¿Qué es la interfaz SAS en discos duros? ¿Es mejor que SATA?

Como hemos comentado, esta interfaz de dato se desarrolló para entornos profesionales donde se requieren prestaciones especiales. Algo muy interesante, es que este conector es, fundamentalmente, igual al puerto SATA.

Algo muy interesante, que explicaremos más adelante, es que podemos conectar un disco duro SATA a una controladora SAS, pero no al revés. Esto se debe a que en realidad SAS es una versión SATA con esteroides y capacidades adicionales. Te vamos a explicar todo al respecto de este conector y las unidades de almacenamiento diseñadas para esta interfaz de datos.

¿Qué es la interfaz SAS?

Es una interfaz de transferencia de datos en serie sucesora precisamente de SCSI, que es en paralelo. A pesar de que Serial Attached SCSI, SAS por sus siglas en inglés, sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos, aumenta la velocidad y permite conexión y desconexión rápida «en caliente», sin tener que apagar ni reiniciar el equipo.

Si recordáis, esta norma SCSI fue de las primeras que en los años 90, por ejemplo, ofrecía unidades de alta capacidad (4GB ni más ni menos) y velocidades de transferencia lo suficientemente elevadas como para llevar a cabo trabajos que por aquel entonces eran imposibles de realizar con un PC estándar, como era la edición de vídeo de archivos 576p.

Tenemos que remontarnos a 1996, cuando se funda la SCSI Trade Association para crear una interfaz de datos de alta velocidad. Cinco años después, en diciembre de 2001, anuncian los requisitos y especificaciones de la interfaz SAS. Para su estandarización, se transfieren las especificaciones al Comité Técnico T10 en mayo de 2002. ANSI publica la documentación de este estándar en noviembre de 2003 y en 2004 se lanzan las primeras unidades basadas en este estándar.

La asociación está conformada por diferentes empresas estructuradas en tres rangos. Según su nivel de participación, estas empresas participantes tienen diferentes derechos y beneficios. Para formar parte, las empresas deben pagar una cuota anual que oscila entre los 4.000 dólares y los 25.000 dólares.

Según el rango, los principales participantes actualmente son:

• Sponsor: Adaptec, Hewlett-Packard, Intel, LSI Logic, Maxtor, Seagate.
• Principal: Fujitsu, Hitachi, IBM, Western Digital.
• Promoción: Dell, NEC, Texas Instruments.

Principales características

Nace este tipo de conector con la intención de ofrecer elevadas velocidades de transferencia entre dispositivos. Su principal fortaleza reside en la transferencia de datos en serie. Esto hace que sea especialmente interesante en servidores, donde se instalan gran cantidad de unidades de almacenamiento y se requiere de alto rendimiento.

Se crearon incluso unidades de disco duro especiales para este tipo de interfaz de datos. Los discos duros con conector SAS funcionaban entre los 10.000 RPM y los 15.000 RPM, el doble que los HDD comerciales, que funcionaban a 7.200 RPM.

La irrupción de los SSD ha hecho que los HDD se vayan relegando a un segundo plano. Este tipo de unidades de almacenamiento de estado sólido permite explotar al máximo las prestaciones del puerto SAS aunque también tienen algunas desventajas que debes tener en cuenta. Eso sí, las virtudes y beneficios que proporcionan en cuanto a velocidad de lectura/escritura de datos seguramente diluya cualquier contra que puedas encontrarle.

Permite este tipo de bus de datos la instalación o retirada de unidades en caliente. Si bien esto con los SSD ya no es muy relevante, los HDD basados en SATA no permitían esto, tenías que apagar el sistema para manipularlos y eso suponía un tiempo extra a la hora de llevar a cabo tareas de mantenimiento. Así que por este lado, las cosas han mejorado sustancialmente respecto de hace unos pocos años.

Algo curioso es que un disco duro SATA se puede instalar en un puerto SAS, pero no al revés. El motivo de esto es que físicamente el puerto SAS es prácticamente igual al SATA. No podemos conectar un disco SAS a un puerto SATA, debido a que la controladora SATA tiene capacidades limitadas y no soporta algunas tecnologías y funciones presentes en SAS.

El motivo fundamental tiene que ver con la cantidad de unidades que soporta cada uno de estos estándares. El puerto SATA solo permite instalar una unidad de almacenamiento, algo que no pasa con la interfaz SAS. Y es que cada puerto SAS permite la instalación de hasta 16 unidades de almacenamiento.

Comparativa entre SAS y SATA

Este puerto SAS nace para ofrecer grandes velocidades de transferencia de datos. También se busca facilitar el desarrollo de sistemas de almacenamiento basados en gran cantidad de unidades. Podemos decir que, esencialmente, esta interfaz de datos nace para poder desarrollar configuraciones RAID de una manera más sencilla y flexible.

Algo interesante de la interfaz SAS es que los conectores pueden comunicarse entre ellos. Ofrece esta característica una enorme ventaja para la gestión de los datos. El sistema, para evitar conflictos de comunicación, crea un número único y universal. Pero es que, además, en sistemas múltiples permite mantener la transferencia de datos constante.

Físicamente la diferencia es mínima, está en el conector. La interfaz SATA entre el conector de datos y de alimentación está separado por un surco. Por otro lado, la interfaz SAS en los discos duros esta unido el conector de datos y alimentación.

Sin lugar a dudas la gran fortaleza de SAS está en que cada puerto soporta hasta 16 unidades de almacenamiento. Cada conector SATA soporta solamente una unidad. Por si fuera poco, cada tarjeta SAS puede llegar a gestionar hasta 128 unidades de almacenamiento y, además, la interfaz SAS tiene un límite de unidades de almacenamiento de hasta 65.535 unidades mediante tarjetas de expansión.

