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Hardware

Conector SAS – Que es, características y arquitectura

La conectividad de un equipo informático ha ganado importancia en los últimos años debido al aumento de los periféricos. Los puertos USB sin lugar a dudas son los que más importancia tienen en la actualidad. Pero hay otro tipo de puertos menos conocidos que son incluso más importantes y que son poco conocidos. Este es el caso del puerto SAS (Serial Attached SCSI).

El puerto SAS está desarrollado para la transferencia de datos entre unidades de almacenamiento y/o unidades de disco flexible. Para explicarlo de manera más sencilla, podríamos decir que es puerto SATA con esteroides. Sobre todo se diferencia en que un conector SAS puede soportar varias unidades de disco duro al mismo tiempo.

10Gtek Internal SAS/SATA Raid Controller PCI Express Host Bus Adapter for LSI 9211-8I, LSI SAS2008 Chip, 8-Port 6Gb/s, High Profile & Low Profile
  • I/O Controller: LSI SAS 2008 6Gb/s SAS+SATA Controller.
  • Host Bus Type: PCIe 2.0 x8. Also compatible with PCIe 2.0 x16, PCI-Express 3.0 x8, PCI-Express 3.0 x16.
  • Connectors: 2x Mini SAS SFF-8087.
  • Data Transfer Rates: support up to 6.0Gbps SAS 2, SATA III.
  • Support 256 SAS and SATA devices. Support RAID0/1/1E/10. Support SSDs, HDDs. (A driver disk is included in the package. )

Desarrollo puerto SAS

Cualquier puerto de conexión actual requiere de unos parámetros básicos: el desarrollo suele ser abierto y estándar. Normalmente los puertos de conexión son desarrollados por asociaciones que son soportadas por las grandes compañías de la industria. Lo que se busca es desarrollar un sistema de conexión único y que pueda ser usado por todos, haciendo fácil su implementación y comercialización.

SAS no es una excepción a esto. En 1996 se crea la SCSI Trade Association1 con el fin de crear un puerto de conexión de alta velocidad. La asociación en diciembre de 2001 presenta los requisitos y especificaciones del puerto SAS e inicia la promoción de esta tecnología en la industria.

Seagate Exos, 2 TB, Disco duro interno, HDD, 3,5 in, 6 Gb/s, 7200 r.p.m., caché de 128 MB para empresas, centro de datos (ST2000NM0045)
  • Consiga 2 TB de datos en una unidad HDD SATA fácil de integrar
  • Gestione aplicaciones intensivas de forma ininterrumpida y con un alto rendimiento
  • Reduzca el coste total de propiedad con opciones de energía personalizables
  • Advanced Write Caching y TurboBoost ofrecen un buen rendimiento y limitan el riesgo de pérdida de datos debido a una caída de energía inesperada
  • Disfrute de una tranquilidad a largo plazo con el plano de protección

Posteriormente, en mayo de 2002 se transfieren los parámetros de este puerto al Comité Técnico T10 para su estandarización. En noviembre de 2003 se publica por parte de ANSI el estándar Serial Attached SCSI (SAS). Los primeros dispositivos basados en este estándar empiezan a llegar en 2004.

Existen tres rangos en cuanto a la participación dentro de esta agrupación por parte de empresas del sector. Dichas empresas tienen diferentes derechos y beneficios según el nivel de participación. Además, colaboran aportando capital para el desarrollo, con una cuota anual que varía entre los 4.000 dólares y los 25.000 dólares.

Los miembros más destacados son:

  • Sponsor: Adaptec, Hewlett-Packard, Intel, LSI Logic, Maxtor, Seagate
  • Principal: Fujitsu, Hitachi, IBM, Western Digital
  • Promoción: Dell, NEC, Texas Instruments

Características puerto SAS

Se busca con este tipo de conexión ofrecer la mayor velocidad de transferencia entre dispositivos posible. La gran ventaja frente a otro tipo de conectores, es que la interfaz de transferencia de datos se realiza en serie. Principalmente este tipo de conexión se utiliza en servidores, donde se requiere un alto rendimiento y suelen existir muchas unidades de almacenamiento.

