【IT168 專稿】如今，RAID技術已經成為企業中服務器及存儲上應用的骨干技術，已經面市的RAID控制器產品也在主流應用中給人留下了深刻的印象。本文將主要梳理市場上較為常見的SAS RAID卡產品，講解RAID卡產品的構成及分類，以及如何選擇RAID卡產品。
硬件RAID卡內部結構及發展趨勢
RAID磁盤冗余技術的意義和種類我們在這里就不再詳細介紹了,構成RAID的方式通常有兩種，第一類是軟件RAID，通常是通過操作系統中自帶的RAID功能來實現，但是軟件RAID涉及到復雜的計算，需要占用CPU、內存等大量的系統資源。而且，本身RAID程序運行於操作系統上，也就是說，必須在安裝操作系統之上才能組建RAID組，而安裝操作系統的磁盤就無法加入RAID組了。一旦操作系統崩潰，RAID程序也就無法運行，對整個RAID組的數據安全都帶來一定的隱患，因此，相對於軟件RAID，更加常見的，其實是硬件RAID模式。
RAID卡就是用獨立的硬件板卡來實現RAID功能的辦法，一塊自帶CPU的RAID卡儼然就是一個小型的計算機系統，有自己的CPU、內存、ROM、總線和IO接口，不過這個系統內的微型計算機專門用於處理RAID運算。
早期SCSI RAID卡產品結構示意
早些時候，市場上較為普遍的是SCSI RAID卡，一般包括SCSI接口控制器，在后端與SCSI磁盤通訊;前端連接到PCI總線上，因此一般還有一個PCI總線控制器維護PCI總線仲裁，實現和主機系統的通訊。此外，還有一個ROM，通常都是用Flash芯片作為ROM，其中存放着初始化RAID卡必須的代碼以及實現RAID功能所必須的代碼。
帶RAID卡的整體系統結構示意
RAM則一方面可以作為數據緩存提高性能，另外一方面可以作為RAID卡上CPU執行RAID運算所需要的內存空間。XOR芯片則是專門用來做RAID3、5、6這一類校驗型RAID的校驗數據計算。使用XOR芯片，可以大大加速這一類校驗型RAID的運算效率。
影響 RAID 卡性能的因素很多，其中可調因素主要有 RAID 卡緩存( CACHE )大小、寫策略( WRITE POLICY )、讀策略( READ POLICY )、條帶的大小( STRIPE SIZE )。不同的 RAID 卡雖然說法略有不同，但意思是一樣的。很多設置可以在 RAID 卡的配置工具中調整。
隨着SAS作為SCSI磁盤通道協議的接班人逐步的替代SCSI接口，SAS RAID也逐步替代SCSI RAID成為RAID卡市場上的主流產品。此外,隨着SSD應用日漸普遍，RAID卡產品對SSD的支持和優化也成為最新的必備選項。
例如LSI在前不久針對MegaRAID系列產品增加了軟件功能包CacheCade和FastPath軟件包，就支持將SSD作為緩存使用，並對SSD數據讀取進行加速和優化。其實這一功能和去年Adaptec推出的MAXIQ較為類似，都是使用SSD作為傳統HDD RAID的讀緩存來提高存儲性能。
LSI的CacheCade以及Adaptec MAXIQ，均支持將SSD作為緩存空間使用，提高整體系統性能，圖為應用MAXIQ的整體系統架構
此外，PMC推出了與IBM合作研發的maxRAID架構以及該系列的首款產品——專為服務器固態硬盤(SSD)而設計的BR5225-80 RAID卡，使用自家的SRC 8x6G RoC芯片和IBM提供的多線程RAID堆棧軟件。可以預見，對SSD硬盤的支持與優化正成為RAID卡領域的又一市場和技術制高點。
詳解SAS接口標准
SAS(Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術，和現在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是采用串行技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI接口之后開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，並且提供與SATA硬盤的兼容性。
和傳統並行SCSI接口比較起來，SAS不僅在接口速度上得到顯著提升(現在主流Ultra 320 SCSI速度為320MB/sec，而SAS才剛起步速度就達到300MB/sec，第二代SAS技術就已經達到600MB/sec甚至更多)，而且由於采用了串行線纜，不僅可以實現更長的連接距離，還能夠提高抗干擾能力，並且這種細細的線纜還可以顯著改善機箱內部的散熱情況。
