(qū)動器的可用性。因此，SAS驅(qū)動器連接插頭上的兩個端口，不能連接到同一個SAS主機(jī)控制器設(shè)備(SAS IC/HBA/RAID卡)乃至同一臺主機(jī)上(SAS host)，而是有主、從(Primary和Secondary)之分，分別連接到兩個SAS HBA或RAID卡上，采用Active-Active(雙活)模式，確保任何一個SAS HBA/RAID卡出故障時，SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器仍能被另一個SAS HBA/RAID所在的主機(jī)訪問，如上圖所示。
SAS線纜直連的典型狀況——無法實(shí)現(xiàn)雙端口
然而，多數(shù)情況下，配合SAS HBA/RAID卡使用的SAS線纜，無法同時連接到兩個SAS HBA/RAID卡上。在SAS HBA/RAID卡通過SAS線纜直接與SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器相連的時候，因?yàn)镾AS規(guī)范不允許SAS硬盤驅(qū)動器的兩個端口連接到同一HBA/RAID卡(前面已經(jīng)說過，雙端口設(shè)計不是為了增加帶寬，而是高可用性和容災(zāi)的需要)，所以這些SAS線纜上每一個用于連接SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器的SAS樣式連接器只分配了一根單端口的連接線，如上圖所示。換句話說，這樣的SAS樣式連接器受對外(主機(jī)端)為單路連接的限制，實(shí)際上僅有主端口是可用的，但在插入后卻無法避免地將SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器的從端口一并占據(jù)，反而令雙端口功能形同虛設(shè)。
ADP-4000 SAS熱插拔背板適配器上的SAS樣式連接器，用于連接SAS硬盤驅(qū)動器
所以，若想要雙端口發(fā)揮作用，SAS樣式連接器通常應(yīng)該出現(xiàn)在磁盤背板上，接納SAS硬盤驅(qū)動器的插入，而另一側(cè)可以是一對SATA樣式連接器(分別對應(yīng)SAS樣式連接器的主、從端口)，迎接來自兩個HBA/RAID卡上的SAS線纜，實(shí)現(xiàn)高可用性。
CS Electronics出品的ADP-4000 SAS熱插拔背板適配器，可以把它當(dāng)作一個“迷你背板”
正因如此，某些SAS HBA/RAID卡配套的SAS線纜，在設(shè)備一端用的不是SAS樣式連接器，而是利于實(shí)現(xiàn)雙端口的SATA樣式連接器。然而，前面已經(jīng)介紹過，SATA樣式連接器不能插入SAS硬盤驅(qū)動器。在這種情況下，可以使用上圖所示的SAS-SATA適配器：一端為SAS樣式連接器，用來插入SAS硬盤驅(qū)動器;另一端(也就是面對我們的)有兩個分為主、從的SATA樣式連接器，對應(yīng)SAS硬盤驅(qū)動器的兩個端口，采用SATA樣式連接器的SAS線纜插入標(biāo)有“主信號”(Signal-Primary)的連接器，便可通過SAS硬盤驅(qū)動器的主端口訪問，另一個(Signal-Secondary)同理類推。如果兩者各連一個SAS HBA/RAID卡，還能組成高可用性配置。
紅色橢圓圈內(nèi)可以作為一個在SAS背板上實(shí)現(xiàn)雙端口的范例——主機(jī)側(cè)兩個SATA樣式連接器(上)，分別對應(yīng)SAS樣式連接器(下)的主、從端口，如紅色箭頭所示
為了進(jìn)一步展示雙端口在SAS背板上的實(shí)現(xiàn)，不妨以SuperMicro的SAS825TQ背板來加以說明，如上圖。需要強(qiáng)調(diào)的是，作為一款主要用于服務(wù)器的磁盤背板，SAS825TQ并不支持雙端口，其上的每一個SAS樣式連接器只對應(yīng)主機(jī)側(cè)的一個SATA樣式連接器，除非去掉半數(shù)的SAS樣式連接器，否則紅色橢圓圈內(nèi)的情況不會出現(xiàn)。當(dāng)然，將SATA樣式連接器的數(shù)量增加一倍也可以，但過多孤立的連接器又會帶來占地面積過大和不利于布線的問題。
