고속의 데이터 전송을 위해 시리얼 인터페이스로 진화한 SCSI
메인보드에 탑재된 칩셋과 저장장치를 이어주는 인터페이스는 과거 PATA (Parallel ATA, IDE, E-IDE)가 널리 사용되었으나 병렬 전송으로 인한 기술적 한계 등을 개선하기 위해 시리얼 방식을 이용한 SATA (Serial ATA)가 등장하기 시작했다.
SATA 인터페이스는 시리얼 방식을 바탕으로 현재 세 번째 규격인 SATA3 (6Gbps)까지 등장했으며 SATA3 규격의 대역폭을 거의 대부분 활용하는 SSD (Solid State Drives)의 등장으로 새로운 규격의 필요성이 부각되기 시작해 앞으로 전송속도와 대역폭을 늘린 새로운 SATA 규격이 등장할 것으로 예상된다.
데스크탑의 이러한 인터페이스 변화는 새로운 기술과 고성능의 요구에 따른 것으로 시리얼 방식의 장점을 활용한 저장장치나 인터페이스의 적용은 데스크탑뿐만 아니라 워크스테이션 및 서버 시장도 예외가 아니다.
SCSI 로고 (Small Computer System Interface)
워크스테이션 및 서버 시장에는 데스크탑의 PATA 및 SATA 인터페이스와 다른 고성능과 안정성, 신뢰성을 요구하는 인터페이스가 별도로 사용되어왔고 그 인터페이스가 바로 SCSI다.
Small Computer System Interface의 약자인 SCSI는 PATA와 같이 병렬 전송 방식을 기본으로 발전되어 왔다. 그러나 PATA와 달리 10000RPM 이상으로 동작하는 고성능 하드디스크 (HDD)를 이용해 워스크테이션 및 서버 환경에 최적의 성능을 발휘할 수 있게 해주었고 데스크탑 PATA/ SATA 대비 높은 안정성과 신뢰성을 제공했다.
이러한 여러 장점에도 불구하고 SCSI 인터페이스도 데스크탑처럼 병렬 전송의 한계가 드러나기 시작했고 대역폭을 충분히 활용 가능한 고성능 SSD 장치 등이 등장하면서 고성능의 요구와 고성능을 뒷받침해줄 인터페이스의 변화가 필요해졌다.
SAS 로고 (Serial Attached SCSI)
이에 따라 등장한 고속의 인터페이스가 바로 시리얼 방식을 토대로 만들어진 SAS (Serial Attached SCSI)다. 데스크탑의 PATA가 SATA로의 변화로 보면 쉬우며 SAS는 시리얼 전송 방식의 특징과 SCSI의 고속 전송과 안정성, 확장성, 신뢰성 등 워크스테이션 및 서버 시장에 필요한 특징을 그대로 이어받았다.
SAS, SCSI 및 SATA 인터페이스
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SCSI 표준 기술명칭
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최고속도
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최대 케이블 길이 (미터)
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부착 가능 장치 수
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SCSI-1
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5MB/s
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6m
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8
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SCSI-2
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5 ~ 10MB/s
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6m
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8 or 16
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Fast SCSI-2
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10 ~ 20MB/s
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3m
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8
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Wide SCSI-2
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20MB/s
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3m
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16
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Fast Wide SCSI-2
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20MB/s
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3m
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16
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Ultra SCSI-3, 8-bit
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20MB/s
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1.5m
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8
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Ultra SCSI-3, 16-bit
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40MB/s
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1.5m
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16
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Ultra-2 SCSI
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40MB/s
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12m
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8
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Wide Ultra-2 SCSI
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80MB/s
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12m
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16
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Ultra-3 (Ultra-160/ Fast-80 Wide) SCSI
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160MB/s
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12m
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16
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Ultra-320 SCSI (Ultra-4/ Fast-160)
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320MB/s
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12m
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16
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Ultra-640 SCSI (Ultra-5/ Fast-320)
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640MB/s
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10m
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16
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SCSI는 PC와 디스크 드라이브, 프린터, 스캐너 등과 같은 주변장치를 이전의 인터페이스보다 더 빠르고 더 유연하게 통신할 수 있도록 해주는 인터페이스로 ANSI 표준에 의해 발전하고 있다.
