SAS 是并行 SCSI 接口的演進后續。與串行 ATA （SATA）、光纖通道和其他用于存儲的串行技術一樣，SAS 最初被設想為僅作為一種點對點驅動器連接機制，但它已經變得更多。在其最簡單的配置中，SAS 在主機控制器和一些目標之間提供物理連接。

隨著標準的發展，OEM 顯然需要更強大的擴展連接結構來支持大型存儲拓撲。于是，膨脹機的概念誕生了。與光纖通道交換機一樣，擴展器提供了一個交換矩陣，用于將多個設備與 SAS 域連接，例如主機控制器（啟動器）、硬盤驅動器（目標）和其他擴展器。

可以通過擴展級聯和不同的連接路由機制（包括直接、減法和表路由）構建單個域中多達 16，384 個設備的大型拓撲。圖 2 說明了使用擴展器的大型 SAS 拓撲。

擴展器類型

規范定義的兩種類型的 SAS 擴展器包括邊緣擴展器和扇出擴展器。每種類型都提供了將多個目標連接到單個主機或多個主機（一次一個連接）所需的連接機制。兩者都有共同和獨特的屬性，最大的區別是給定類型是否可以以級聯方式使用。雖然扇出擴展器可以級聯，但邊緣擴展器的級聯能力有限。

一般來說，邊緣擴展器最適合那些成本是重要考慮因素并且存儲可擴展性要求受到限制的設計。借助 SAS 固有的擴展器構建塊，下一步將 SAS 定義為結構是該技術的合理進步。

網絡互連或結構的構成

松散地定義，結構是計算、網絡或存儲設備上的通路，它提供芯片到芯片、適配器到適配器或設備到設備的連接，用于在計算中傳輸信息、網絡或存儲系統/子系統。本質上，Fabric 是一種交換機或協作交換設施，很像擴展器。一個結構可以被視為一個網絡，反之亦然，至少是一個有限的網絡。

SAS 可能會成為一種結構；但是，作為一種點對點協議，它最初并非旨在成為一種存儲網絡技術。SAS 很可能需要以下新功能才能發揮結構或互連技術的作用。

面向連接的傳輸

SAS 是一種面向連接的協議，這意味著兩個 SAS 設備之間必須存在連接，才能進行數據傳輸。通過改進 SAS 協議以支持無連接但可靠的傳輸方案，可以避免鏈路利用率低、長途傳輸性能差和 SATA/STP 主機饑餓/鎖定的問題。

物理連接增強

與支持網絡的對應光纖通道不同，SAS 目前沒有光學接口。對于大多數數據中心內部連接（機架到機架、機架到機架或盒到盒），標準的四寬 SAS 電纜綽綽有余。為了支持更遠的距離，必須定義用于 SAS 的光學接口及其異常的越界信令。

路由和地址虛擬化

SAS 中的路由結構最初設計時考慮了直接連接和有限的拓撲大小。今天的頂級（扇出）擴展器需要完全了解其連接的域，從而限制了存儲系統的有效大小。通過添加路由匯總功能，域中的任何擴展器都不需要維護整個域的知識，從而允許構建任意大尺寸的拓撲。

同樣，有效路由也需要地址虛擬化方案。每個 SAS 設備都有一組硬編碼地址（SAS 地址），用于向系統的其余部分標識該設備。這些地址要么在工廠燒錄，要么在系統啟動時由固件分配。必須建立一種機制，允許 OEM 將這些物理地址重新映射到更邏輯的地址。地址解析協議將為將硬件地址映射到虛擬地址提供基礎。

智能擴展器

如今，SAS 擴展器本質上是具有大量支持邏輯的電路交換機，用于在 SAS 啟動器和 SAS 目標之間建立連接。大多數實現都基于直通類型架構，這意味著它不提供任何帶有路由協議數據單元 （PDU） 的幀的緩沖。由于擴展器是制造 SAS 結構交換機的邏輯基礎，因此以下討論中描述的架構類型可以使 SAS 擴展器技術發展成為未來的首選結構。

構建交換機

Fabric 交換機有許多不同的尺寸和風格。松散地定義，結構交換機是流量導向器，根據某些標準組合將 PDU 從輸入端口路由到輸出端口。交換機還必須解決由于 PDU 同時到達公共輸出端口而導致的任何爭用。

大多數交換機基于多種內部架構之一：共享內存、共享總線（也稱為共享介質）、交叉點矩陣和環。盡管有所有相似之處，但底層架構主要基于它們的緩沖區（隊列）服務策略而相互區分。

無論采用何種架構，SAS 交換機（如擴展器）最終都將包含圖 3 中所示的以下關鍵元素。

連接管理器

使用直接、減法或表路由將連接請求中的目標 SAS 地址映射到目標 PHY

根據 SAS 規則仲裁和分配或拒絕連接請求的路徑資源以進行仲裁和路徑恢復

配置連接路由器

連接路由器

在連接管理器配置的 PHY 對（啟動器和目標）之間路由信號

提供支持連接所需的路由資源

廣播處理器

將拓撲消息路由到適當的設備（例如，拓撲更改）

設備接口

為內部和外部組件提供物理層設備接口

在 PHY 之間仲裁和路由幀

為輔助 I/O（例如，10/100 以太網、通用 I/O 等）提供物理和鏈路層連接

SAS 進步的關鍵創新

通過改進現有的擴展器構建塊、添加光學接口以及在可靠、無連接傳輸、路由匯總和地址虛擬化等關鍵領域增強傳輸協議，SAS 可以并且將會發展。

存儲和存儲網絡的未來取決于 SAN 和網絡附加存儲架構的發展、存儲的分布模型以及透明協議通信技術的進步。與任何新技術開發一樣，無論是革命性的還是進化性的，一種尺寸永遠不會適合所有人。互補技術將針對不同的細分市場，適當的解決方案將因應用程序、連接要求、可擴展性、性能和價格敏感度而異。只有時間才能證明這對于 SAS 作為存儲網絡技術的未來意味著什么。

審核編輯：郭婷