內(nèi)部連接器(上)：SAS 4i 整合并塑身
與主機(jī)端和驅(qū)動器(硬盤/光盤)端通吃的SATA樣式連接器不同，遵循SFF-8482規(guī)范的SAS樣式連接器只能和以硬盤/磁帶驅(qū)動器為代表的存儲設(shè)備一起混。因此，在構(gòu)成SAS線纜時，另一端必須要有可以與SAS主機(jī)端設(shè)備(如HBA/RAID卡)相匹配的連接器。不通過背板或擴(kuò)展器等“中間人”，由線纜直連驅(qū)動器是典型的機(jī)箱內(nèi)部應(yīng)用，因此和SFF-8482連接器隔著線纜相望的主機(jī)端連接器被稱為“內(nèi)部連接器”，它們除了棲身于SAS HBA/RAID卡，也會在背板上出現(xiàn)。從2004年至今，SAS內(nèi)部連接器已經(jīng)歷了從SATA樣式連接器到SFF-8484，乃至SFF-8087的變遷……
同樣是4個內(nèi)部SAS端口，采用SATA樣式連接器(上，2004年)比SFF-8484連接器(下，2005年)消耗的PCB面積更大，而且前者分散的放置也不利于布線
往簡單里說，從硬件的層面上看，SAS可以被理解為支持雙端口的SATA。但是，我們知道，雙端口是硬盤/磁帶驅(qū)動器等存儲設(shè)備的事兒，SAS HBA/RAID卡上的端口可以聚合(如4路寬端口)，但也可以表現(xiàn)為相對獨(dú)立的單端口。因此，第一批SAS HBA普遍采用了標(biāo)準(zhǔn)的SATA樣式連接器。這種“揀現(xiàn)成”的做法好處不言而喻，缺點(diǎn)同樣不容回避——如何提供更多的端口?最簡單的方式是繼續(xù)平鋪在PCB上，可是PCB的面積終歸有限，尤其是還要放置IOP和內(nèi)存等元件的RAID卡。
SATA RAID卡縮減端口連接器占用PCB空間的兩種方式——雙面堆疊(左，2002年)和單面堆疊(右，2005年)
所以，在SAS之前，以3ware為代表的SATA RAID卡設(shè)計者們已經(jīng)在嘗試解決這一問題。最初是把PCB的兩面都用上，一張半長的卡可以放置8個端口對應(yīng)的接口連接器。然后是“蓋樓房”——兩個SATA樣式連接器堆疊放置，成本效益更好，而且使用范圍不局限于PCB的邊緣，使MD2規(guī)格的卡能夠支持多達(dá)12個端口。
不論怎么堆疊，分散而雜亂的SATA線纜都是很大的問題
可是，兩種做法的本質(zhì)沒有什么區(qū)別——都是每個端口各自對應(yīng)一條線纜，8個端口就要8條線，這已經(jīng)很亂了，而且會嚴(yán)重影響機(jī)箱內(nèi)的空氣流動。當(dāng)然，如果能夠?qū)⒕�纜捆綁起來，可以改善機(jī)箱內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境。簡單的做法是將線纜捆綁在一起，連接器依然各自為戰(zhàn)(一些特殊的并行ATA數(shù)據(jù)線就是這樣設(shè)計的)。更進(jìn)一步呢?如果將接口連接器也整合起來，不僅利于安裝，還能保證連接的物理穩(wěn)定性。
連接著1轉(zhuǎn)4扇出線纜的SFF-8484連接器(插頭)，左右兩側(cè)黃色部分是鎖定扣具的釋放按鈕
天生支持端口聚合的SAS技術(shù)至少在客觀上起到了推動接口連接器整合進(jìn)程的作用。小型化委員會(SFF Committee)為4路內(nèi)部接口連接器制訂了SFF-8484規(guī)范，SAS 4i的稱呼一目了然——i代表內(nèi)部(internal)。這4個物理上整合在一個接口連接器上的端口，既可以是一個4路寬端口，也可以是4個獨(dú)立的單端口。相應(yīng)地，SFF-8484定義的線纜既可以是一條4寬度的連接兩端，也可以一分為四，即所謂的“fan-out cable”(扇出線纜)。
SFF-8484連接實(shí)例圖，紅色的fanout線纜，可以看到，SFF8484連接器的特點(diǎn)決定了插座和PCB邊緣之間最好保留一塊空白地帶