SCSI는 빠른 전송속도의 장점 외에도 이전의 병렬 데이터 전송 인터페이스보다 융통성이 있으며 하나의 SCSI 포트에 8 ~ 16개의 주변장치를 접속시킬 수 있고 이전 인터페이스와 호환성을 유지하면서 기술이 발전해오고 있다.
SCSI 인터페이스는 여러 가지 표준 기술명칭이 사용되고 있으며 초기의 SCSI-1에서부터 고속의 전송속도 구현이 가능해진 Ultra-640 SCSI (640MB/s) 기술까지 등장해 있다. 인터페이스의 발전에 따라 전송속도는 고성능 저장장치의 등장에 따라 꾸준하게 발전되어 왔으며 케이블 길이 증가 등도 이어졌다.
SCSI 커넥터는 DB-25핀, IDE 커넥터와 유사한 50핀, 60핀, 68핀 등이 있으며 SCSI 하드디스크 (HDD)나 기타 장치에 따라 적용되는 모양이 달라진다. 기존 SCSI 인터페이스를 적용한 하드디스크는 커넥터의 모양이 전혀 달라 데스크탑 PATA/ SATA 인터페이스 적용 하드디스크와 호환되지 않는다.
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인터페이스
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전송속도 (Transfer speed)
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Raw Bandwidth
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최대 케이블 길이 (미터)
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장치 당 채널 수
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SAS 1200
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1,200MB/s
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12,000Mbit/s
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10m
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1 (65k 이상, 익스펜더로 확장시)
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SAS 600
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600MB/s
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4,800Mbit/s
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10m
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1 (65k 이상, 익스펜더로 확장시)
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SAS 300
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300MB/s
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2,400Mbit/s
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10m
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1 (65k 이상, 익스펜더 로확장시)
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SAS 150
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150MB/s
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1,200Mbit/s
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10m
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1 (65k 이상, 익스펜더로 확장시)
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SATA 3
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600MB/s
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6,000Mbit/s
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1m
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1 (포트 멀티플라이어는 15)
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SATA 2
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300MB/s
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3,000Mbit/s
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1m
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1 (포트 멀티플라이어는 15)
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SATA 1
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150MB/s
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1,500Mbit/s
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1m
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1 (라인 당)
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SCSI Ultra-640
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640MB/s
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5,120Mbit/s
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12m
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15
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SCSI Ultra-320
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320MB/s
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2,560Mbit/s
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12m
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15
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PATA 133
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133.5MB/s
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1,064Mbit/s
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0.46m
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2
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USB 3.0
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400MB/s
(이론상 625MB/s)
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5,000Mbit/s
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3m
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127 (허브 이용)
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USB 2.0
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60MB/s
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480Mbit/s
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5m
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127 (허브 이용)
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USB 1.0
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1.5MB/s
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12Mbit/s
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3m
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127 (허브 이용)
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Thunderbolt
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1,250MB/s
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10,000Mbit/s
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3m (Copper)
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7
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포인트 투 포인트 시리얼 (Serial) 전송 방식을 도입한 SAS (Serial Attached SCSI)는 병렬 SCSI 인터페이스의 SCSI 명령어, 진보된 커맨드 큐잉 (Advanced Command Queuing), 그리고 향상된 수정 및 에러 정정 기술을 토대로 고성능과 범용성, 확장성, 안정성, 신뢰성을 개선했다.
시리얼 방식은 포인트 투 포인트 (Point-to-Point) 연결로 병렬 방식의 신호 혼선이나 케이블 및 커넥터 제한, 장치 주소할당 제약 등에서 벗어나 고속 전송 구현이 용이하고 케이블의 간소화 등의 특징을 제공한다.
