SAF-TE技術(shù)在磁盤(pán)陣列背板中的實(shí)現(xiàn)
摘 要：在磁盤(pán)陣列中,一般使用背板方式連接硬盤(pán),這樣服務(wù)器可在不關(guān)機(jī)的情況下直接更換損壞的硬盤(pán)。在背板設(shè)計(jì)中采用SAF-TE監(jiān)控技術(shù)不僅可以隨時(shí)監(jiān)控硬盤(pán)的好壞、對(duì)損壞的硬盤(pán)提供LED指示并報(bào)警,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)風(fēng)扇、溫度及電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本文將以SAF-TE控制器GEM318為例,介紹其在曙光2U服務(wù)器硬盤(pán)熱插拔背板設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：SAF-TE;GEM318;I2C;PCB布線(xiàn)
SAF-TE控制技術(shù)
SAF-TE(SCSI Accessed Fault-Tolerant Enclosure) 是Intel公司提出的一種標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了一組命令,這些命令可用于設(shè)置RAID陣列和獲得陣列中磁盤(pán)的狀態(tài)信息,并在實(shí)現(xiàn)對(duì)熱插拔磁盤(pán)進(jìn)行管理的同時(shí),為用戶(hù)提供磁盤(pán)陣列的環(huán)境狀態(tài)信息。這樣就在主機(jī)、RAID控制器、存儲(chǔ)設(shè)備、背板、電源及其它設(shè)備間建立了有效的通信途徑。
與以往的背板相比,采用SAF-TE控制技術(shù)的熱插拔背板,具有以下優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器狀況監(jiān)控并在熱插拔底板上顯示磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)信息。這就允許客戶(hù)快速地確認(rèn)并更換一個(gè)已經(jīng)無(wú)效的或者可能有故障的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。在更換了損壞的硬盤(pán)后,RAID的重建可自動(dòng)進(jìn)行,而無(wú)須再經(jīng)手動(dòng)操作RAID控制器來(lái)完成。在硬盤(pán)的恢復(fù)過(guò)程中,不影響系統(tǒng)的服務(wù)。如果沒(méi)有SAF-TE,自動(dòng)重建工作只能是在有備用磁盤(pán)存在的情況下方可完成。由于不需在陣列中放置備用磁盤(pán),使用SAF-TE可實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列中適用磁盤(pán)數(shù)量的最大化。
電路設(shè)計(jì)
GEM318 是一款低成本、自完備的熱插拔硬盤(pán)背板管理控制器,只需簡(jiǎn)單的外圍器件就可實(shí)現(xiàn)SAF-TE管理功能。由于其低成本和小封裝的特點(diǎn),使其成為1U和2U服務(wù)器節(jié)點(diǎn)背板設(shè)計(jì)中首選的解決方案。
硬件電路設(shè)計(jì)
GEM318具有LVDS接口,作為SCSI的一個(gè)目標(biāo)設(shè)備存在,并占一個(gè)ID號(hào),支持SAF-TE 1.0規(guī)范。具有一個(gè)I2C接口,當(dāng)工作在主方式下,可以讀取外部的溫度傳感器LM75和NVRAMAT24C01里面的組態(tài)數(shù)據(jù)。最多支持8個(gè)SCSI設(shè)備,具有8個(gè)LED控制引腳。支持兩個(gè)LM75溫度傳感器,具體設(shè)計(jì)電路如圖1所示。
硬盤(pán)插拔檢測(cè)
該背板支持6塊SCSI硬盤(pán),所以只需將GEM318的DEV_INS5~0這6個(gè)引腳分別連接到背板上6個(gè)SCSI插槽的MATED引腳即可。該引腳正常為高電平,當(dāng)某個(gè)槽中有硬盤(pán)插入時(shí),硬盤(pán)的MATED引腳會(huì)將相應(yīng)的DEV_INS引腳電平拉低。這樣,GEM318就依此來(lái)判斷每個(gè)SCSI插槽上硬盤(pán)的插拔狀態(tài)。
當(dāng)GEM318檢測(cè)到某個(gè)DEV_INS引腳出現(xiàn)由高到低的電平跳變后,會(huì)立即使能SCSI總線(xiàn)上的復(fù)位信號(hào),使得SCSI設(shè)備處于復(fù)位狀態(tài)(如圖2所示)。這樣就有效的“屏蔽”了硬盤(pán)插入瞬間對(duì)SCSI總線(xiàn)信號(hào)的干擾,從而保證了SCSI總線(xiàn)信號(hào)的可靠性傳輸。
故障報(bào)警及LED指示
GEM318可以把SAF-TE命令寄存器記錄的錯(cuò)誤信息及時(shí)傳遞給報(bào)警輸出引腳FAULT_IN。這樣,GEM318就可隨時(shí)把出錯(cuò)信息以聲光報(bào)警的方式通知給用戶(hù)。
設(shè)計(jì)中將溫度、風(fēng)扇和電壓檢測(cè)電路的邏輯輸出,通過(guò)7411三輸入與門(mén)芯片輸出給GEM318的外部故障輸入引腳G_ALARM(低電平有效),以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控盤(pán)陣工作環(huán)境的目的。
LED7~0輸出引腳用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部的LED,分別顯示相對(duì)應(yīng)的硬盤(pán)狀態(tài)信息。
LVDS信號(hào)接口與ID設(shè)置
GEM318支持LVDS信號(hào)接口方式,LVDS是電流驅(qū)動(dòng)模式,350mV的低電壓擺幅可以提供幾百兆比特的信號(hào)傳輸率。使用差分傳輸?shù)姆绞娇梢允闺姶鸥蓴_互相抵消,消除共模噪聲,減少EMI。