Para este tipo de conexiones existen unidades de almacenamiento especiales con características avanzadas. Inicialmente se utilizaba en discos duros mecánicos especiales que soportaban entre 10.000RPM y 15.000RPM, o lo que es lo mismo, casi el doble de velocidad de giro que un disco duro comercial.

Actualmente el mercado ya está empezando a dejar de utilizar discos duros mecánicos, pasando a las unidades de estado sólido. Estas son mucho más eficientes y pueden explotar mejor las prestaciones de los puertos SAS. Dicho puerto actualmente consigue velocidades de transferencia de hasta 22.5GB/s.

Otra de las características de los puertos SAS es que permiten la instalación o retirada de unidades en caliente. Esto no es más que poner o quitar un disco duro sin necesidad de apagar el sistema. Actualmente los puertos SATA también ofrecen esta posibilidad.

Destacar que las unidades de disco duro SAS se pueden conectar en puertos SATA, pero no al revés. Esto se debe a que el puerto SAS es muy similar al puerto SATA. Si bien los puertos en la placa base o placas de expansión tienen ligeras diferencias, el conector en la unidad de almacenamiento suele ser igual.

Conector SAS

Aspectos técnicos del puerto SAS

Como hemos comentado, este puerto ha sido desarrollado para ofrecer una elevada transferencia de datos. Además, es ampliamente flexible, así que ofrece facilidad a la hora de desarrollar grandes sistemas de almacenamiento.

Estos puertos tienen la capacidad de comunicarse directamente entre ellos, una gran ventaja a la hora de la gestión de los datos. El propio sistema genera un número único y universal, así que no existen conflictos en la comunicación. Además, en conexiones múltiples tiene la capacidad de mantener una transferencia constante para cada dispositivo

Cada puerto SAS soporta hasta 16 unidades, algo que no sucede en los puertos SATA, que solo soportan 1 unidad. Cada tarjeta SAS tiene una capacidad límite de 128 unidades y el límite teórico en un sistema es de 65.535 unidades mediante expansores.

Pequeña comparativa SAS-SATA

Versión SASVelocidad SASVelocidad SATAVersión SATA
SAS-13.0Gbit/s1.5Gbit/sSATA I
SAS-26.0Gbit/s3.0Gbit/sSATA II
SAS-312.0Gbit/s6.0Gbit/sSATA III
SAS-422.5Gbit/s

Nota: Actualmente no hay datos de una interfaz SATA IV

Comparativa SAS y SATA

Partes SAS

Iniciador

Elemento de origen que gestiona las solicitudes de servicio de dispositivo y gestiona las tareas para el procesamiento por un dispositivo objetivo y recibe respuestas para las mismas solicitudes de otros dispositivos objetivos. Los iniciadores se pueden proporcionar como un componente integrado en la placa base o como un adaptador de bus de host adicional.

Objeto

Dispositivo que contiene unidades lógicas y puertos de destino que recibe las solicitudes de tareas. Realiza el procesamiento de las solicitudes y manda la respuesta de dichas solicitudes a los dispositivos iniciadores. Una unidad de destino podría ser una unidad de almacenamiento o una matriz de unidades de almacenamiento.

Subsistema de prestación de servicios

Parte de un sistema de entradas y salidas que transmite información entre un iniciador y un objetivo. Normalmente cables que conectan un iniciador y un objetivo con o sin expansores y placas posteriores, constituyen un subsistema de prestación de servicios.

Expansores

Dispositivo que forma parte de un subsistema de prestación de servicio y facilita la comunicación entre dispositivos SAS. Estos expansores facilitan la conexión de múltiples dispositivos finales a un solo puerto iniciador

Expansor SAS

Arquitectura SAS

Nivel físico

En este nivel se definen las características eléctricas y físicas del conector, así como los parámetros de transmisión mediante señalización diferencia. Se establecen las características de la interconexión pasiva en base a 3 conectores diferentes:

  • SFF-8482: Compatible con SATA
  • SFF-8484; SFF-8087; SFF-8643: Conector interno para un máximo de 4 dispositivos
  • SFF-8470; SFF-8088; SFF-8644: Conector externo para un máximo de 4 dispositivos

Nivel PHY

Aquí se define el protocolo de las diferentes señales. Cada uno de los PHY dispone de un transmisor-receptor y de un enlace físico. Ofrece la codificación de datos 8b/10b y la codificaciones de paquetes de 128b/150b SPL.