SAS 인터페이스는 SATA와 같이 8b/ 10b 인코딩 (Encode, Encoding) 방식을 적용한다. 이 인코딩 방식은 데이터 이동 중 신호의 인코딩과 디코딩 과정에서 ECC 즉, 에러체크를 위한 2bit 데이터를 추가해 안정적인 데이터 이동이 가능하도록 해준다. 이에 따라 SATA 규격은 8bit가 아닌 10bit로 데이터가 늘어나 1.5Gb/s 대역폭이 전송속도는 150MB/s, SATA2의 3.0Gb/s는 300MB/s, SATA3의 6.0Gb/s는 600MB/s를 제공한다.
SATA와 마찬가지의 8b/ 10b 인코딩을 이용하므로 SAS 150은 150MB/s, SAS 300은 300MB/s, SAS 600은 600MB/s의 전송속도를 제공하며 기본적인 전송속도는 SATA 규격과 차이가 없다.
SAS는 2012년 하반기 6Gb/s SAS에서 12Gb/s SAS 지원 예정
SAS 인터페이스는 그러나 SCSI 인터페이스와 거의 차이없는 고성능을 구현 가능해졌고 2012년 하반기에는 기존 SAS 600의 2배 대역폭/ 전송속도를 구현 가능한 SAS 12Gb/s를 지원할 것으로 예상된다. 그리고 5년 후에는 다시 2배인 SAS 24Gb/s 규격을 제공해 서버 및 기업용 시장의 요구, 그리고 고속의 SSD 등의 저장장치에 맞는 속도를 구현할 수 있을 것으로 알려졌다.
SCSI/ SATA와 다른 SAS 커넥터
IDE/ SATA/ SAS/ SCSI 커넥터 순 (68핀/ 50핀/ 25핀)
시리얼 전송 방식을 SATA와 SAS, SCSI는 서로 다른 규격의 커넥터를 적용하고 있다. 좌측부터 IDE와 SATA, SAS, SCSI 순으로 SATA와 SAS는 외형적으로 유사한 커넥터를 적용했으며, SCSI는 IDE나 SATA, SAS 커넥터와는 완전히 달라 서로 호환되지 않는다.
SAS 인터페이스는 SATA 인터페이스와 호환
2.5인치 9.5mm SATA HDD (좌)/ 13mm SAS HDD (우)
SAS와 SATA 인터페이스 적용 2.5인치 하드디스크 (HDD)의 기본적인 외형은 서로 엇비슷하지만 사용되는 커넥터는 SAS가 SFF-8482 커넥터로 데이터 및 전원공급 부분이 하나로 이어져 있어 분리된 SATA 하드디스크와 차이가 있다.
또한 하디스크 동작 RPM도 서로 다르며 일반 2.5인치 하드디스크는 5400RPM 또는 7200RPM인데 반해 SAS는 10000RPM 이상의 고속의 동작이 가능하다. 용량과 가격은 일반 SATA 하드디스크가 유리하며 SAS는 SCSI 하드디스크처럼 고성능을 제공하는 대신 높은 가격과 일반 SATA 하드디스크보다 적은 용량을 구현한다.
2.5인치 SAS HDD는 SATA HDD와 하드디스크의 두께도 차이가 있으며 SAS HDD는 일반 SATA HDD/ SSD의 9.5mm 또는 7mm, 그리고 앞으로 등장할 5mm 두께보다 두꺼운 13mm (1.3cm)를 적용했다. 이는 다양한 컨트롤러 장착을 위한 공간과 고속의 동작으로부터의 충격을 완화할 수 있는 구조로 볼 수 있다.
3.5인치 SATA (좌)/ SAS (우) 하드디스크
2.5인치 하드디스크와 같이 3.5인치 SATA와 SAS 하드디스크는 외형상으로는 서로 비슷하며 둘의 차이는 커넥터 차이와 일반 SATA 하드디스크가 7200RPM에 머물러 있다면 SAS 하드디스크는 SCSI 제품군처럼 10000RPM에서 15000RPM의 고속으로 동작해 높은 성능을 구현하는 것이다.