一個符合SFF-8484規(guī)范的接口連接器寬度略小于四個并排的SATA接口連接器，8個端口只需兩個SFF-8484連接器即可搞定，線纜理論上也僅有2條(需要考慮到fan-out的情況)。但是，SFF-8484并沒能從根本上解決接口連接器占地面積過大的問題，一方面是SFF-8484連接器的寬度仍約相當(dāng)于3個SATA樣式連接器，更致命的是連接器上的鎖定扣具和粗壯的四合一線纜需要更大的縱深(長度)，如果不安排在PCB的邊緣，占用空間反而會更大。因此，即便是全長的SAS RAID卡，一般也只能容納2個SAS 4i連接器。
從近乎全尺寸的LSI MegaRAID SAS 8408E可以看出，SFF-8484插座如果不放置在邊緣，浪費(fèi)的PCB面積有多大
也正是因?yàn)檫@個原因，SATA RAID卡對SFF-8484連接器很不“感冒”。我們知道，4路寬端口對SATA而言是沒有意義的，兩兩堆疊的SATA樣式連接器甚至比SAS 4i連接器更為節(jié)省空間，后者只剩下線纜捆綁這么一個優(yōu)點(diǎn)了。權(quán)衡利弊，SATA RAID卡繼續(xù)采用堆疊SATA樣式連接器的方式，直到Mini SAS 4i連接器的出現(xiàn)。
內(nèi)部連接器(下)：Mini SAS 4i 完成小型化
SATA接口連接器可以堆疊設(shè)計，相對高端的SATA RAID卡也不會超過16個端口，用堆疊連接的方式，占用面積總比SFF-8484要少。SAS則不同——端口數(shù)量倒在其次，關(guān)鍵是寬端口需要四合一。既然SFF-8484過于浪費(fèi)空間，那就繼續(xù)瘦身唄。
兩款基于不同接口連接器的3ware 9550SX-12對比：上面是采用InfiniBand 4X連接器的9550SX-12MI-I，PCB的一端就可以放下3個，全部12個端口;下面的9550SX-12SI同樣空間內(nèi)只能容納5組堆疊的SATA連接器，共10個端口。此外，線纜方面也是3粗對10細(xì)，管理和通風(fēng)上的差別不言而喻……
有道是“病急亂投醫(yī)”，AMMC在其2005年底推出的3ware 9550SX-12端口SATA RAID卡中嘗試了原本為InfiniBand開發(fā)的4X外部連接器。這種“外衣內(nèi)穿”的插座寬度比SFF-8484連接器有較大的縮減，但其主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用的金屬件也太多，導(dǎo)致成本較高，很大程度上抵消了PCB尺寸減小帶來的好處，因而沒有得到推廣。
SFF-8087規(guī)范插頭端的連接器引腳定義
真正解決問題的是Mini SAS連接器。Mini SAS的核心是SFF委員會制訂的SFF-8086規(guī)范，吸取了SFF-8470規(guī)范的教訓(xùn)，主體結(jié)構(gòu)大為簡化，寬度也有進(jìn)一步的收斂，與一組堆疊的SATA連接器較為接近，但能提供的端口數(shù)量卻多一倍(4:2)。和SFF-8484相比，SFF-8086在提高空間利用率的同時，較好地控制了連接器的成本。
SFF-8087插座端的連接器及外殼設(shè)計
嚴(yán)格說來，SFF-8086規(guī)范不能單獨(dú)工作，因?yàn)樗欢x了連接器主體和引腳功能，而不包括連接器的外殼和固定部分。我們知道，內(nèi)外部應(yīng)用對連接器外殼設(shè)計的要求是不同的，主要體現(xiàn)在內(nèi)部連接通常是非屏蔽的(Unshielded)，而外部連接則需要屏蔽(Shielded)。因此，在具體的實(shí)施上，以SFF-8086為基礎(chǔ)衍生出來了SFF-8087和SFF-8088兩個版本，分別規(guī)范內(nèi)部連接器和外部連接器。
兩個具體設(shè)計有細(xì)微差異的SFF-8087插頭，雖然金屬簧片的總體構(gòu)造不同，但接近前端的特定位置都有兩個小鉤，對應(yīng)插座外殼上的兩個小孔，插入后鎖定連接，按下簧片則可釋放
符合SFF-8087規(guī)范的插座有一層薄薄的金屬外殼，為插頭上金屬簧片前端的小鉤留下了兩個小孔，嵌入后起到固定的作用，用力按壓簧片方能拔出。這樣設(shè)計的好處是根據(jù)自身特點(diǎn)形成扣具，不至于像SFF-8484那樣因兩側(cè)固定端過遠(yuǎn)而難以平穩(wěn)地插拔。
插入后的SFF-8087連接器，旁邊還有一個空著的插座，和另一個帶著保護(hù)塞的插座——是否說明SAS 4i插座的外殼確實(shí)不夠堅固呢?