Nota: PHY es la abreviatura de physical layer o capa física de los circuitos integrados. Conecta una capa de enlace de datos con un medio físico, ya sea mediante cables metálicos o mediante fibra óptica.

Nivel de enlace

Se establecen los elementos de inserción y eliminación de primitivas para la coincidencia de disparidad de velocidad de reloj. Se realiza la codificación primitiva y la codificación de datos para reducir el EMI.

Dentro de este nivel también se establecen y derriban conexiones nativas entre objetivos SAS e iniciaciones, y conexiones de túnel entre iniciadores SAS y objetos SATA conectados a expansores Serial Attached SCSI. Finalmente se gestiona la energía en este nivel.

Nivel de puertos

Abstracción que agrupa un conjunto de varios PHY y direcciones SAS que se conectan a otras PHY. Se selecciona la capa PHY por el cual se transfiere la trama. Establece la comunicación de apertura y cierre de las conexiones en la capa de enlace de cada PHY.

Nivel de transporte

Definición de la conexión de la trama y se soportan tres protocolos diferentes:

  • SSP (Serial SCSI Protocol): Comunicación a nivel de comando con dispositivos SCSI
  • STP (Serial ATA Tunneling Protocol): Comunicación a nivel de comandos con dispositivos SATA
  • SMP (Serial Management Protocol): Gestión del conjunto SAS

Expansores SAS

Componentes que facilitan la comunicación entre un gran número de dispositivos SAS, contando estos expansores con dos o más puertos de expansión externos. Los expansores disponen al menos de un puerto de destinado del protocolo de administración SAS y puede soportar unidades SAS.

Los expansores no son necesarios para interconectar un iniciador y un objetivos SAS. Al mismo tiempo, permite que un único iniciador se comunique con más objetivos SAS/SATA. Su funcionamiento es similar a un conmutador de red, que permite conectar varios sistemas usando un único puerto conmutado.

Tarjeta RAID SAS

El estándar SAS 1 define dos tipos de expansores, aunque el estándar SAS 2.0 elimina esta distinción, pasando a generar limitaciones topológicas que no aportan beneficios:

Expansor de borde: Genera un límite de comunicación de hasta 255 direcciones SAS, permitiendo que el iniciador SAS se comunique con el resto de dispositivos. Estos expansores permiten realizar enrutamiento director de tabla y enrutamiento sustractivo. Si se carece de un expansor de despliegue, existe un límite máximo de dos expansores de borde en un subsistema de entrega. Los expansores Fanout solucionan este cuello de botella.

Expansor desplegable: Permite conectar hasta 255 conjuntos de expansores de borde, conocidos como conjunto de dispositivos expansores de borde. Dicho sistema permite aumentar la cantidad de dispositivos SAS. Este tipo de expansores no tienen capacidad de enrutamiento sustractivo, solo reenvían las solicitudes de enrutamiento sustractivo a los expansores de borde.

Nearline SAS

Las unidades Nearline SAS (abrivación: NL-SAS) cuentan con una interfaz SAS pero con un cabezal, unos medios y una velocidad de rotación de las unidades SATA tradicional de clase empresarial, pero con un menor coste que las unidades SAS. Estas unidades NL-SAS ofrecen los siguientes beneficios en comparación con los puertos SATA:

  • Puertos duales para generar rutas redundantes
  • Conexión de un dispositivo a varios ordenadores
  • Conjunto completo de comandos SCSI
  • No se requiere un protocolo STP, necesario para unidades SATA que se conecten a un HBA SAS
  • No se requieren tarjetas de interposición SATA, necesarios para la alta disponibilidad de pseudo-doble puerto de discos duros SATA
  • Mayor profundidad de colas de comando
NL-SAS

Roberto Solé

Técnico en sistemas de generación de energía sustentables e instalador de sistema de distribución de energía en vivienda. Trabajo delante de un PC, en mi tiempo libre estoy delante de un PC y cuando salgo de casa estoy pegado a la pantalla de mí smartphone. Cada mañana cuando me levanto cruzo el Stargate para hacerme un café y empezar a ver vídeos de YouTube mientras hago ver que escribo aquí. Una vez vi un dragón... ¿o era un Dragonite?

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