저장용량과 가격은 3.5인치 하드디스크도 2.5인치와 같이 SATA 하드디스크가 유리하다. SAS 하드디스크는 또 PCB가 드러난 하단 부분을 보면 일반 SATA 하드디스크와 비교해 고속의 동작과 안정성 등을 구현하기 위한 더 많은 수의 컨트롤러가 배치되어 SATA 하드디스크와 구분 가능하다.
SAS SFF-8482 커넥터, 일반 SATA 데이터/ 전원 케이블 미지원
SAS SFF-8482 규격 케이블은 SATA SSD/ HDD 지원
SCSI와 SATA, 그리고 SAS 인터페이스는 커넥터와 지원 방식이 서로 다르기 때문에 호환되지 않는다. 그러나 SAS 인터페이스는 커넥터가 유사한 것 외에도 SATA 인터페이스와 호환을 유지한다.
SAS 인터페이스는 SFF-8482 규격의 커넥터를 지원하는데 이 커넥터는 SATA 인터페이스 규격의 커넥터가 전원 공급과 데이터 전송을 위한 커넥터의 두 부분으로 나뉜 것과 달리 하나로 연결된다. 이로 인해 SAS HDD/ SSD는 일반 SATA 포트 지원 메인보드와 연결 및 케이블과 호환되지 않는다. 그러나 SATA HDD/ SSD는 SAS 인터페이스와 호환으로 SAS SFF-8482 규격 케이블 (전원 공급과 데이터 일체형)을 이용해 메인보드 SAS 포트에 연결해 사용 가능하다.
서버 환경에 적합한 SAS 인터페이스 저장장치
SCSI 인터페이스를 잇는 SAS 인터페이스는 시리얼 전송 방식과 SCSI의 장점을 이어받아 서버 환경에 적합한 저장장치 인터페이스다.
보통 서버용 SCSI와 SAS HDD/ SSD는 일반 데스크탑용 SATA HDD/ SSD보다 저장용량이나 가격적인 면에서는 불리하지만 데스크탑이 구현하기 어려운 확장성이나 고성능 구현, 그리고 서버 환경에 필요한 신뢰성과 안정성을 보장할 수 있다.
또한 SAS 인터페이스는 SATA 인터페이스와 호환되기 때문에 SATA HDD/ SSD를 SAS 포트에 장착해 사용할 수 있으며 반대로 SAS HDD/ SSD는 SATA 포트에 장착해 사용하지 못한다. 그러나 SAS의 이러한 SATA HDD/ SSD 호환은 저렴한 비용의 데스크탑용 HDD/ SSD를 활용해 서버 환경을 구축한다거나 RAID를 이용해 성능 향상과 저장용량을 추가로 확보할 수도 있다.
고성능 SSD 적용 서버는 수명 문제가 대두
서버 환경에는 이처럼 SAS 인터페이스를 적용한 하드디스크 외에도 하드디스크보다 높은 성능이 요구되는 환경에는 SSD가 고성능 구현을 위한 저장장치로 활용되고 있다. 이들 SAS 인터페이스 HDD와 SSD는 서로 다른 특성을 갖고 있기 때문에 서버 환경에서는 이들에 적합한 분야에 적절하게 배치되어 활용되고 있다.
SAS 인터페이스 기반 HDD는 SSD보다 높은 성능을 제공하지 못하지만 SCSI의 장점을 바탕으로 일반 데스크탑용 HDD보다 기본적으로 높은 성능과 RAID 모드를 이용해 부족한 성능을 보완할 수 있다.
낸드 플래시기반 SSD는 HDD보다 고성능 구현이 가능하며 고속의 읽기 쓰기 작업에 적합하다. 그러나 낸드플래시는 SLC (Single-Level Cell), MLC (Multi-Level Cell), TLC (Triple-Level Cell) 순으로 이동할수록 저렴한 가격과 고용량 적용이 가능해지나 사용 수명이 짧아져 서버 환경에서의 저장장치 교체 비용이 증가할 가능성이 높다.