不過，在我們實(shí)際使用的過程中，多次出現(xiàn)線纜上的SFF-8087插頭無法從對應(yīng)的插座中拔出的現(xiàn)象，原因在于SFF-8087插座外殼和插頭簧片過于單薄，很容易發(fā)生變形，導(dǎo)致我們經(jīng)常需要動用工具輔助才能讓插頭和插座分離，拔出數(shù)據(jù)線纜，這一點(diǎn)恐怕是SFF-8087規(guī)范最需要改進(jìn)的地方。
連接器尺寸直觀對比：三個SFF-8087插座并排僅比一個SFF-8484插座略寬，實(shí)際占用的PCB縱深也大致相當(dāng)
Mini SAS的出現(xiàn)在某種程度上解決了SFF-8484規(guī)范占用PCB空間過大的問題，SFF-8087規(guī)范為HBA/RAID卡所廣泛接受，包括SATA RAID卡也開始采用x4的設(shè)計(從引腳的電氣特性上來說，一個SAS單端口和一個SATA端口是等效的)，SAS與SATA在HBA/RAID卡的連接器上開始走向統(tǒng)一。不過，端口數(shù)目在4個以內(nèi)的SAS/SATA HBA/RAID卡，依然只能選擇傳統(tǒng)的SATA樣式連接器。
四合一的線纜必然是粗大的，因此HBA/RAID卡上的SFF-8087插座注定只能安置在PCB邊緣，但占用的空間已經(jīng)比SFF-8484插座小很多，所以才能在RAID卡的一端布置4個SFF-8087插座(左)，提供多達(dá)16個端口，這對SFF-8484來說是無法想象的(右)——即使用上成倍的空間也不過才8個端口，僅有前者的一半
有趣的是，SFF-8484連接器雖然很快被SFF-8087逐出了HBA和RAID卡市場，卻沒有就此退出歷史舞臺，而是仍能在磁盤背板上保留一塊棲身之地.
