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27.04.2007

SAS rollt den Speichermarkt auf

Serial Attached SCSI (SAS), die Weiterentwicklung des herkömmlichen Parallel SCSI, schickt sich an, eine ernsthafte Alternative zu Fibre Channel zu werden.
Bye bye, Parallel SCSI: 2008 wird das Jahr der SAS-Schnittstelle.
Bye bye, Parallel SCSI: 2008 wird das Jahr der SAS-Schnittstelle.

Die einen haben es noch nicht im Portfolio, andere experimentieren damit, und die dritten bezeichnen sich schon als Vorreiter im Markt. Die Rede ist von SAS, dem Nachfolger der Festplattenschnittstelle SCSI. "SAS vereint alle Welten von Parallel SCSI bis Fibre Channel (FC) und Serial ATA (SATA) in einer Schnittstelle, die sich SAS nennt", beschreibt Henrique Atzkern, Field Application Engineer vom Festplattenkrösus Seagate, die neue Schnittstelle. SAS ist kostengünstig, kompatibel zu anderen Schnittstellen und erfordert nicht viel Spezialwissen.

Hier lesen Sie ...

• welche Festplattentechnik dominieren wird;

• welche Vorteile SAS-Drives besitzen;

• welche Leistungswerte zu erwarten sind und

• wie das Zusammenspiel mit anderen Schnittstellen funktioniert.

Obwohl SAS über eine Reihe von Vorzügen verfügt, ist die Verbreitung noch relativ gering. Speicherspezialist EMC etwa bietet bis dato überhaupt noch kein Gerät mit SAS-Platten an. IBM liefert seit Jahresbeginn 2007 mit der "DS3000" immerhin eine Maschine, die komplett auf SAS-Technik setzt, wo die Daten also sowohl zum Backend als auch zu den Laufwerken über die serielle Schnittstelle transferiert werden. Hewlett-Packard verzeichnet für SAS ein stärkeres Wachstum als für die konkurrierenden Techniken FC und SATA.

Wachablösung

Damit geht HP konform mit den Marktforschern von Gartner/ Dataquest, die die Verbreitung der vier gängigsten Festplattenschnittstellen Parallel SCSI, SAS, Fibre Channel und ATA/SATA untersucht haben. Danach entfiel 2006 mit 42,8 Prozent der Löwenanteil aller gelieferten Laufwerke auf die herkömmliche SCSI-Schnittstelle, Highend-FC und Lowend ATA/SATA machten jeweils knapp ein Viertel aus, und SAS-Drives erreichten nur einen Marktanteil von 8,4 Prozent. In diesem Jahr rechnen die Analysten mit einer Verdoppelung der SAS-Lieferungen - hauptsächlich zu Lasten von Parallel SCSI. 2008 darf als Jahr der SAS-Laufwerke bezeichnet werden, wenn sie wie prognostiziert über 40 Prozent aller Festplattenlieferungen ausmachen.

Ähnliches erwartet der Festplattenhersteller Fujitsu, der den FC-Platten im Zeitraum 2003 bis 2008 einen stabilen Anteil von rund 20 Prozent einräumt und den herkömmlichen Ultra 320 SCSI seit 2006 dramatische Einbrüche bescheinigt: Von 80 Prozent im Jahr 2004 sinkt der Anteil auf unter fünf Prozent im kommenden Jahr. Auch bei Fujitsu heißt der Gewinner SAS.

Abgestimmt auf die Anwendung

Der Hersteller begründet den Siegeszug mit den drei hauptsächlichen Anforderungen an die Datenverarbeitung von Unternehmen: Durchsatz-intensive Applikationen mit großen Files wie Audio-, Video- und Grafikanwendungen erfordern blockweises Lesen und Schreiben. Die zweite Kategorie sind transaktionsintensive Applikationen etwa aus der Finanzwelt, wo kleine Blockgrößen anfal- len. In den "Referenzsystemen" schließlich werden unveränderliche oder Archivdaten in großen Blöcken sequenziell gelesen und geschrieben.

Nach Ansicht der Fujitsu-Ingenieure erfüllt SAS alle drei Anforderungen. In puncto Geschwindigkeit beziehungsweise Datendurchsatz beweist die serielle SCSI-Platte Enterprise-Qualitäten. Das alte parallele Ultra 320 SCSI schafft 320 Mbit/s und damit ungefähr so viel wie die momentan ebenfalls beliebten SATA-Laufwerke, die meist für hochvolumige Anwendungen wie Backup-Lösungen benutzt werden. SAS transferiert derzeit mit einer Geschwindigkeit von rund 3 Gbit/s, was etwa 300 Mbit/s entspricht. SAS-Platten arbeiten aber full-duplex und transferieren bidirektional mit je 3 Gbit/s - kommen also auf 6 Gbit/s im Duplexmodus. Damit reichen sie fast an die jüngste Generation von FC-Festplatten heran, die eine Transferrate von 4,25 Gbit/s und im Duplexbetrieb das Doppelte schaffen. Bis zum Jahr 2009 sollen sich die Transferraten verdoppeln: SATA würde es dann auf 6 Gbit/s bringen, SAS auf 12 Gbit/s und FC auf 17 Gbit/s bei full duplex.

