如何优化服务器性能之SAS RAID卡介绍篇

　　服务器产品的性能，一直以来都是厂商和用户所关心的问题。如何让服务器保持一个较低的价格得到更高的性能，同时还要让服务器的功耗保持不变或者更低，这些都成为厂商将自己的产品不断更新的动力。英特尔作为IT业界的领军企业，在性能与功耗方面一直有着不俗的表现，可以看到他们首先将处理器制程工艺升级到45纳米，在保持功耗不变的同时提高了处理器每瓦的性能。其实，不仅在处理器领域英特尔有着先进的技术，在存储和磁盘阵列领域英特尔也同样为提升性能、节省功耗做着自己的贡献，像我们了解到的服务器几乎都会用到存储，而企业及存储往往不会像民用级那样简单，他们都会需要RAID组成磁盘阵列来保障服务器长期不间断的运行稳定。本文将给大家介绍一些市场主流基于英特尔处理器芯片的SAS RAID卡产品。英特尔IOP33x处理器　　阵列卡自然离不开处理器，我们叫做控制芯片，在介绍SAS RAID卡之前我们先给大家介绍一下英特尔的IOP33x和34x系列处理器。　　在IOP33x系列中，我们将重点介绍英特尔IOP333处理器，该处理器是基于英特尔XScale技术的高性能I/O处理器，融合了英特尔超级流水线RISC技术、7级整数/8 级内存超级流水线内核、32K字节数据和指令高速缓存、以及高达800MHz的运行频率。同时也是一款用于主板和I/O密集型存储、网络以及通信应用上RAID的高度集成的I/O片上系统。

结构图　　IOP333不仅具有高性能内部总线，还有双端口内存控制器、PCI Express和PCI-X桥接、针对智能RAID 6进行优化的应用加速器，以及改进的中断控制器，可提供高性能、高集成的处理器解决方案。其应用对象包括：板上 RAID 和基于 PCI Express 主机的适配卡（如 RAID 卡、iSCSI 卡、FC 卡、安全 SSL 网卡等），以及许多其它在带有集成 PCI Express 接口的芯片处理器上要求高集成、高性能系统的智能I/O应用。

	英特尔IOP333 I/O 处理器芯片组	英特尔IOP332 I/O 处理器芯片组	英特尔IOP331 I/O处理器芯片组
核心速度	500/667/800 MHz	500/667/800 MHz	500/667/800 MHz
封装尺寸	37.5 毫米 x 37.5 毫米	37.5 毫米 x 37.5 毫米	37.5 毫米 x 37.5 毫米
集成桥接器	PCI Express* 到 PCI-X* 桥接	PCI Express 到 PCI-X 桥接	133 MHz，64 位 PCI-X 桥接
内存控制器	双端口 DDR 333 MHz/DDR2 400 MHz	DDR 333 MHz/DDR2 400 MHz DDR2-400 MHz	双端口 DDR 333 MHz/DDR2 400 MHz
内部频率	333 MHz（高达 2.7 GB/秒）总线	266 MHz（高达 2.1 GB/秒）总线	333 MHz（高达 2.7 GB/秒）总线
可寻址内存空间	DDR 333(2 GB）/ DDR2 400(1 GB) DDR2-400 (1 GB)	DDR 333(2 GB）/ DDR2 400(1 GB） DDR2-400 (1 GB)	DDR 333(2 GB）/ DDR2 400(1 GB） DDR2-400 (1 GB)
本地总线宽度	8/16 位（66 MHz）	8/16 位（66 MHz）	8/16 位（66 MHz）
DMA缓冲区大小	1024 字节	1024 字节	1024 字节
ATU 缓冲区大小	4096 字节	4096 字节	4096 字节
支持 XOR 的应用加速器	是	是	是
支持 RAID 6 的应用加速器	是	否	否
I2C 总线	2 个串行单元	2 个串行单元	2 个串行单元
基于硬件的 CRC32C 检验	是	是	是
UART	（2） 4 针（16550）	（2） 4 针（16550）	（2） 4 针（16550）
仲裁器	是	是	是
外部中断	16 + 1 HPI	12 + 1 HPI	12 + 1 HPI

