NVMe进攻下，SAS还有未来吗？

SAS 和 NVMe 都是强大的企业存储技术。SAS 是两种架构中较旧的一种，而且往往也是更便宜的选择。NVMe 正在成为标准的高速存储驱动器接口，但 SAS 因其庞大的安装基础而将持续多年。

STA（SCSI 贸易协会）负责维护 SAS 标准，其论坛主席 Cameron Brett 在伦敦举行的 TechLive 活动的演讲中谈到了这个问题。STA 必须制定一个从当前 24G SAS 标准发展的路线图，但他也认识到 NVMe 正在取代 SAS 作为高速存储驱动器接口。

SAS（串行连接 SCSI，或小型计算机系统接口）是磁盘驱动器和 SSD 使用的互连。它与 SATA（串行高级技术附件）一起使用，并且两者都取代了 PATA（并行高级技术附件）。按照今天的标准，PATA 的速度很慢，传输数据的速度高达 133 MBP，并支持 80GB 容量的驱动器。SATA 速度更快，数据传输速度高达 300 MBps。

当前的 SATA 标准第 3 版定义了 6 Gbps 带宽。SCSI 代表了 PATA 和 SATA 的升级，因为它用于附加外围设备，例如打印机和扫描仪。SAS 目前的运行速度为 12 Gbps，并且可以在比 SATA 1 m 更长的电缆（12 m）上运行。SAS 连接器支持 SATA 连接，但反之则不然。

当前的 SAS 标准（修订版 3 或 SAS-3）定义了 12 Gbps 接口带宽，与 SAS 驱动器最终连接的 PCIe 3 互连相匹配。SAS-4 或 24G SAS，将其提升至 24 Gbps，并由 STA 在 2019/2020 年定义。其部分原因是当时即将推出的 PCIe 4 接口，其速度是 PCIe 3 的两倍。

TrendFocus 图表显示，大部分企业存储容量由近线驱动器代表，其中大部分使用 12 Gbps SAS 接口。

企业存储供应商没有 24G SAS 磁盘驱动器，只有少数 24G SAS SSD 产品，因为 NVMe（Non-Volatile Memory Express）互连已经接管了 SSD 接口区域，而高速磁盘驱动器运行在 10,000rpm 级别正在被 SSD 取代。这使得大部分企业和 PC 磁盘驱动器产品以 7,200rpm 的速度旋转，并且非常适合在 12gig SAS 级别连接。

市场上出现了一些 24G SAS SSD 产品，例如 Kioxia PM6 和 PM7，以及三星的 PM1653。有各种 24G SAS 互连产品，例如 Broadcom 的 9600 系列接口，以及电缆、连接器、分析仪和扩展器。但总的来说，存储驱动器制造商对 24G SAS 的采用进展缓慢。

然而 Brett 认为 SAS 是不朽的，因为它在磁盘驱动器互连领域拥有如此根深蒂固的地位。他认为，到 2027 年，SAS 将成为主要的 HDD 接口。NVMe 已通过 NVMe v2.0 规范开发了磁盘驱动器扩展，随着时间的推移，NVMe 可能会蚕食 SAS 的磁盘驱动器霸权。但庞大的 SAS HDD 基础将提供一个持续多年的补充和升级市场。

他指出，NVMe 针对闪存进行了优化，而 SAS 针对磁盘进行了优化。与单或双 SAS 通道相比，借助 NVMe，您可以在 SSD 上拥有四个 PCIe 通道，从而使 NVMe 接口速度更快。

目前正在制定的下一个 SAS 标准将是 24G+，并具有 2025/2026 定义数据。Brett 确实表示，没有设想将 24G 速度加倍至 48 Gbps，也没有开发 4 端口 SAS 接口。我们的理解是，24G+ 将继续使用 SAS-4 物理层规范，这意味着速度不会增加到超过 24 Gbps。我们已请布雷特确认这一点。

STA 定义了 24G+ 命令持续时间限制、格式愿望预设和逻辑减少。它正在考虑衰减、每个 IO 的密钥、扩大保护信息字段并利用 24G+ 标准增强公平性。

尽管 STA 将高速驱动器接口区域让给 NVMe，但它认为 SAS 在超大规模存储环境中将继续发挥作用。Brett 引用了开放计算项目的驱动器底盘标准作为证据；2013 年的 Knox (6Gbps SAS)、2015 年的 Honey Badger (12 Gbps SAS)、2017 年的 Bryce Canyon (12 Gbps SAS) 和 2022 年的 Grand Canyon (14 Gbps SAS)。他认为至少会出现两代产品，他们很可能会使用 24G+ SAS。