SAS技術真正吸引人的地方在於它不光支持SSP(the SAS SCSI Protocol，串行SCSI協議)，也支持STP(the SATA Tunneling Protocol，SATA通道協議)。后者使得SAS控制器可以支持SATA硬盤。這樣一來可以使用高達1TB的SATA硬盤來創建高容量磁盤陣列，也可以使用15000轉的高速SAS硬盤來創建高性能磁盤整列。甚至可以同時創建者兩種陣列只要RAID控制器提供足夠的SAS端口。
隨着SAS步入6Gb時代，6Gb/s SAS相比第一代SAS帶來了更多優勢：
雙倍提升的帶寬：從3Gb/s提升至6Gb/s，
更智能的擴展器(expander)設備識別：運行於6Gb/s 下的設備檢測擴展到256個設備，SAS擴展器(Expander)智能檢測設備減少了檢測大型拓撲連接的時間，並支持Zoning分區功能，允許Table-to-Table的路由。由於縮短了SAS設備的檢測時間，從而允許更為復雜的拓撲結構。
增強的Zoning分區功能：Zoning分區功能在6Gb/s中作為標准化功能提供;而在3Gb/s中是廠家自定義的。Zoning分區允許多個服務器來共享使用存儲設備，提高了儲存的使用效率，並可通過Zone分區來控制訪問權限，提高了安全性，在大型的SAS拓撲中這項技術意義重大。
加強的抗干擾能力使得信號增強，連接線纜支持也提高到了10米，在機房布置環境中更為靈活。
兼容上一代3Gb/s SAS。此外，與用戶從SCSI或者SATA第一次過渡到3Gb/s SAS不同，6Gb/s SAS可運行於現有的3Gb/s SAS架構上，可用現有的SAS背板和線纜，而不必做較大的改動。
不過根據各廠商官網上發布的產品信息，6Gb/s SAS RAID卡暫時只有LSI公司能夠提供。
作為一種新的存儲接口技術，SAS不僅在功能上可與Fibre Channel媲美，還具有兼容SATA的能力，因而被業界公認為取代並行SCSI的不二之選。衡量一種技術的優劣通常有4個基本指標，即性能、可靠性、可擴展性和成本。
回顧串行磁盤技術的發展歷史，從光纖通道，到SATA，再到SAS，幾種技術各有所長。光纖通道最早出現的串行化存儲技術，可以滿足高性能、高可靠和高擴展性的存儲需要，但是價格居高不下;SATA硬盤成本倒是降下來了，但主要是用於近線存儲和非關鍵性應用，畢竟在性能等方面差強人意;SAS應該算是個全才，可以支持SAS和SATA磁盤，很方便地滿足不同性價比的存儲需求，是具有高性能、高可靠和高擴展性的解決方案。
RAID卡四大主流廠商概覽
前面我們介紹過了RAID卡的基本構成以及SAS技術，下面我們將介紹市場上主流的RAID卡廠商和產品。
長期以來，RAID卡市場一直是LSI、Adaptec、Highpoint、Promise等廠商“跑馬遛彎”的專區，LSI和Adaptec繼承了在SCSI RAID控制器市場的優勢，隨着SAS時代的到來，在SAS RAID市場同樣統領風騷。Highpoint和Promise則是以前在IDE RAID市場上占據較明顯的優勢，如今也仍然以SATA RAID市場為主，但同樣有較完備的中低端的SAS RAID產品線。下面我們將這四大廠商的SAS RAID控制器產品線進行梳理。
LSI成立於1981年, 是市場上頂級的存儲和網絡產品供應商，提供領先的存儲和網絡電子產品技術。目前，LSI已經能提供從控制芯片、RAID、擴展器、硬盤控制器到存儲系統等，幾乎所有的SAS生態環境構成元素，並在SCSI商業協會和ANSI T10委員會中持有關鍵席位，對SAS標准的推動，自始至終起着巨大的積極作用。
在SAS控制器芯片市場上，LSI占據了領導性地位，提供了從芯片到HBA卡到RAID卡最為豐富的SAS解決方案，同時也是唯一一家擁有完善6Gb/s SAS產品線的RAID卡廠商。此外，2009年，LSI還收購了另外一家以RAID控制器產品見長的廠商3Ware，使LSI的SAS RAID控制器產品空前豐富。
Adaptec公司成立於1981年，總部位於加州Milpitas。提供從芯片到內部主機適配器、從RAID控制器到外部存儲網絡、從基於以太網的iSCSI SAN(IP SAN)、到網絡連接存儲(NAS)的全面的軟硬件解決方案。在SAS RAID出現之前，曾經和LSI兩分SCSI RAID控制器的天下，曾經輝煌一時，現今在整個存儲的產業生態圈內也仍然擁有極其重要的市場位置。