　　除此之外，IOP333还兼容上一代Xscale微体系结构处理器，如IOP322 处理器、英特尔IOP331处理器、英特尔IOP321 I/O 处理器和其它基于ARM的设备，可简化现有设计的代码移植。它支持ARMv5TE指令集，不包括浮点运算指令。其内部总线运行频率为 333 MHz，并提供高达 2.7 GB/秒的内部带宽。　　早在06年秋季的IDF大会上，英特尔就展示了新一代的IOP34x家族，可想而知IOP 33x家族更加久远。这代存储处理器整合了先进的数据保护、基于硬件的RAID 5/6(独立磁盘冗余阵列)、多个高性能的英特尔XScale处理器核心，并针对服务器直连和外部存储产品，在处理器和控制器中支持高速串行连接SCSI(SAS)和串行ATA(SATA)接口。开发人员将这些灵活的、引脚兼容的处理器设计到他们的存储解决方案中，可以获得节省工程投资、被验证的互操作性、更低的系统成本和加速产品上市时间(time-to-market)等益处。

产品	PCI Express	PCI速度	核心频率	SAS/SATA 端口	内存类型	最大容量
IOP348	x8 PCIe	x8 PCI-E to 133MHz PCI-X	1.2GHz	8	533MHz 32/64位DDR-Ⅱ SDRAM	2 GB
IOP342	x8 PCIe	x8 PCI-E to 133MHz PCI-X	1.2GHz	N/A	533MHz 32/64位DDR-Ⅱ SDRAM	2 GB
IOP341	x8 PCIe	x8 PCI-E to 133MHz PCI-X	1.2GHz	N/A	533MHz 32/64位DDR-Ⅱ SDRAM	2 GB

　　新一代的IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，单核心英特尔IOP341 I/O处理器和双核心英特尔IOP342 I/O处理器既可用外部存储，也可用于要求高性能的嵌入式系统。代号Chevelon的IOP342中两个核心可以实现功能性分离，当要求用一个处理器执行两个独立的应用时，这是十分理想的选择，用户可用它对不同类型解决方案的性能进行优化和调整。　　作为这一灵活的存储产品家族的一部分，IOP348将SAS RAID带入主流应用，使得不同规模的企业均可从其存储保护、高性能和低功耗的特性中受益。IOP348早在一两年前便以“Sunrise Lake”的代号而闻名，这款存储SoC(system-on-a-chip，片上系统)将一个I/O处理器与SAS/SATA I/O控制器整合到一起，结合了RAID和SAS技术，为内部和外部的存储产品带来了全新水平的存储性能。　　制造SAS RAID卡的厂商有很多，但主流可以数清楚的最多超不过三家，像我们知道的LSI、Adaptec基本已经垄断了市场，首先我们先给大家介绍一下Adaptec。　　Adaptec公司1981年成立，总部位于加州Milpitas市，主要业务是计算机与网络之间数据传输设计制造软硬件产品。拥有25年成功打造最新存储技术，并将这些技术转化为软硬件结合的解决方案，以适宜的成本、简单易用的方式为不同行业、不同规模的企业所应用的成功经验和良好声誉。如今，Adaptec成为业内能够提供最全面存储解决方案的企业之一，从芯片到内部主机总线适配器，从RAID控制器到外部存储局域网（SAN）、基于以太网的iSCSI SAN（IP SAN）、网络连接存储（NAS），以及能够提升存储功能和价值的软件。

Adaptec logo　　Adaptec公司推出的SAS RAID产品主要以产品型号的大小来定位产品，以起始段为准标号越高则定为也就越高。目前Adaptec主要有16款SAS RAID产品，分别是：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产品。

早期的SCSI RAID 4805SAS　　Adaptec串行连接4805SAS PCI-Express卡是一款8端口控制器，支持SAS、SATA或SATA II 硬盘。它通过Adaptec RAID Code（ARC）提供标准的RAID 0、1、5、10和50功能，并配备了可选Adaptec热备空间(RAID 5EE)、条带化镜像(RAID 1E)、双硬盘故障保护（RAID 6, 60）、快照备份、Copyback热备等高级数据保护套件。该卡配置128MB带ECC保护的DDR DRAM高速缓存和一个可选的电池备份单元。4805和4800的主要区别是在于4805SAS是采用PCI-Express接口，而4800SAS则采用PCI-X接口。入门级的2系列产品　　Adaptec 2系列RAID控制卡专为提供顶级经济有效型解决方案而设计，满足不断增长的数据存储访问及扩展需要。该系列控制卡装备了128MB DDR2缓存，用户可通过SAS扩展器连接多达128台 SATA/SAS I/O设备，包括硬盘或磁带机。 2系列产品采用最新的PCIe接入技术，提供最全面的操作系统支持，包括嵌入式开源Linux驱动和业内公认的兼容性支持。

