[電腦硬件] 如何優化服務器性能之SAS RAID卡介紹篇

伺服器產品的性能，一直以來都是廠商和用戶所關心的問題。如何讓伺服器保持一個較低的價格得到更高的性能，同時還要讓伺服器的功耗保持不變或者更低，這些都成為廠商將自己的產品不斷更新的動力。英代爾作為IT業界的領軍企業，在性能與功耗方面一直有著不俗的表現，可以看到他們首先將處理器制程工藝升級到45納米，在保持功耗不變的同時提高了處理器每瓦的性能。其實，不僅在處理器領域英代爾有著先進的技術，在存儲和磁碟陣列領域英代爾也同樣為提升性能、節省功耗做著自己的貢獻，像我們瞭解到的伺服器幾乎都會用到存儲，而企業及存儲往往不會像民用級那樣簡單，他們都會需要RAID組成磁碟陣列來保障伺服器長期不間斷的運行穩定。本文將給大家介紹一些市場主流基於英代爾處理器晶片的SAS RAID卡產品。

英代爾IOP33x處理器

　　陣列卡自然離不開處理器，我們叫做控制晶片，在介紹SAS RAID卡之前我們先給大家介紹一下英代爾的IOP33x和34x系列處理器。

　　在IOP33x系列中，我們將重點介紹英代爾IOP333處理器，該處理器是基於英代爾XScale技術的高性能I/O處理器，融合了英代爾超級流水線RISC技術、7級整數/8 級記憶體超級流水線內核、32K位元組資料和指令快取記憶體、以及高達800MHz的運行頻率。同時也是一款用於主板和I/O密集型存儲、網路以及通信應用上RAID的高度集成的I/O片上系統。

結構圖

　　IOP333不僅具有高性能內部匯流排，還有雙埠記憶體控制器、PCI Express和PCI-X橋接、針對智慧RAID 6進行優化的應用加速器，以及改進的中斷控制器，可提供高性能、高集成的處理器解決方案。其應用物件包括：板上 RAID 和基於 PCI Express 主機的介面卡（如 RAID 卡、iSCSI 卡、FC 卡、安全 SSL 網卡等），以及許多其他在帶有集成 PCI Express 介面的晶片處理器上要求高集成、高性能系統的智慧I/O應用。

除此之外，IOP333還相容上一代Xscale微體系結構處理器，如IOP322 處理器、英代爾IOP331處理器、英代爾IOP321 I/O 處理器和其他基於ARM的設備，可簡化現有設計的代碼移植。它支援ARMv5TE指令集，不包括浮點運算指令。其內部匯流排運行頻率為 333 MHz，並提供高達 2.7 GB/秒的內部帶寬。

早在06年秋季的IDF大會上，英代爾就展示了新一代的IOP34x家族，可想而知IOP 33x家族更加久遠。這代存儲處理器整合了先進的資料保護、基於硬體的RAID 5/6(獨立磁片冗餘陣列)、多個高性能的英代爾XScale處理器核心，並針對伺服器直連和外部存儲產品，在處理器和控制器中支援高速串列連接SCSI(SAS)和串列ATA(SATA)介面。開發人員將這些靈活的、引腳相容的處理器設計到他們的存儲解決方案中，可以獲得節省工程投資、被驗證的互操作性、更低的系統成本和加速產品上市時間(time-to-market)等益處。

　　新一代的IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，單核心英代爾IOP341 I/O處理器和雙核心英代爾IOP342 I/O處理器既可用外部存儲，也可用於要求高性能的嵌入式系統。代號Chevelon的IOP342中兩個核心可以實現功能性分離，當要求用一個處理器執行兩個獨立的應用時，這是十分理想的選擇，用戶可用它對不同類型解決方案的性能進行優化和調整。

　　作為這一靈活的存儲產品家族的一部分，IOP348將SAS RAID帶入主流應用，使得不同規模的企業均可從其存儲保護、高性能和低功耗的特性中受益。IOP348早在一兩年前便以“Sunrise Lake”的代號而聞名，這款存儲SoC(system-on-a-chip，片上系統)將一個I/O處理器與SAS/SATA I/O控制器整合到一起，結合了RAID和SAS技術，為內部和外部的存儲產品帶來了全新水準的存儲性能。

　　製造SAS RAID卡的廠商有很多，但主流可以數清楚的最多超不過三家，像我們知道的LSI、Adaptec基本已經壟斷了市場，首先我們先給大家介紹一下Adaptec。

Adaptec公司1981年成立，總部位於加州Milpitas市，主要業務是電腦與網路之間資料傳輸設計製造軟硬體產品。擁有25年成功打造最新存儲技術，並將這些技術轉化為軟硬體結合的解決方案，以適宜的成本、簡單易用的方式為不同行業、不同規模的企業所應用的成功經驗和良好聲譽。如今，Adaptec成為業內能夠提供最全面存儲解決方案的企業之一，從晶片到內部主機匯流排適配器，從RAID控制器到外部存儲局域網（SAN）、基於乙太網的iSCSI SAN（IP SAN）、網路連接存儲（NAS），以及能夠提升存儲功能和價值的軟體。