También hay una gran diferencia de velocidad entre estas dos interfaces:

Desarrollo de SAS 5

Curiosamente, tenemos una versión SAS 4, cosa que no existe en la interfaz SATA. Algo también muy interesante es que en 2018 se empezó a desarrollar el nuevo estándar SAS 5. Dicho nuevo estándar pretendía ofrecer velocidades de transferencia de hasta 45 Gbit/s, duplicando el ancho de banda anterior.

Tenemos que decir que, en 2024, nada sabemos al respecto de esta nueva versión mejorada de la interfaz SAS. Desconocemos en que estado de desarrollo se encuentra la versión 5, pero es posible que se haya descartado seguir su desarrollo. Actualmente, se opta por otras interfaces más flexibles y potentes como NVMe, que ofrecen mayores velocidades de transferencia.

Posiblemente, tanto la interfaz SATA como SAS terminen quedando como conectores en desuso. Se seguirán integrando, pero el uso pasará a ser mayormente residual, bueno, SATA ya lo es en la actualidad en ordenadores de sobremesa y portátiles en favor del conector M.2.

Elementos de un sistema SAS

Podemos destacar dentro de la interfaz SAS, un total de cuatro elementos clave para su funcionamiento. Estos son:

• Iniciador: Se encarga de la gestión de las solicitudes de servicio de la unidad. Gestiona también el procesamiento por un dispositivo objetivo y recibe respuestas para las mismas solicitudes de otros dispositivos. Estos iniciadores pueden estar integrados en la placa base o instalarse como un adaptador de bus de host adicional.
• Objeto: Contiene las unidades lógicas y puertos de destino de las solicitudes. Se encarga de procesar las solicitudes y manda la respuesta de dichas solicitudes a los iniciadores. Las unidades de destino podrían ser unidades de almacenamiento simples o una matriz de estas unidades.
• Subsistema de prestación de servicios: Es una parte de un sistema de entradas y salidas que gestiona la información entre el iniciador y el objetivo (disco duro). Habitualmente, se conecta un iniciador y un objetivo, con o sin expansores o placas posteriores. Tenemos así un subsistema de prestación de servicios.
• Expansores: Elemento que forma parte de un subsistema de prestación de servicio. Se encarga de simplificar la comunicación entre los dispositivos SAS. Los expansores hacen más sencilla la conexión de múltiples dispositivos finales a un único puerto iniciador.

Arquitectura de niveles de la interfaz SAS

Vamos ahora los diferentes aspectos que se tienen en cuenta en este tipo de estándar y cuáles son sus particularidades. Aquí se establecen diferentes niveles para el correcto funcionamiento.

• Físico: Aquí se definen las características eléctricas y físicas de este conector, además, de los valores de transmisión mediante señalización diferencial. Existen actualmente tres clasificaciones de conectores:
  • SFF-8482: Compatible con SATA.
  • SFF-8484; SFF-8087; SFF-8643: Conector interno para un máximo de 4 dispositivos.
  • SFF-8470; SFF-8088; SFF-8644: Conector externo para un máximo de 4 dispositivos.
• PHY: Hace referencia a la capa física y define el protocolo para las diferentes señales. Establece una capa de enlace de datos con un medio físico, que puede ser un cable metálico o bien de fibra óptica. Cada uno tiene un transmisor-receptor y un enlace físico. Permite la codificación de datos 8b/10b y las codificaciones por paquetes de 128b/150b SPL.
• Enlace: Se establecen los elementos para la coincidencia de disparidad de velocidad de reloj. Se genera una codificación primitiva y de datos para reducir la disparidad de reloj. Aquí se establecen y derriban conaciones nativas entre dispositivos SAS e iniciadores de túnel entre iniciadores SAS y objetos SATA conectados mediante expansores. Dentro de este nivel se gestiona también la energía.
• Puertos: Elemento de abstracción que agrupa conjuntos de PHY y direcciones SAS que se conecta a otras PHY.  Se selecciona la capa mediante la cual se transfiere la trama. Genera una comunicación de apertura y cierre entre conexiones en cada capa PHY.
• Transporte: Define la conexión de trama y se establecen tres protocolos:
  • SSP (Serial SCSI Protocol): Comunicación a nivel de comando con dispositivos SCSI.
  • STP (Serial ATA Tunneling Protocol): Comunicación a nivel de comandos con dispositivos SATA.
  • SMP (Serial Management Protocol): Gestión del conjunto SAS.

Usos de los discos duros SAS

Los discos duros mecánicos (HDD) con este tipo de conexión nunca se han vendido de manera comercial. Dicha interfaz de conexión está pensada para servidores y Data Centers, no teniendo uso práctico en entornos domésticos. Aunque, es cierto que, en tiendas online como Amazon, podemos encontrar HDD SAS, pero todas con coletilla «Enterprise» que hace referencia a que son unidades profesionales.

De igual modo, podemos encontrar SSD también con interfaz SAS, pero no en Amazon o similares. Las unidades SSD SAS solo son vendidas para profesionales, no encontrándose con facilidad en entornos comerciales generalistas. El motivo es que son extremadamente caros. Dell tiene en su tienda profesional unidades de 960 GB por unos 2.000 euros, cuando cualquier SSD M.2 PCIe de 1 TB en el mercado cuesta unos 100 euros, unas 20 veces menos.

Si te preguntas que tienen de particular, pues entre otras cosas, el tipo de memorias que usan. Los SSD SAS profesionales utilizan chips NAND Flash SLC que admiten un bit por celda, mientras que las unidades SATA y M.2 comerciales usan memorias QLC, de 4 bits por celda. Son más baratas de fabricar y ofrecen 4 veces más capacidad, pero tienen la pega que durabilidad decae mucho.