Ein anderes Merkmal für hohe Leistungsfähigkeit ist die Art und Weise, wie mehrere Geräte gekoppelt werden. Die herkömmlichen parallelen SCSI-Platten nutzen einen gemeinsamen Bus. Das hat zur Folge, dass der Durchsatz für jede angeschlossene Festplatte abnimmt, je mehr Geräte am Bus hängen. Im Gegensatz dazu nutzt die serielle SCSI-Version eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Dabei wird jeder Festplatte ein dedizierter Pfad - mit der ganzen möglichen Bandbreite - zum Festplatten-Controller eingerichtet. Zudem ist die Bündelung mehrerer Pfade ("multi-lane") erlaubt.

Die Grenzen von SAS

"Die Skalierbarkeit von Fibre Channel ist praktisch unbegrenzt", erklärt Seagate-Ingenieur Atzkern, warum dieses Protokoll für den Aufbau von Speichernetzen auch in Zukunft genutzt werden wird. Dank der zahlreich am Markt vertretenen FC-Schaltzentralen wie Switches und Direktoren lassen sich die angeschlossenen Speicher-Arrays gut managen und auch virtualisieren. Dazu trägt auch bei, dass FC-Geräte über eine Länge von zehn Kilometern miteinander kommunizieren, während bei SAS nach zehn Metern damit Schluss ist. Zum Vergleich: SATA-Platten erlauben nur Kommunikationswege von einem Meter Länge, und Parallel SCSI ist auf zwölf Meter beschränkt.

Erweiterungsmöglichkeit

Für SAS besteht allerdings die Möglichkeit, über Expander mehr Reichweite zu erzielen. Expander können als einfache SAS-Switches bezeichnet werden, die Host-Rechner, Festplatten oder andere Expander miteinander verbinden. Dabei können zweierlei Arten unterschieden werden: Edge-Expander können mit bis zu 128 SAS-Adressen kommunizieren, während ein Fan-out-Expander bis zu 128 Edge-Expander verbindet.

Eine andere hervorzuhebende Eigenschaft von SAS-Drives ist die Dual-Port-Funktion, die redundante Datenwege ermöglicht. Mit diesem Sicherheits-Feature aus dem Highend-Bereich konnten bis jetzt nur FC-Platten aufwarten. All dies erklärt, weshalb Seagate bei den verkauften Stückzahlen nicht nach FC- oder SAS-Schnittstelle unterscheidet, sondern beide dem Enterprise-Segment zuordnet. Das drückt sich unter anderem auch in der Fehlerrate aus: Enterprise-Laufwerke werden mit einer MTBF-Rate (Mean Time Between Failure) von 1,4 bis 1,6 Millionen Stunden ausgeliefert, während die MTBF-Spezifikationen für die SATA-Laufwerke oft nur 700000 Stunden betragen. Ihre Stärken spielen SAS-Festplatten aber vor allem dann aus, wenn sie nur einen Server bedienen, also nicht in ein weit verzweigtes Speichernetz eingebunden sind.

Hochwertige Schaltzentralen wie Switches und Directors sind derzeit nur für Fibre Channel, aber nicht für SAS verfügbar, und daran wird sich auch nichts ändern. Laut Brocade, führender Lieferant von SAN-Schaltzentralen, verfügen die meisten Speichersubsysteme nach außen über einen FC-Anschluss und nur zu den Festplatten hin über ein SAS-Interface. Konkurrent Cisco hat auch keine SAS-Pläne für Switches: Man wolle die Anzahl der Schnittstellen überschaubar halten und biete deshalb vor allem FC-Geräte an. Wer das nicht wolle, könne auf iSCSI-Lösungen zurückgreifen.

Preisvorteil

Was SAS in den Augen der Anwender so begehrenswert macht, ist der Preisvorteil gegenüber vergleichbaren FC-Lösungen: SAS-Platten sind für 30 bis 50 Prozent des Preises zu haben, der für FC-Lösungen ausgegeben werden muss. "Allein aus Kostengründen wird der Markt SAS-Laufwerke fordern", erwartet Benedikt Braun vom IBM-Speicherzentrum in Mainz. SAS wird sich auch deshalb durchsetzen, weil es kompatibel zu Parallel SCSI ist und auch mit SATA-Lösungen zusammenarbeitet. So lassen sich mehrstufige Speicherarchitekturen (tiered storage) schon innerhalb eines Arrays mit einfachen Mitteln aufbauen. Dennoch glaubt auch Braun nicht, dass SAS den Fiber Channel verdrängen wird: "Die Investment-Sicherung spricht für den FC."