SAS: O que é como funciona a interface Serial Attached SCSI

Quando se trata de armazenamento de dados corporativos para ambientes de alto desempenho, a escolha da tecnologia adequada é essencial para garantir a eficiência, a confiabilidade e a segurança das informações.

Neste contexto, o padrão Serial Attached SCSI (SAS) destaca-se como uma solução líder para servidores, sistemas de armazenamento (storages) e outras infraestruturas computacionais de grande escala.

O que é SAS (Serial Attached SCSI)?

Serial Attached SCSI (SAS) é um tipo de interface usada para conectar hard disks e módulos SSD a servidores e soluções de armazenamento corporativas. Esse padrão substituiu a antiga tecnologia Parallel SCSI devido à sua superioridade em velocidade de transferência, eficiência e escalabilidade.

Como o nome indica, o SAS usa um método de transmissão serial, ou seja, os dados são enviados um bit de cada vez em vez de vários bits ao mesmo tempo, como é o caso do Parallel SCSI.

Isso permite que esse tipo de conexão tenha velocidades de transferência de dados muito mais altas. Além disso, a interface SAS é compatível com os dispositivos SATA (Serial ATA), o que oferece uma maior flexibilidade para os sistemas de armazenamento.

O SAS é comumente usado em servidores e sistemas de armazenamento de alto desempenho devido à sua alta velocidade, confiabilidade e capacidade de suportar vários dispositivos de armazenamento.

Além disso, o SAS suporta a troca a quente, o que significa que os dispositivos podem ser conectados ou desconectados sem a necessidade de desligar o sistema.

Quem desenvolveu o padrão SAS?

O padrão foi desenvolvido e é mantido pela Technical Committee da International Committee for Information Technology Standards (INCITS), uma organização norte-americana que desenvolve e promove padrões para a indústria de tecnologia da informação.

A T10 é uma das várias comissões técnicas dentro do INCITS, e é responsável pelo desenvolvimento de padrões relacionados a interfaces de dispositivos de armazenamento de dados.

A primeira versão do padrão SAS foi lançada em 2004 e situada como a evolução do padrão SCSI Parallel Interface, com recursos de alta velocidade e a capacidade de suportar tanto discos rígidos SCSI como ATA em uma única plataforma.

Como a tecnologia SAS continua a evoluir, as velocidades de transferência de dados estão se tornando cada vez mais rápidas, com a geração mais recente suportando velocidades de até 24 Gbit/s por canal.

Quais são os equipamentos que usam essa tecnologia?

A tecnologia Serial Attached SCSI (SAS) é comumente usada em vários tipos de equipamentos de armazenamento de dados. São eles:

Servidores: Muitos servidores corporativos ainda precisam e utilizam os discos rígidos SAS, principalmente devido a características como a alta capacidade, confiabilidade e desempenho.

Sistemas de Armazenamento em rede: O padrão SAS é frequentemente usado em storages enterprise (NAS/SAN) devido a capacidade de suportar um grande número de dispositivos e sua alta velocidade de transferência.

Arrays de discos (RAID systems): Dispositivos de armazenamento SAS tem sido frequentemente usados em arrays de discos devido à sua confiabilidade e desempenho.

Montar arranjos de discos do tipo RAID através de hard disks/SSD SAS em ambientes de servidor fornece mais redundância para proteger o sistema contra falhas de disco.

Fitas de backup: Muitas unidades de fita usam a interface SAS para se conectar a servidores e outros sistemas dentro de datacenters e infraestruturas de TI.

Unidades de memória SSD: Embora muitos SSDs usem a interface SATA, também existem unidades SAS para ambientes que precisam de maior desempenho.

Existe alguma compatibilidade entre dispositivos SATA e SAS?

Apesar das interfaces de dispositivos Serial ATA (SATA) e Serial Attached SCSI (SAS) tenham semelhanças físicas, sua compatibilidade é limitada.

É possível conectar um disco rígido SATA a uma controladora SAS, porém o inverso não é verdadeiro. Isso se deve ao fato de que a interface SAS foi projetada com a flexibilidade de suportar ambos os dispositivos.

Embora visualmente similares, os cabos SAS normalmente possuem a capacidade de conectar múltiplos dispositivos, diferentemente dos cabos SATA que suportam apenas um único dispositivo.

Para usuários que precisam de mais capacidade de armazenamento, o padrão Nearline-Serial Attached SCSI (NL-SAS) representa um equilíbrio entre o desempenho do ambiente SAS e o custo dos discos SATA.

Em termos práticos, um disco NL-SAS se conecta a um sistema de armazenamento através da interface SAS, entretanto, a unidade em si é um disco rígido (HDD) mais lento e mais barato, similar a um disco SATA.

Esses hard disks geralmente trabalham com velocidades de 7200 RPM, ao invés de 10 ou 15.000 RPM, como nos discos SAS de alta velocidade.

O discos NL-SAS são utilizados com frequência em aplicações que requerem grandes volumes de armazenamento, mas não necessitam da performance oferecida pelos drives SAS.

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Quais são as diferenças entre esses dois padrões?

As diferenças entre as interfaces Serial ATA (SATA) e as Serial Attached SCSI (SAS) se resumem principalmente na diferença de desempenho, confiabilidade e custo.