Adaptec logo

　　Adaptec公司推出的SAS RAID產品主要以產品型號的大小來定位產品，以起始段為准標號越高則定為也就越高。目前Adaptec主要有16款SAS RAID產品，分別是：Adaptec RAID 52445、Adaptec RAID 51645、Adaptec RAID 51245、Adaptec RAID 5805、Adaptec RAID 5445、Adaptec RAID 5405、Adaptec RAID 5085、Adaptec RAID 2405、Adaptec RAID 2045、SAS-31605\31205\3085\3805\3405，以及早期的4805和4800產品。

早期的SCSI RAID 4805SAS

　　Adaptec串列連接4805SAS PCI-Express卡是一款8埠控制器，支援SAS、SATA或SATA II 硬碟。它通過Adaptec RAID Code（ARC）提供標準的RAID 0、1、5、10和50功能，並配備了可選Adaptec熱備空間(RAID 5EE)、條帶化鏡像(RAID 1E)、雙硬碟故障保護（RAID 6, 60）、快照備份、Copyback熱備等高級資料保護套件。該卡配置128MB帶ECC保護的DDR DRAM快取記憶體和一個可選的電池備份單元。4805和4800的主要區別是在於4805SAS是採用PCI-Express介面，而4800SAS則採用PCI-X介面。

入門級的2系列產品

　　Adaptec 2系列RAID控制卡專為提供頂級經濟有效型解決方案而設計，滿足不斷增長的資料存儲訪問及擴展需要。該系列控制卡裝備了128MB DDR2緩存，用戶可通過SAS擴展器連接多達128台 SATA/SAS I/O設備，包括硬碟或磁帶機。 2系列產品採用最新的PCIe接入技術，提供最全面的作業系統支援，包括嵌入式開源Linux驅動和業內公認的相容性支援。

2405陣列卡

　　2系列控制卡包含3款產品：Adaptec RAID 2405 套件（US0），提供4個內部埠； Adaptec 2405單件（US5），提供4個內部埠； Adaptec 2045 單件（US0），提供4個外部埠。Adaptec 2系列套件中配套一根扇出電纜。

中高端的Adaptec RAID 5805

　　這款5805控制卡是Adaptec在今年三月份推出了新的5系SAS/SATA Raid卡，Adaptec 5805裝備了IOP 348處理器，主頻是1.2GHz Dual Core RAID on Chip (ROC), 介面也全面使用了PCI-E x8來增加帶寬, 達到每秒超過250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度，同時提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫熱備（Copyback Hot Spare）等眾多RAID功能。

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　　這款Adaptec RAID 5805帶8個內部埠的小尺寸Unified Serial RAID控制卡，性能出眾，擴展能力強，提供高級資料保護功能，是定位于企業級應用的一款SAS介面產品，主要適合：DAS、SAN、NAS和線上事務處理（OTLP）、web、數位監控和流媒體應用等應用。

高端的Adaptec RAID 52445

　　Adaptec RAID 52445同樣配有英代爾IOP 348處理器雙核RAID on Chip (ROC)、最新的x8 PCI-Express連接和512MB DDR2快取記憶體，達到每秒超過250,000的IO和1.2GB/s的傳輸速度。該卡擁有24個內部埠和4個外部埠，可通過SAS擴展器接入最多256塊SATA/SAS硬碟。

Adaptec RAID 52445

　　作為首款超高埠數量控制卡，其靈活性之強可完全按您的商業需求個性配置。Adaptec RAID 52445裝有Adaptec RAID Code (ARC)，提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回寫熱備（Copyback Hot Spare）等眾多RAID功能，是帶寬密集型應用的理想選擇。

　　LSI 的SAS RAID卡的產品線非常豐富，從產品線上可以分為入門型、經濟型和功能型。

入門型：MegaRAID SAS 8208ELP、MegaRAID SAS 8208XLP、MegaRAID SAS 8204ELP、MegaRAID SAS 8204XLP。

經濟型：MegaRAID SAS 84016E、MegaRAID SAS 8704ELP、MegaRAID SAS 8708ELP、MegaRAID SAS 8300XLP、MegaRAID SAS 8704EM2、MegaRAID SAS 8708EM2。

功能型：MegaRAID SAS 8408E、MegaRAID SAS 8480E、MegaRAID SAS 8344ELP、MegaRAID SAS 8888ELP、MegaRAID SAS 8880EM2

　　從產品命名規則上來看我們很容易看清楚產品的定位及規格，數位組合數越高則產品的定位及檔次也就越高，8888ELP則是最高端產品。ELP代表設備採用PCI-E介面，XLP代表設備採用PCI-X介面，以4和8作為數位組合尾碼表示的是4個或8個介面。