서버 환경은 일반 데스크탑 환경과 달리 잦은 데이터 입출력과 같이 읽기와 쓰기가 빈번하게 일어나기 때문에 낸드 플래시 종류에 따라 SSD 수명 문제가 부각되될 수밖에 없다. 반대로 HDD는 플래터와 헤드, 스핀들 모터로 자기 기록을 이용해 데이터를 저장하는 장치이기 때문에 SSD와 비교해 수명 문제에서 비교적 자유롭다.
SAS 인터페이스 지원 서버 및 일반 데스크탑 메인보드
서버용 듀얼 소켓 메인보드/ 데스크탑용 X58 메인보드 일부
SCSI 인터페이스는 특성상 데스크탑용보다는 서버용 싱글/ 듀얼 소켓 메인보드에 주로 사용되었고 PCI-X 슬롯을 통해 SCSI 확장 카드를 지원했다. 데스크탑용은 SCSI 인터페이스나 PCI-X 슬롯을 호환 및 비용 문제 등으로 도입하지 않았다.
SAS 인터페이스는 시리얼 방식을 통해 SATA와 호환이 가능해졌고 데스크탑과 워크스테이션 사이의 경계가 허물어지면서 고성능 하이엔드 플랫폼 메인보드 일부는 서버용 SAS 인터페이스를 지원하기 시작했다. 이들 메인보드는 SAS 인터페이스 지원 HDD/ SSD를 이용해 소규모 워크스테이션이나 서버 환경을 구축할 수 있다.
3Gb/s SAS 8포트 지원 기가바이트 X79 (GA-X79S-UP5 WiFi)
최근에도 하이엔드 데스크탑 플랫폼은 워크스테이션이나 서버 환경을 구축할 수 있는 성능과 확장성, 기술 지원이 이루어지고 있다. 여전히 소수의 제품에 한정되고 있지만 데스크탑용 메인보드 역시 워크스테이션이나 서버용으로 활용할 수 있는 SAS 인터페이스를 도입하고 있다.
SCSI를 대체하고 진화 중인 SAS 인터페이스
데스크탑의 PATA와 서버용 SCSI 인터페이스는 새롭게 등장한 직렬 전송 기반 SATA와 서버용 SAS 인터페이스의 등장으로 세대 교체가 이루어지고 있다.
이 중 SAS 인터페이스는 병렬 전송의 SCSI와 직렬 전송의 장점을 모두 취해 두 인터페이스가 가진 성능과 지원 기능을 바탕으로 단점 보완 및 확장이 이루어지고 있으며 서버 환경에 적합한 인터페이스로 자리잡아가고 있다.
진화 중인 SAS 인터페이스
SAS 인터페이스는 SATA 인터페이스와 같은 6Gbps SAS (600MB/s) 규격에서 SCSI Ultra-640 (640MB/s) 규격을 따라잡기 시작했으며 올해 하반기 2배인 12Gbps SAS 규격, 그리고 앞으로도 2배 향상된 대역폭과 전송속도를 제공하는 규격을 준비 중인 것으로 알려져 서버 환경의 요구에 맞는 고속의 저장장치 지원에도 적합하다.
또 SCSI 인터페이스와 달리 SAS 인터페이스는 데스크탑용 SATA 인터페이스와 호환이 가능해 데스크탑용 저장장치 (HDD/ SSD)의 비용 및 고용량의 장점을 워크스테이션이나 서버 환경에도 도입하는 것이 가능해졌다.
이처럼 SAS 인터페이스는 직렬 전송 방식과 SCSI 인터페이스의 장점, 그리고 데스크탑 인터페이스 일부를 수렴하는 등 새로운 시도와 변화를 통해 서버 환경에 필요한 저장장치 지원과 확장성, 안정성 등을 더욱 개선해 나갈 것으로 예상된다.
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