chenwei259 --- 2011-04-10 20:27:27
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在機(jī)架式服務(wù)器或硬盤驅(qū)動器槽位較多的塔式服務(wù)器中，SAS HBA/RAID卡一般不直接用SAS線纜與硬盤驅(qū)動器相連，而是會通過磁盤背板，以方便硬盤驅(qū)動器的插拔。磁盤背板也是典型的內(nèi)部連接應(yīng)用，一面接硬盤驅(qū)動器，另一面連HBA/RAID卡。驅(qū)動器端好說，統(tǒng)一為SFF-8482插座，SAS和SATA驅(qū)動器都可以使用，總體上要好于再單獨(dú)開發(fā)僅支持SATA驅(qū)動器的背板。PCB和布線顯然不是我們關(guān)注的重點(diǎn)，主要的變數(shù)就在與來自HBA/RAID卡的線纜相連的“主機(jī)端連接器”上。
主機(jī)端連接器和驅(qū)動器連接器通常在磁盤背板的兩面，但也有在同一面的時候，如上圖中白色的SFF-8484連接器(連SAS HBA/RAID卡)，和箭頭所指處兩個黑色的SFF-8482連接器(連硬盤驅(qū)動器)
既然要通過線纜與HBA/RAID卡相連，主機(jī)端連接器的選擇范圍同樣不外乎前面兩頁介紹的那么幾種，最大的區(qū)別在于布置方式的變化——由原來“趴”在HBA/RAID卡的PCB上，改為“站起來”，即垂直于磁盤背板。不要小瞧這個區(qū)別，說它至少影響了其中一種連接器的命運(yùn)也不算過份。
SATA樣式連接器、SAS 4i(SFF-8484)連接器和Mini SAS 4i(SFF-8087)連接器都垂直于磁盤背板放置
與SAS HBA/RAID卡一樣，磁盤背板在主機(jī)端最初用的也是SATA樣式連接器。由于是垂直放置，一個帶護(hù)套的SATA樣式連接器占地面積很小，相對于磁盤背板的尺寸來說幾乎可以忽略不計，像本文第3頁提到的SuperMicro SAS825TQ背板那樣有8個SATA樣式連接器的情況很正常，甚至16個也不顯多。但是，線纜多而雜亂、PCB布線分散等SATA樣式連接器固有的問題是無法避免的——畢竟，對于SAS來說，SATA樣式連接器只是一種過渡方案，現(xiàn)在已經(jīng)沒有存在的必要。
如果并肩“站”在磁盤背板上，SFF-8484(中)并不比SFF-8087(右)遜色多少
接下來依然是SFF-8484連接器。前面我們說過，SAS 4i最大的罪狀就是太占用SAS HBA/RAID卡的PCB空間，但那是在它“趴下”，插拔的方向與PCB平行的時候。當(dāng)SFF-8484插頭豎立放置的時候，雖寬度依然，但厚度僅與帶護(hù)套的SATA樣式連接器持平，小于SFF-8087插座。至于高度，SFF-8484插座反而比SFF-8087插座更低矮，處于結(jié)合狀態(tài)(插頭進(jìn)入)時也只是大致相當(dāng)。綜合來看，磁盤背板的特殊性很好地掩蓋了SFF-8484連接器的不足，SFF-8087連接器的優(yōu)勢遠(yuǎn)沒有在SAS HBA/RAID卡上時明顯，這大概是SFF-8484至今仍未被“坐臥均可”的SFF-8087淘汰的主要原因。
上圖左為Adaptec為IBM xSeries 460服務(wù)器提供的IBM ServeRAID 8i SAS RAID卡，由于要水平安裝，兩個SFF-8484插座垂直于PCB放置，占用空間大為減少——不過，這種做法不具普遍性，因?yàn)槎鄶?shù)SAS HBA/RAID卡設(shè)計時要考慮相鄰的PCI插槽，SFF-8484插座必須平行于PCB放置;上圖右則是IBM xSeries 460服務(wù)器磁盤背板上的SFF-8484連接器
除了方便硬盤驅(qū)動器的插拔之外，磁盤背板還有助于雙端口功能的實(shí)現(xiàn)。本文第3頁我們探討過雙端口的問題，無論磁盤背板上使用哪一種主機(jī)端連接器——SATA樣式、SAS 4i還是Mini SAS 4i，只要有相應(yīng)的布線配合，都可以實(shí)施雙端口，但是必須遵循以下兩條原則：
· 主機(jī)端連接器的端口總和應(yīng)兩倍于SFF-8482連接器的數(shù)量;