　　此外，LSI還生產過MegaRAID SAS 8308ELP、8344ELP、8408E、8480E等產品。

早期的MegaRAID SAS 8308ELP

　　半高MegaRAID SAS 8308ELP滿足了高密度架裝底盤環境下對RAID不斷增長的需求。這一八埠MegaRAID SAS 8308ELP採用Intel IOP333 I/O處理器，支援SAS和SATA II驅動器，提供了更大的使用靈活性，通過SAS擴展器可支援16個設備，提供了高達3Gb/s每埠的資料傳送率，PCI Express主機介面，128M DDR SDRAM，一個高性能I/O處理器，遠端電池備份支持，帶來了企業級應用所需的性能和實用性。附加的高實用性能包括支持所有關鍵RAID level，線上容量擴展（OCE），RAID級升級（RLM）和巡航讀取。

入門級的MegaRAID SAS 8208ELP

　　MegaRAID SAS 8208ELP是一款八埠產品，該產品基於LSI率先上市的SAS晶片技術和經驗證的MegaRAID技術，為需要高性能和可靠資料保護的中低端PCI-Express伺服器和工作站環境提供低成本RAID 5解決方案。通過支援SAS和SATA II硬碟驅動器，客戶現在能夠用SAS/SATA適配器定制系統配置，支援低成本SATA硬碟和高性能SAS硬碟之間進行任意組合。

經濟型的MegaRAID SAS 8708ELP

8708ELP

　　LSI SAS 8708ELP是LSI的第二代SAS/SATA RAID產品，專門針對入門級伺服器和小型辦公室環境提供低成本然而功能強大的內部RAID解決方案。MegaRAID SAS 8708ELP適配器採用LSISAS1078晶片，強大的I/O存儲引擎，可透明執行所有的資料保護、資料核對和恢復任務。半高PCI適配器提供在兩個SFF8087迷你多線連接器上的八個內部3Gb/s串列SCSI埠，256MB DDR II寫緩存和PCI Express主機介面。8708ELP同時支持SAS擴展器和SATA本地命令佇列，RAID 0，1，5，6可擴展到10，50，60等陣列功能。

功能型的MegaRAID SAS 8408E

MegaRAID SAS 8408E

　　MegaRAID SAS 8408E是LSI Logic公司首個推向市場的8埠串列SCSI（SAS）RAID解決方案產品，8408E為SAS驅動器、SATA II驅動器或者兩種驅動器的任意組合提供了RAID0、1、5、6、10、50及60高級容錯能力，最多可以支援32個物理硬碟。另外，此適配器支持256MB DDRII SDRAM用於資料緩存，並且支援智慧可擕式電池備份模組（iTBBU），可在72小時完全斷電事故下保存緩存資料。可擕式緩存模組甚至能移到新的MegaRAID適配器上，同時保存完整的資料。

MegaRAID SAS 8888ELP

MegaRAID SAS 8888ELP

　　與其他產品不同，MegaRAID SAS 8888ELP採用500MHz PowerPC，提供了超過1.5 GB/s吞吐和支援碼流視頻或者資料備份應用運行快語1MB條帶配置，並採用667MHz寫緩存和x8 PCI express介面。用靈活部署來形容SAS 8888ELP的特點可以說是非常恰當。

　　用戶可以選擇兩個連接器，可以是兩個內部、兩個外部或者一個內部一個外部。系統構建商可以連接高達240個硬碟，可選擇高性能SAS硬碟或者高容量的SATA硬碟，或者兩種的混合——從而獲得更大的系統設計靈活性。最後，該適配器還具有一個可替換的DDR II 256MB mini DIMM緩存模組，具有可選電池備份模組。可獨特操作內部或者外部硬碟設備，8888ELP投資可以相當省心。

　　8888ELP所提供的包括RAID6和60在內的磁碟陣列可允許兩個同時失效，因此有能力處理重建中的不可修復媒介失效。當採用大量高容量、低成本SATA硬碟時，這個功能是特別有用的。而一致性校驗、巡航讀取，用於查找和修復硬碟商損壞媒介塊的高級後臺站崗服務等功能為關鍵業務應用提供了可靠的資料保護能力，適合金融、政府、電信等行業應用。

總結：

　　除了本文中向大家介紹的LSI和Adaptec這兩家廠商外，像AMCC和Promise也有自己的SAS RAID產品，在07年11月份Promise推出的3款SAS RAID卡，分別是STEX4360、STEX8360、STEX8368。從Promise提供的資料來看，STEX4360是4內部埠的具有128MB緩存、8內部埠的STEX8360和8外部埠的STEX8368都提供了256MB緩存，均採用PCI-e x8介面，支援RAID 1,5,6,10,50,60和JBOD。可見廠商對於今後SAS技術和產品在市場中的地位已經逐漸樹立了信心。我們完全有理由相信SAS技術在未來一段時間內不會被淘汰。