2405阵列卡　　2系列控制卡包含3款产品：Adaptec RAID 2405 套件（US0），提供4个内部端口； Adaptec 2405单件（US5），提供4个内部端口； Adaptec 2045 单件（US0），提供4个外部端口。Adaptec 2系列套件中配套一根扇出电缆。中高端的Adaptec RAID 5805　　这款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装备了IOP 348处理器，主频是1.2GHz Dual Core RAID on Chip (ROC), 接口也全面使用了PCI-E x8来增加带宽, 达到每秒超过250,000的IO和1.2GB/s的传输速度，同时提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回写热备（Copyback Hot Spare）等众多RAID功能。

　　这款Adaptec RAID 5805带8个内部端口的小尺寸Unified Serial RAID控制卡，性能出众，扩展能力强，提供高级数据保护功能，是定位于企业级应用的一款SAS接口产品，主要适合：DAS、SAN、NAS和在线事务处理（OTLP）、web、数字监控和流媒体应用等应用。高端的Adaptec RAID 52445　　Adaptec RAID 52445同样配有英特尔IOP 348处理器双核RAID on Chip (ROC)、最新的x8 PCI-Express连接和512MB DDR2高速缓存，达到每秒超过250,000的IO和1.2GB/s的传输速度。该卡拥有24个内部端口和4个外部端口，可通过SAS扩展器接入最多256块SATA/SAS硬盘。

Adaptec RAID 52445　　作为首款超高端口数量控制卡，其灵活性之强可完全按您的商业需求个性配置。Adaptec RAID 52445装有Adaptec RAID Code (ARC)，提供RAID0、1、1E、5、5EE、6、10、50、60、JBOD和回写热备（Copyback Hot Spare）等众多RAID功能，是带宽密集型应用的理想选择。　　LSI相信大家都并不陌生，这家公司一直是SAS技术的忠实拥护者。该公司成立于1981年, 总部位于美国加州的跨国公司, 1983年在美国NASDAQ上市，2005年的营业额约为20亿美金。LSI在全球50多个国家和地区设有分公司或办事处，1998年在中国成立设计中心。LSI为市场上顶级的存储和消费电子产品提供领先的存储、消费电子产品技术。目前，LSI正在领导SAS控制器芯片和4 Gb/s光纤通道OEM存储系统市场。针对OEM存储和SAN基础设施应用市场，LSI8.5 Gb/s串行器/解串器（serializer/deserializer，SerDes）接收器内核，再次创下一个行业里程碑。

LSI Logic Logo　　LSI Logic的SAS RAID卡的产品线非常丰富，从产品线上可以分为入门型、经济型和功能型。入门型：MegaRAID SAS 8208ELP、MegaRAID SAS 8208XLP、MegaRAID SAS 8204ELP、MegaRAID SAS 8204XLP。经济型：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　　从产品命名规则上来看我们很容易看清楚产品的定位及规格，数字组合数越高则产品的定位及档次也就越高，8888ELP则是最高端产品。ELP代表设备采用PCI-E接口，XLP代表设备采用PCI-X接口，以4和8作为数字组合后缀表示的是4个或8个接口。　　此外，LSI还生产过MegaRAID SAS 8308ELP、8344ELP、8408E、8480E等产品。

