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Der SAS Standard für Datenübertragungen in Rechensystemen

Der Vorgänger von SAS (Serial Attached SCSI) war das einfache SCSI. Das ist eine parallele Schnittstelle zur Übertragung von Daten zwischen zwei Speichermedien. Leider ist der letzte Standard, das Ultra-320 SCSI an seine Grenze gestoßen und müsste für eine Erhöhung der Leistung stark verändert oder neu entwickelt werden. Der Grund für die Entscheidung zur Neuentwicklung war, das bei einer parallelen Übertragung die Laufzeit der Signale auf den einzelnen Leitungen nicht zu stark auseinander laufen dürfen, ansonsten könnte das Empfangsgerät die Signale nicht zum gleichen Zeitpunkt auswerten und verarbeiten. Zur Steigerung der Übertragungsrate wurde deshalb eine neue serielle Schnittstelle entworfen. Durch die bereits kurz zuvor entwickelte SATA Schnittstelle, musste auch der neue SAS Standard kompatibel zu diesem sein. Das spart Entwicklungs- und Herstellungskosten und macht den neuen Standard kompatibel. Zusätzlich wird der neue SAS Standard so auch besser am Markt und von den Kunden angenommen und eine größere Nutzung ist sichergestellt.

Welche Technik steckt hinter dem SAS Standard?

Das Serial Attached SCSI (SAS) arbeitet seriell auf der Bitübertragungsschicht des verwendeten Protokolls. Die erste Version des SAS wurde 2004 eingeführt und leistet 3 Gbit/s, anschließend folgte die zweite Version 2009 und konnte schon eine doppelte Übertragungsgeschwindigkeit von 6 Gbit/s erreichen. Die letzte und aktuelle, also dritte Version ist seit 2013 in diversen Geräten verbaut und erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 12 Gbit/s. Ein neuer und noch leistungsfähigerer SAS Standard ist für 2017 geplant. Dieser soll dann bis zu 24 Gbit/s übertragen können und wird seine Vorgänger ablösen.

Im Vergleich zu SATA arbeitet das SAS mit einem höheren Spannungsbereich, verwendet aber zur Modulation den gleichen 8b/10b-Code. Das bedeutet, das zehn Bit übertragen werden und acht als Nutzdaten genutzt werden. Die anderen beiden Bits werden zu Kontrolle und zum Abgleich verwendet.
SAS ist im Gegensatz zum Vorgänger eine Punkt-zu-Punkt Verbindung und damit entfällt auch die Notwendigkeit den Speichermedien eine ID oder eine Kennung separat zu vergeben. Jedes Gerät, welches das SAS nutzt, hat weltweit eine eigene und einmalige Adresse mit der es angesprochen wird.

Zur Kommunikation sind im Protokollstapel drei Protokolle vorgesehen.

  • SAS SCSI Protocol (SSP), Geräte und Controller verwenden das Protokoll zur Kommunikation
  • S-ATA Tunneling Protocol (STP), ermöglicht das SATA-Laufwerke an SAS-Controllern funktionieren
  • SAS Management Protocol (SMP), für die Nutzung von Expandern notwendig

Leider ist mit den Protokollen, die Kompatibilität nur von SAS zu SATA gegeben, also vom Standard her abwärtskompatibel. Damit werden immer die geringeren Übertragungsgeschwindigkeiten für die Datenverbindung angenommen.

Der Expander und das Dual-Porting des SAS Standard

Moderne SAS-Laufwerke können an verschiedenen Hosts gleichzeitig angeschlossen werden. Dazu besitzt fast jede SAS-Festplatte einen zweiten Port-Anschluß, um damit das Dual-Porting zu ermöglichen.

Weiterhin lassen sich an einem SAS-Hostadapter SAS- und SATA-Geräte parallel nutzen. Ein SATA-Hostadapter ermöglicht das nicht. Nur mit dem SAS-Standard ist eine Protokoll-Erweiterung möglich, wodurch beide Gerätearten in einem gemischten Betrieb funktionieren. Ein Beispiel ist die Nutzung von SAS Festplatten mit einer hohen Plattendrehzahl für Anwendungen und aufwendige Software und SATA-Festplatten als günstiger Speicher für Backups.

Grundsätzlich ist das SAS, wie SATA auch, eine Punkt-zu-Punkt Verbindung von Datenspeichern. Nur mit dem SCSI Management Protocol (SMP) können an einer SAS-Schnittstelle mit mehreren Punkt-zu-Punkt Verbindungen mehrere verschiedenen Laufwerke zusammengeschalten werden. Die Aufgabe des Expanders liegt nun darin, einen SAS-Kanal auf mehrere Ports aufzuteilen. Er arbeitet also wie ein elektronischer Umschalter für Laufwerke. Dadurch koordiniert der Expander den Datenverkehr in einem Netzwerk, wie ein Switch und schaltet die jeweilige Verbindung zum Zielport frei.

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