電腦達人養成計畫 7-4：現代磁碟介面 (SATA 與 SAS)

面向伺服器與專業用途的主流磁碟介面－SAS

在過去十年裡 Serial ATA 取代了以往個人電腦所使用的 IDE/PATA 成為了最主流的磁碟介面，而在伺服器與專業用途市場這邊其實也發生了相當類似的事情，還記得在上節當中站長曾介紹在伺服器市場中被長期、廣泛應用的 SCSI 介面，發展到 2000 年以後其實也開始遇上頻寬拉不上去、干擾嚴重的問題了，因此 SCSI 的後繼者也採用了從 PATA 到 SATA 相同的思路，將原先使用多年的並列訊號傳輸改採序列訊號傳輸，於是 Serial Attached SCSI (SAS) 便誕生了。

大量參採 SATA 規範

Serial Attached SCSI (SAS) 在 SATA 1.0 規範定案後的隔年推出，在 SCSI 的基礎上發展之餘還大量參採了 SATA 的規範，包含傳輸速率、採用點對點連結等特性都與 SATA 相同。

SAS 規範當中就連訊號線與電源線的規格也都採用與 SATA 極為相似的外型與針腳定義 (上圖就是一條典型的 SAS 連接線，同時整合了電源線與訊號線部分，眼尖的讀者可能會發現不一樣的其實只有 SAS 接頭在訊號部分與電源部分之間多了一塊凸起，當中包含了額外的 7-pin 訊號線)，但中央的凸起部分在 SATA 硬碟上正好是缺口，因此這種線路也可以使用在 SATA 硬碟上而不會有任何問題。

值得注意的是，在絕大多數情況下 SAS 控制器甚至可以相容 SATA 規格的硬碟 (雖然是可選特性，但時至今日的 SAS 控制器幾乎全部都具備連結 SATA 規格硬碟的能力，但需特別注意的是 SATA 控制器是無法連結 SAS 規格硬碟的)。

遠比 SATA 強大的擴展彈性

相較於 SATA 而言，SAS 除了可靠性更高、架構更完善、功能更完整之外最大的特色就是 SAS 的擴展彈性遠比 SATA 要來得強大，同時這也是伺服器經常有的需求 (一台伺服器可能會需要裝上許多實體硬碟)。

考慮到伺服器內部的緊湊空間，SATA 傳輸線雖然已經很細，但若每個實體硬碟的點對點傳輸都需要一條單獨線路才能滿足顯然是不切實際的，因此 SAS 規範當中設計了數種一對多傳輸線，其接頭體積甚至只比單一的 SATA 訊號線接頭還要來得大上一點而已。

以 SAS-1、SAS-2 主要使用的 SFF-8087 為例 (上圖)，單一接頭就可以接出四個 SAS 介面，可以大幅降低伺服器內配線的困難度並且改善散熱問題，這使得現今在一台 2U 伺服器的機殼內塞入多達 24 個實體硬碟成為可能。

除了一對多傳輸線以外 SAS 還有擴展板 (Expander) 的設計，可以透過分出子系統的方式來讓單一系統支援更多的 SAS 設備，不過需要注意的是，SAS 目前有三個不同世代的產品在市面上大量流通，要達到最高的傳輸速率需要控制器 (Controller)、擴展板 (Expander)、硬碟櫃背板 (Cage & Backplate)、硬碟本身 (Drive) 全部都採用最新世代的產品才行，否則傳輸速率就會自動降速至沿途各項設備之中最舊設備所支援的最快等級。

SAS-1 (3.0 Gbps，2004)

相較於 SATA 代間有許多功能差異而言，SAS 的代間差距是以最高傳輸速率的提升為主 (畢竟許多 SATA 後來新增的功能其實都是從 SAS 搬過去的)，在 2004 年推出的第一代 SAS 提供了 3.0 Gbps 的傳輸速率 (相當於差不多時間推出的 SATA II)。

SAS-2 (6.0 Gbps，2009)

在 2009 年 SATA III 推出時第二世代的 SAS 也被發布，最高傳輸速率翻一倍來到了 6 Gbps (相當於差不多時間推出的 SATA III)。

SAS-3 (12.0 Gbps，2013)

目前出貨的伺服器大多仍是搭配在 2013 年發布的第三世代 SAS，最高傳輸速率進一步提高至 12 Gbps。

由於 SAS-3 提供的 12 Gbps 傳輸速率實際上已經大幅超越 SATA 所能夠提供的上限傳輸速率，已經能夠滿足絕大多數傳統硬碟的傳輸速率需求，再加上固態硬碟方面有 NVMe 的競爭，雖然在 2017 年理論傳輸速率高達 24 Gbps 的 SAS-4 標準也已經發布，但目前還看不太到支援 SAS-4 的產品。