· 同一個SFF-8482連接器上的兩個端口，信號源應(yīng)來自于不同的主機(jī)端連接器。
采用CompactPCI接口的磁盤陣列控制器
但是，在實(shí)際應(yīng)用中，我們很少能看到上述“雙端口原則”的體現(xiàn)。道理很簡單：基本上只有服務(wù)器才會采用SATA樣式、SFF-8484或SFF-8087連接器作為磁盤背板的主機(jī)端連接器，但服務(wù)器通常無須支持雙端口功能;雙控制器的磁盤陣列需要雙端口功能，但這些控制器普遍通過無線纜的CompactPCI接口與背板連接，不存在單獨(dú)的SAS連接器，只能從另一面看到供硬盤驅(qū)動器使用的SFF-8482連接器。
磁盤陣列背板上的SFF-8482連接器，節(jié)省空間，有利于硬盤驅(qū)動器的通風(fēng)散熱
最后需要補(bǔ)充的一點(diǎn)是，上面的很多討論，都有一個假定的前提，即主機(jī)端連接器提供的端口數(shù)，和(驅(qū)動器端)的SFF-8482連接器數(shù)量相等，或者兩倍于后者(雙端口情況，此時兩面的端口數(shù)相等)。但實(shí)際上，考慮到磁盤背板上可以放置Expander(擴(kuò)展器)以提高連接驅(qū)動器的能力，來自SAS HBA/RAID卡的端口數(shù)(提供給主機(jī)端連接器)有可能會少于SFF-8482連接器的數(shù)量。當(dāng)然，這已經(jīng)偏離了我們討論的主題，故不再深究。
外部連接器(上)：SAS 4x偷師InfiniBand
服務(wù)器使用SAS HBA連接SAS RAID盤柜，或者通過SAS RAID卡連接SAS JBOD盤柜，以及磁盤陣列控制器連接SAS磁盤擴(kuò)展柜，都是在機(jī)箱外部的連接，插頭和線纜的屏蔽及數(shù)米的連接長度是必須滿足的兩個條件。
SFF-8470連接器有兩種不同的固定方式——InfiniBand常用的卡筍式(上)和SAS選擇的螺栓式(下)
盡可能地利用現(xiàn)有技術(shù)，快速投入使用是SAS從一開始就貫徹的原則，無奈過短的傳輸距離和有限的特性注定了外部連接不是SATA應(yīng)該考慮的問題，當(dāng)然也不會有現(xiàn)成的外部線纜讓SAS借用——要知道，那時候還沒有eSATA。幸運(yùn)的是，InfiniBand早已在外部連接領(lǐng)域探索出了一條成功之路，從1X到4X，乃至12X，非常豐富。我們知道，外部線纜需要屏蔽，成本相對較高，SAS畢竟不比InfiniBand，單端口配1X線纜只有3Gb/s的帶寬，顯然不太劃算;而寬端口配4X線纜則可以提供12Gb/s的帶寬，一舉跨越“萬兆”(10Gb/s)的門檻。因此SAS外部連接器和線纜從一開始就踏上了4x的整合之路，亦可算是因禍得福。
SAS采用的SFF-8470插頭(左)和插座(右)引腳定義
InfiniBand 4X連接器遵循的是SFF-8470規(guī)范，該規(guī)范設(shè)計了兩種連接器的固定方式，InfiniBand采用了卡筍式，即插頭上的簧片卡在插座上的缺口中，輕按簧片即可快速解脫——第5頁提到的3ware 9550SX-12MI-I SATA RAID卡上的內(nèi)部連接器就是它。螺栓式則需要把插頭上的螺絲擰入到插座上的螺母中，受到了SAS的青睞。
SAS的SFF-8470插頭(左)和連接后的狀態(tài)(右)
由于螺桿較長，SAS外部插頭可以從后端擰松，好處是兩個插座可以近距離并排放置，缺點(diǎn)是螺母的存在使插座寬度較大，而且要擰多圈才能解脫，不利于快速插拔，總的來說是弊大于利�？偟膩碚f，筆者認(rèn)為SAS在SFF-8470的兩種固定方式中選擇了缺點(diǎn)較多的一個，從而為其被SFF-8087所取代埋下了禍根。
SFF-8470和SFF-8484的經(jīng)典古董內(nèi)外配
SFF-8470連接器出現(xiàn)在SAS HBA/RAID卡上的時間比SFF-8484連接器稍晚，但總的來說屬于同一時期的產(chǎn)品，一款“內(nèi)外通吃”的RAID卡如果內(nèi)部采用了SFF-8484插座，那外部就必然是SFF-8470插座。既然“主內(nèi)”的SFF-8484連接器被稱為SAS 4i，“主外”的SFF-8484連接器也就順理成章地有了個SAS 4x(external，外部)的名號。