早期的MegaRAID SAS 8308ELP　　半高MegaRAID SAS 8308ELP满足了高密度架装底盘环境下对RAID不断增长的需求。这一八端口MegaRAID SAS 8308ELP采用Intel IOP333 I/O处理器，支持SAS和SATA II驱动器，提供了更大的使用灵活性，通过SAS扩展器可支持16个设备，提供了高达3Gb/s每端口的数据传送率，PCI Express主机接口，128M DDR SDRAM，一个高性能I/O处理器，远程电池备份支持，带来了企业级应用所需的性能和实用性。附加的高实用性能包括支持所有关键RAID level，在线容量扩展（OCE），RAID级升级（RLM）和巡航读取。入门级的MegaRAID SAS 8208ELP　　MegaRAID SAS 8208ELP是一款八端口产品，该产品基于LSI率先上市的SAS芯片技术和经验证的MegaRAID技术，为需要高性能和可靠数据保护的中低端PCI-Express服务器和工作站环境提供低成本RAID 5解决方案。通过支持SAS和SATA II硬盘驱动器，客户现在能够用SAS/SATA适配器定制系统配置，支持低成本SATA硬盘和高性能SAS硬盘之间进行任意组合。经济型的MegaRAID SAS 8708ELP

8708ELP　　LSI SAS 8708ELP是LSI的第二代SAS/SATA RAID产品，专门针对入门级服务器和小型办公室环境提供低成本然而功能强大的内部RAID解决方案。MegaRAID SAS 8708ELP适配器采用LSISAS1078芯片，强大的I/O存储引擎，可透明执行所有的数据保护、数据检验和恢复任务。半高PCI适配器提供在两个SFF8087迷你多线连接器上的八个内部3Gb/s串行SCSI端口，256MB DDR II写缓存和PCI Express主机接口。8708ELP同时支持SAS扩展器和SATA本地命令队列，RAID 0，1，5，6可扩展到10，50，60等阵列功能。功能型的MegaRAID SAS 8408E

MegaRAID SAS 8408E　　MegaRAID SAS 8408E是LSI Logic公司首个推向市场的8端口串行SCSI（SAS）RAID解决方案产品，8408E为SAS驱动器、SATA II驱动器或者两种驱动器的任意组合提供了RAID0、1、5、6、10、50及60高级容错能力，最多可以支持32个物理硬盘。另外，此适配器支持256MB DDRII SDRAM用于数据缓存，并且支持智能便携式电池备份模块（iTBBU），可在72小时完全断电事故下保存缓存数据。便携式缓存模块甚至能移到新的MegaRAID适配器上，同时保存完整的数据。MegaRAID SAS 8888ELP

MegaRAID SAS 8888ELP

　　与其它产品不同，MegaRAID SAS 8888ELP采用500MHz PowerPC，提供了超过1.5 GB/s吞吐和支持码流视频或者数据备份应用运行快语1MB条带配置，并采用667MHz写缓存和x8 PCI express接口。用灵活部署来形容SAS 8888ELP的特点可以说是非常恰当。　　用户可以选择两个连接器，可以是两个内部、两个外部或者一个内部一个外部。系统构建商可以连接高达240个硬盘，可选择高性能SAS硬盘或者高容量的SATA硬盘，或者两种的混合——从而获得更大的系统设计灵活性。最后，该适配器还具有一个可替换的DDR II 256MB mini DIMM缓存模块，具有可选电池备份模块。可独特操作内部或者外部硬盘设备，8888ELP投资可以相当省心。　　8888ELP所提供的包括RAID6和60在内的磁盘阵列可允许两个同时失效，因此有能力处理重建中的不可修复媒介失效。当采用大量高容量、低成本SATA硬盘时，这个功能是特别有用的。而一致性校验、巡航读取，用于查找和修复硬盘商损坏媒介块的高级后台站岗服务等功能为关键业务应用提供了可靠的数据保护能力，适合金融、政府、电信等行业应用。总结：　　除了本文中向大家介绍的LSI和Adaptec这两家厂商外，像AMCC和Promise也有自己的SAS RAID产品，在07年11月份Promise推出的3款SAS RAID卡，分别是STEX4360、STEX8360、STEX8368。从Promise提供的资料来看，STEX4360是4内部端口的具有128MB缓存、8内部端口的STEX8360和8外部端口的STEX8368都提供了256MB缓存，均采用PCI-e x8接口，支持RAID 1,5,6,10,50,60和JBOD。可见厂商对于今后SAS技术和产品在市场中的地位已经逐渐树立了信心。我们完全有理由相信SAS技术在未来一段时间内不会被淘汰。