Adaptec公司的RAID卡產品性能口碑極好，尤其是最新一個系列5Z系列產品，擁有獨特的零維護緩存保護技術，該技術在后文中還會詳細介紹。不過Adaptec正在將它的RAID(獨立磁盤冗余陣列)通道存儲業務以3400萬美元的價格出售給PMC-Sierra，如果交易順利完成，Adaptec的RAID卡產品線則將划入PMC旗下。
HighPoint(微辰/高端)和Promise公司(喬鼎信息)同樣是RAID市場上的重要廠商之一，最早都是以IDE RAID卡產品起家，並過渡到SATA和SAS年代。由於從IDE RAID發展而來，因此該公司主要盤踞在RAID市場的中低端，相比LSI和Adaptec來說更加便宜，以突出的性價比在市場上擁有廣泛的占有率。
主流SAS RAID芯片掃描
前面我們介紹過了RAID卡的體系結構和組成，大家知道在RAID卡里面，RAID芯片對整體RAID卡起到了至關重要的作用。實際上RAID 0/1/5/6的應用，對存儲軟件是一個挑戰，都屬於CPU密集型應用，對處理器的性能需求非常的高，而硬盤技術的變革，使得SAS、SATA、FC這些硬盤逐漸出現在用戶的存儲系統中，硬件的性能越來越高，對存儲軟件的要求也就越來越高，對I/O處理器的要求也自然扶搖直上了。不過有能力生產單芯片SAS RAID解決方案的廠商並不多，下面我們一起來看一下，主流的SAS RAID芯片市場領域包括哪些廠商和產品。
LSI是有能力提供單芯片SAS RAID解決方案的廠商之一，包括3款產品SAS1078 ROC、SAS2008 ROC、SAS2108 ROC。SAS1078 ROC主要針對3Gb/s SAS市場，SAS2008和SAS2108則都針對6Gb/s SAS市場，其中SAS2108是更為主流的6Gb/s SAS RAID芯片，配置上相比SAS2008也更高端一些。
我們暫時沒有找到SAS2108芯片的相關資料，下圖為SAS2008芯片的內部架構圖。
LSI SAS2008芯片內部結構
LSI SAS2008是LSI公司第二代基於SAS控制器的Fusion - MPT(消息傳遞技術)架構。整合的LSISAS2008整合了SAS和PCI Express兩方面的最新技術。LSI SAS2008支持8個PCIe通道並符合PCI-E 2.0規格，從而將與主機的通訊速率提高到5.0GT/s並向后兼容2.5GT/s數據傳輸率的PCIe 1X。此外，SAS2008芯片擁有的高級功能包括錯誤報告、電源管理和熱插拔支持等等。
除了LSI，Intel的單芯片SAS RAID解決方案同樣擁有廣泛的市場支持，例如Adaptec、Promise、Highpoint等廠商RAID卡產品線都采用了Intel的IOP34X系列單芯片SAS RAID解決方案。只是，隨着SAS技術步入到6Gb/s SAS時代，Intel的IOP34X系列芯片仍然停留在3Gb/s SAS時代，這些廠商早已對Intel 6Gb/s SAS RAID芯片望眼欲穿。
擁有廣泛市場支持的Intel IOP 348 SAS RAID芯片
IOP34x家族主要包括：IOP341、IOP342、IOP348，單核心英特爾IOP341 I/O處理器和雙核心英特爾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。
Intel IOP348 SAS RAID芯片結構
以Intel IOP348 I/O 處理器為例，IOP348可提供1.2 GHz的核心速度，是目前Intel I/O處理器中集成度最高的一款產品，它擁有2個主頻高達1.2GHz的XScale核心，集成了傳統意義上的IOP和8端口SAS控制器(兼容SATA)，即通常所說的RoC(RAID on Chip)。
整合了先進的數據保護、基於硬件的RAID 5/6(獨立磁盤冗余陣列)、多個高性能的英特爾XScale處理器核心，並針對服務器直連和外部存儲產品，在處理器和控制器中支持高速串行連接SCSI(SAS)和串行ATA(SATA)接口。開發人員將這些靈活的、引腳兼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。
4內部端口RAID卡產品導購