外部連接器(下)：Mini SAS 4x揚(yáng)長避短
既然SAS 4i遭遇了Mini SAS 4i的挑戰(zhàn)，那么SAS 4x是否也會受困于Mini版呢?答案是肯定的。前面早已介紹過，以SFF-8086規(guī)范為基礎(chǔ)，衍生出來了兩個連接器規(guī)范，SFF-8087因用于內(nèi)部連接而被稱為Mini SAS 4i，用于外部連接的SFF-8088自然就是Mini SAS 4x了。
SFF-8088插頭(左)和插座(右)結(jié)構(gòu)圖，由于后者的引腳埋藏較深，導(dǎo)致前者的可插入部分明顯長于SFF-8470
其實(shí)，與SFF-8484插座相比，SFF-8470插座主體結(jié)構(gòu)的寬度算是相當(dāng)?shù)暮侠砹�，可問題就出在旁邊的兩個螺母上——既明顯增大了寬度，用起來還特別麻煩。于是，便有了SFF-8088的用武之地。
兩個并排安置的SFF-8088插座(上)，占用的擋板面積比一個SFF-8470插座(下)大不了多少
SFF-8088號稱Mini SAS 4x，其實(shí)接口電氣連接部分并不比SFF-8470小，但好就好在“全都在這里了”，沒有多余的零碎。所以，兩個SFF-8088插座可以緊緊相鄰，占用的寬度僅相當(dāng)于兩個SFF-8470插座的三分之二，插拔也是非常的簡易，可謂既省空間，又省時間。
呈插入狀態(tài)的SFF-8088連接器，可以看到，插頭的長度并不比SFF-8470短，插座的長度更是在SFF-8470的兩倍以上
需要指出的是，就整個插座的體積來說，SFF-8088并不比SFF-8470小，反而還要大出來很多，這主要是因?yàn)榍罢叩慕涌陔姎膺B接部分都深埋于插座內(nèi)部，而不像后者那樣外露，因此占用PCB的縱深很大——甚至不遜色于SFF-8484插座。但是，與內(nèi)部連接器相比，外部連接器只能布置在金屬擋板所在的一側(cè)，所以插座的寬度是必須優(yōu)先考慮的因素。以SAS 4x插座(SFF-8470)的體型，半高(LP)規(guī)格的SAS HBA/RAID卡斷然沒有可能安置兩個，只有Mini SAS 4x才能滿足板卡小型化的需求。
從這個角度不難看出，SFF-8088插座和SFF8087插座僅僅是外殼不同，里子都是一樣的(SFF-8086)
上一頁已提到過，SFF-8088和SFF-8087連接器內(nèi)部的接口電氣連接部分是相同的——都基于SFF-8086規(guī)范，差別主要在于外殼的構(gòu)造，包括屏蔽的有和無。不過，SFF-8088連接器的人性化設(shè)計就體現(xiàn)在這個外殼上：扣具十分牢靠，同樣是插入到位即獲得良好的固定，而在解脫時只需扯動拉環(huán)或按下釋放按鈕，便能輕松地拔出。不僅易用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通過螺絲固定的SFF-8470，動作的可靠性也明顯在SFF-8087之上。
SFF-8088連接器依對齊位置不同分為兩種情況，"In" Key的標(biāo)識是圓形，而"Out" Key的標(biāo)識是菱形，不同標(biāo)識的對齊插槽(Key slot)位置也不一樣。其實(shí)，SFF-8470就有類似的情形，不過，對于我們來說，還不需要太過關(guān)心這樣的問題。
化繁為簡：Mini SAS 4i至關(guān)重要
讓我們來算一下可能會用到SAS連接器的設(shè)備吧——SAS HBA/RAID卡、SAS硬盤/磁帶驅(qū)動器、磁盤背板、SAS盤柜(RAID/JBOD)，大致是4種;與SAS相關(guān)的連接器規(guī)范——SATA樣式、SFF-8482、SFF-8484、SFF-8470、SFF-8087和SFF-8088，有6種之多……由此看來，SAS線纜的復(fù)雜多樣，簡直是必然的。
SAS HBA/RAID卡到磁盤背板的連接，有6種SAS線纜組合，和9種連接情境。但在SFF-8087主導(dǎo)SAS HBA/RAID卡連接器的大趨勢下，最后會簡化為3種線纜(③⑤⑥)和右側(cè)的3種連接情境