Brett 认为 SAS 近二十年来一直是占主导地位的存储接口，并且在未来几年仍将如此。他表示，STA 将确保 SAS 继续创新，以满足不断变化的数据中心需求。

SAS 是什么？

SAS 是正在进行的 SCSI 开发工作的一部分，该开发工作由国际信息技术标准委员会 T10 技术委员会（现为 SCSI 技术委员会）领导，并得到 50 多家公司的支持。

SAS 硬盘在设计时考虑了性能和可扩展性，尽管单盘性能远低于 NVMe 磁盘。SAS 磁盘的性能根据其转速（7,200 rpm、10K rpm 或 15K rpm）而有所不同，但高性能 SAS 驱动器可以提供高达 12 Gbps 的速度。SAS SSD 还提供 12 Gbps 的吞吐量。

SAS 架构支持创建具有大量 SAS 驱动器的大型存储阵列。单个存储阵列可能包含可容纳数十个 SAS 驱动器的托架。然而，硬件限制可能会阻止 SAS 阵列实现更高水平的性能。例如，PCIe 5.0 x16 控制器可以传输 64 GBps。虽然这一吞吐量远远超过单个 SAS 驱动器的吞吐量，但大型存储阵列中的磁盘可能会共同超过控制器的最大吞吐量，从而导致控制器成为存储性能瓶颈。

SAS 驱动器有 2.5 英寸和 3.5 英寸两种外形尺寸。尽管选项有限，但 SAS 很灵活。SAS 磁盘可用作 SSD 或 HDD，并支持多种转速。

SAS 驱动器还提供各种容量，并且适合各种存储架构。例如，SAS 存储有时会组织成不同的层，其中容量较低的 SSD 作为热存储层或缓存层，容量较大但速度较慢的磁盘作为冷存储层。组织还可以使用容量极高但速度相对较慢的 SAS 磁盘创建存档存储层。

SAS 阵列的设计易于维护，大多数阵列都支持热插拔磁盘。其他组件（例如电源）也可以是热插拔的。存储供应商通常提供自己的专有管理软件，使客户能够配置、配置、监控和维护其存储阵列。

NVMe 是什么？

在制定 NVMe 规范之前，PCIe SSD 基于专有技术。NVM Express Inc. 的成立是为了开发开放的行业标准，以利用固态技术的高性能、低延迟功能。

NVMe 磁盘性能因架构和用途而异。高性能企业级 NVMe SSD 可实现 5-6 GBps 的写入速度和高达 7 GBps 的读取速度。这些磁盘可以提供超过 500,000 IOPS 的随机读/写速率。NVMe 磁盘之所以能够实现这些速度，是因为它们被设计为使用 PCIe 总线，该总线为数据传输提供了多个通道。

虽然有些控制器可以支持大量 NVMe 磁盘，但与 SAS 存储相比，每 GB 的成本往往要高得多。因此，NVMe 可能不是大型数据集的最佳选择。

NVMe SSD 有多种外形规格，反映了 PCIe 接口无处不在的本质。三种主要类型如下：AIC/CEM（附加卡/机电卡）是大多数 SSD 使用的不同尺寸和高度的 PCIe 通用外形规格；M.2 是为移动设备和笔记本电脑开发的，也用于一些台式机和数据中心以及超大规模企业；

U.2 是当今大多数 NVMe SSD 的 2.5 英寸外形尺寸。

借助 PCIe Gen 4 SSD，NVMe 开始过渡到 EDSFF（企业和数据中心 SSD 外形）专为数据中心构建的存储外形。E1 专为 1U 设计，正在开发针对大容量驱动器、可扩展性能和主流计算用途的版本。E3 具有各种长度和高度，针对 2U 计算和存储进行了优化。

NVMe 管理接口 (NVMe-MI) 基于 SCSI 机箱服务管理功能而构建。NVMe-MI 提供 NVMe 设备的带内和带外管理以及支持多种操作系统的管理控制台。