4至8端口的SAS或SATA接口RAID控制器被認為是入門級產品，它們的價格通常可以被中小企業接受，並且設計靈活， 足夠承載中小企業的一般應用。不過即使同為4個內部端口的RAID卡產品，同樣也有入門級和高端產品的區別。以下為4個內部端口SAS RAID卡產品的規格對比，從硬件規格上，我們很容易就能看出來產品的定位和規格高低。
4內部端口RAID卡產品規格一覽，點擊可看大圖
從表中可看到，支持6Gb/s SAS技術的只有LSI MegaRAID系列的9260-4i、9240-4i，以及收購3Ware后最新推出的9750-4i。其中MegaRAID 9260-4i和9240-4i的區別在於內部RAID芯片上，3Ware 9750-4i則是發展自3Ware產品線，將LSI SAS2108芯片移植到了3Ware原有產品線上。
除了繼承自6Gb/s SAS技術帶來的種種優勢，LSI新一代6Gb/s SAS RAID卡在硬件規格上也有了整體的提升：
首先是處理器：LSI 3Gb/s的SAS RAID卡，所采用的RAID核心芯片是SAS1078 ROC芯片，頻率是533兆/赫茲，到了6Gb/s核心芯片變為2108，頻率到了800兆/赫茲，處理能力有很大的提高。
第二點是緩存：3Gb/s SAS RAID卡大部分是128兆或者256兆、667兆/赫茲的緩存。到了6Gb/s產品，所有的RAID控制器都變成512兆、800兆/赫茲的緩存，對於寫緩存或者讀緩存的性能有很大的提高。
主機接口：新一代6Gb/s產品的主機PCI-E的接口也有了增強，原來3Gb/s的時候主機接口是PCI-E×1，PCI-E一代的，然后是×4或者×8的。現在的卡都是PCI-E2.0×4或者×8的，和主機帶寬方面也有很大的提高。
加密功能：此外，新一代的LSI 6Gb/s SAS RAID控制器還增添了加密功能，主要基於Seagate公司推出的SED硬盤自加密的硬盤，硬盤本身就可以實現加密的功能，LSI的6Gb/sRAID卡能夠很好地配合自加密盤，實現加密服務。
此外，Adaptec公司的5Z系列產品，不僅僅產品硬件規格較高性能較好，還支持Adaptec公司獨有的零維護緩存保護技術。這項技術目前僅在5Z系列的產品上提供，彌補了鋰電池備份(Lithium Ion Battery Back-up，BBU)的不足，為緩存數據提供了全方位的保護，無需安裝、監控、維護或者更換的費用成本。
實際上，緩存對RAID卡的數據安全是非常重要的，在意外掉電的時候，緩存中的數據一定要有足夠的保護措施。一般情況都是采用BBU緩存保護電池，能夠在系統掉電后，仍然為緩存提供72小時的供電時間。Adaptec的零維護緩存保護則在RAID卡上額外配備了一個大容量Flash閃存，在系統意外斷電時，利用一組“超級電容”中儲存的電量，在較短的時間內(大約1分鍾)，將緩存中的數據備份到RAID卡上的大容量Flash閃存中，直到下一次開機時再把數據還原到緩存並寫回到RAID硬盤中。
根據Adaptec公司分析，ZMCP相比BBU緩存保護模式的優勢包括如下幾點：BBU緩存保護在電池電量耗盡之前只能保護數據72小時，ZMCP則是無限期的。其次，BBU的鋰電池充電能力會隨着時間的推移而減弱，需要在系統安裝周期內對其進行更換，在進行鋰電池更換的時候需要停機並打開機箱，增加了物理更換鋰電池備份的的硬件成本和安裝成本。另外，系統可能會在更換失效電池的過程中發生意外宕機，導致系統資源丟失，而使用零維護緩存保護功能就可以避免這一情況的發生，為數據提供更完備的保護方案。
8內部端口、4-8外部端口及多端口RAID卡產品規格
8內部端口RAID卡產品導購
8內部端口RAID卡產品規格對比，點擊可看大圖
8內部端口RAID卡同樣針對入門級應用，但在規格上相比4內部端口的略高一些，都是較為主流的RAID卡規格配置。同樣我們能看到不同的產品針對的市場定位不同，規格配置和價格上也有高低之分。其中LSI支持6Gb/s SAS技術產品以及Adaptec 5系列以及5Z系列產品均是較為高端的產品。
4-8個外部端口RAID卡產品導購
4-8外部端口RAID卡產品規格對比，點擊可看大圖
一般而言，外部端口的RAID卡產品相比內部端口RAID卡產品都更為高端，4外部端口和8外部端口則是外部端口RAID卡較常見的配置了。
多端口RAID卡產品規格比較
多端口RAID卡產品規格對比，點擊可看大圖
https://storage.it168.com/a2010/0705/1073/000001073732_all.shtml