A interface SATA é amplamente utilizada para conectar computadores pessoais a seus respectivos dispositivos de armazenamento.

Já o padrão SAS é geralmente utilizado para a conexão entre servidores e sistemas de armazenamento corporativos a dispositivos de armazenamento mais robustos como hard disks de 10 ou 15.000 RPM ou SSDs de alto desempenho.

Interfaces Serial Attached SCSI entregam taxas de transferência bem maiores que o padrão SATA. Isso se deve ao fato de que SAS é full-duplex, ou seja, pode enviar e receber dados simultaneamente.

Já o padrão SATA é half-duplex, por isso só pode enviar ou receber dados de cada vez. Além disso, o padrão SAS permite a conexão de um maior número de dispositivos devido à sua arquitetura ponto a ponto.

Isso significa que cada dispositivo de armazenamento se comunica diretamente com a controladora, sem ter que compartilhar o canal de comunicação com outros dispositivos.

No quesito confiabilidade, o padrão SAS também leva vantagem, pois são dispositivos projetados para operações 24/7, tornando-se assim a melhor escolha para servidores e sistemas de armazenamento corporativos.

Apesar disso, a interface SATA tem ampla vantagem quando o assunto é preço. Dispositivos SATA são mais baratos que seus pares corporativos, oferecendo assim uma boa opção para aplicações onde o custo é importante.

Quais são as implicações ao não utilizar dispositivos SAS em datacenters?

Ao optar por economizar e implementar dispositivos com a tecnologia SATA em aplicações ou ambientes que exigem alto desempenho, algumas dificuldades podem surgir:

Baixa velocidade de transferência: Em geral, dispositivos de armazenamento SATA têm velocidades de transferência de dados mais baixas do que os dispositivos SAS.

Isso pode levar a um desempenho mais lento, especialmente em aplicações onde são necessárias altas taxas de leitura e gravação de dados.

Desempenho Full-Duplex: A tecnologia SATA opera em modo half-duplex, o que significa que só pode realizar operações de leitura ou gravação por vez.

Em contraste, o SAS é full-duplex, o que significa que hard disks e módulos SSD podem realizar operações de leitura e gravação simultaneamente, oferecendo mais desempenho.

Conexões simultâneas: Os dispositivos SAS permitem um maior número de conexões simultâneas do que os seus pares mais baratos, o que pode ser útil em ambientes com vários dispositivos de armazenamento.

Confiabilidade: Em geral, todos os dispositivos que usam o padrão SAS são projetados para operação contínua e construídos com componentes para trabalho 24x7.

Recuperação de erros: Os hard disks e SSD SAS possuem um tempo para recuperação de erro significativamente menor quando comparados a dispositivos SATA.

Portanto, embora os dispositivos SATA possam ser uma opção mais econômica, nem sempre eles podem ser a melhor  escolha para aplicações que exigem alto desempenho como aplicativos corporativos executados em datacenters.

O padrão SAS e suas atualizações

O padrão Serial Attached SCSI (SAS) foi lançado inicialmente em 2004 e desde então recebeu várias atualizações significativas que aumentaram sua velocidade de transferência de dados e adicionaram novos recursos. São elas:

SAS-1: Esta é a versão original do padrão, lançada em 2004. Ela oferecia velocidades de transferência de dados de até 3 Gbit/s.

SAS-2: Lançado em 2009, o formato SAS-2 dobrou a velocidade de transferência de dados para 6 Gbit/s. Além disso, aumentou o número máximo de discos que poderiam ser conectados em uma rede SAS de 128 para 16.384 dispositivos.

SAS-3: Lançado em 2013, o SAS-3 dobrou novamente a velocidade de transferência de dados para 12 Gbit/s. Também introduziu várias melhorias técnicas para aumentar a eficiência e a confiabilidade.

SAS-4: O novo padrão SAS-4, lançado em 2017, aumentou a velocidade de transferência de dados para 22,5 Gbit/s.

A cada nova geração, o padrão de comunicação SAS continuou a receber atualizações em termos de velocidade, capacidade e eficiência, mantendo a compatibilidade com as gerações anteriores.

Isso permitiu que esse formato permanecesse como uma tecnologia relevante e amplamente utilizada para servidores e sistemas de armazenamento de alto desempenho.

Servidores e storages equipados com hard disks/SSD SAS são mais robustos

O padrão SAS integra servidores e dispositivos de armazenamento robustos, que fornecem maior desempenho e a escalabilidade para aplicações corporativas.

Com suporte para Hard Disk Drives (HDDs), solid state drives (SSDs) e outros dispositivos, as interfaces SAS atendem diversas necessidades demandas empresariais como em ambientes de virtualização, computação em nuvem e operação com grandes bancos de dados.

A flexibilidade desse padrão estende-se ainda mais quando combinada com sistemas de alta disponibilidade associados a tecnologia RAID (Redundant Array of Independent Disks).

Nesses sistemas múltiplos discos e controladores são configurados em conjunto para melhorar o desempenho e a redundância do ambiente.

Essa combinação promove uma proteção robusta contra falhas, assegurando a alta disponibilidade de dados crítica para as operações que exigem trabalho contínuo.

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