不考慮驅(qū)動器和盤柜，僅僅SAS HBA/RAID卡到磁盤背板的連接，就產(chǎn)生了6種兩端不同連接器組合的SAS線纜，可能的連接情境多達(dá)9種。不過，前面幾頁已經(jīng)提到，SFF-8087連接器將在SAS HBA/RAID卡和SATA RAID卡(不考慮端口數(shù)少于4個的SATA HBA或板載應(yīng)用)占據(jù)主流地位，未來純粹的SATA線纜不會繼續(xù)用于連接磁盤背板，即上圖中線纜①(SATA-SATA)和對應(yīng)的1種情境將會消失;更進(jìn)一步，線纜②(8484-SATA)和對應(yīng)的2種情境將會越來越少見，線纜③(8087-SATA)和線纜⑤(8087-8484)也會各減少1種情境，線纜④(8484-8484)甚至不再需要……最后，剩下由SFF-8087連接器主導(dǎo)的3種線纜(③⑤⑥，線纜另一端分別是SATA樣式連接器、SFF-8484連接器和SFF-8087連接器)，以及SAS HBA/RAID卡采用SFF-8087插座的3種連接情境。
隨著SFF-8087日漸強(qiáng)勢，以后，我們有望不再需要這么多種SAS內(nèi)部線纜
當(dāng)然，如果讓SAS HBA/RAID卡直連SAS驅(qū)動器，又會多出3種“一拖四”的SAS扇出線纜：驅(qū)動器端是4個SFF-8482連接器，配合SAS HBA/RAID卡的一端分別為SATA樣式連接器、SFF-8484連接器和SFF-8087連接器(兩者均屬插頭)。本著SFF-8087統(tǒng)治SAS HBA/RAID卡的原則，也可以只留一種SFF-8087連接器扇出(fan-out)為4個SFF-8482連接器的SAS線纜。綜合起來，我們或許可以僅維護(hù)4種用SFF-8087連接器配合SAS HBA/RAID卡的SAS線纜。
3種SAS外部線纜，4種可能的連接情境，可以看到SFF-8088插座確實(shí)比SFF-8470插座占地方，但SFF-8088的明天更美好
由于僅涉及兩種連接器規(guī)范(SFF-8470和SFF-8088)，SAS外部線纜只有3種，即兩端連接器相同的8470-8470和8088-8088，以及連接器相異的8470-8088，其中后者能夠有兩種連接情境，因此可能的連接情境為4種，遠(yuǎn)沒有內(nèi)部線纜那般繁瑣，更不會涉及fan-out的問題。如果SFF-8088能一統(tǒng)江湖，留一種SAS外部線纜就可以了。
從這張存儲服務(wù)器的SAS“生態(tài)圖”來看，連SFF-8484連接器在磁盤背板上的生存空間都給剝奪了，SFF-8087連接器則是“坐臥均可”……SFF-8087與SFF-8088同屬一張卡，而裝備SFF-8484和SFF-8470的顯然是一款早期產(chǎn)品
現(xiàn)在回過頭來看，之所以會有這么多的SAS連接器規(guī)范和形態(tài)各異的SAS線纜，很大程度上是SAS技術(shù)的推動者們急于打造一個完整的SAS生態(tài)環(huán)境，從而盡快讓SAS走向成熟的心態(tài)所導(dǎo)致的副作用。出發(fā)點(diǎn)是好的，摸索前進(jìn)付出一定的代價也是必須的，何況通過盡可能地借鑒相對成熟的技術(shù)，SAS所走的彎路已經(jīng)少了很多。但不容否認(rèn)，種類過于繁雜的連接器和線纜，既不利于大批量生產(chǎn)降低成本，也在客觀上給用戶造成了很多不必要的困擾。好在，Mini SAS連接器的成熟，給我們帶來了一道化繁為簡的曙光……
SHIZI28 --- 2011-04-11 11:36:16
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HiitopTony --- 2012-07-11 18:05:13
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killer555 --- 2013-02-26 16:11:01
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jack2204 --- 2013-03-04 09:04:50
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