SAF-TE技术在磁盘阵列背板中的实现
摘 要：在磁盘阵列中,一般使用背板方式连接硬盘,这样服务器可在不关机的情况下直接更换损坏的硬盘。在背板设计中采用SAF-TE监控技术不仅可以随时监控硬盘的好坏、对损坏的硬盘提供LED指示并报警,同时还可以实现对系统风扇、温度及电压的实时监控。本文将以SAF-TE控制器GEM318为例,介绍其在曙光2U服务器硬盘热插拔背板设计中的具体应用。
关键词：SAF-TE;GEM318;I2C;PCB布线
SAF-TE控制技术
SAF-TE(SCSI Accessed Fault-Tolerant Enclosure) 是Intel公司提出的一种标准。该标准定义了一组命令,这些命令可用于设置RAID阵列和获得阵列中磁盘的状态信息,并在实现对热插拔磁盘进行管理的同时,为用户提供磁盘阵列的环境状态信息。这样就在主机、RAID控制器、存储设备、背板、电源及其它设备间建立了有效的通信途径。
与以往的背板相比,采用SAF-TE控制技术的热插拔背板,具有以下优点：可进行驱动器状况监控并在热插拔底板上显示磁盘驱动器的状态信息。这就允许客户快速地确认并更换一个已经无效的或者可能有故障的磁盘驱动器。在更换了损坏的硬盘后,RAID的重建可自动进行,而无须再经手动操作RAID控制器来完成。在硬盘的恢复过程中,不影响系统的服务。如果没有SAF-TE,自动重建工作只能是在有备用磁盘存在的情况下方可完成。由于不需在阵列中放置备用磁盘,使用SAF-TE可实现磁盘阵列中适用磁盘数量的最大化。
电路设计
GEM318 是一款低成本、自完备的热插拔硬盘背板管理控制器,只需简单的外围器件就可实现SAF-TE管理功能。由于其低成本和小封装的特点,使其成为1U和2U服务器节点背板设计中首选的解决方案。
硬件电路设计
GEM318具有LVDS接口,作为SCSI的一个目标设备存在,并占一个ID号,支持SAF-TE 1.0规范。具有一个I2C接口,当工作在主方式下,可以读取外部的温度传感器LM75和NVRAMAT24C01里面的组态数据。最多支持8个SCSI设备,具有8个LED控制引脚。支持两个LM75温度传感器,具体设计电路如图1所示。
硬盘插拔检测
该背板支持6块SCSI硬盘,所以只需将GEM318的DEV_INS5~0这6个引脚分别连接到背板上6个SCSI插槽的MATED引脚即可。该引脚正常为高电平,当某个槽中有硬盘插入时,硬盘的MATED引脚会将相应的DEV_INS引脚电平拉低。这样,GEM318就依此来判断每个SCSI插槽上硬盘的插拔状态。
当GEM318检测到某个DEV_INS引脚出现由高到低的电平跳变后,会立即使能SCSI总线上的复位信号,使得SCSI设备处于复位状态(如图2所示)。这样就有效的“屏蔽”了硬盘插入瞬间对SCSI总线信号的干扰,从而保证了SCSI总线信号的可靠性传输。
故障报警及LED指示
GEM318可以把SAF-TE命令寄存器记录的错误信息及时传递给报警输出引脚FAULT_IN。这样,GEM318就可随时把出错信息以声光报警的方式通知给用户。
设计中将温度、风扇和电压检测电路的逻辑输出,通过7411三输入与门芯片输出给GEM318的外部故障输入引脚G_ALARM(低电平有效),以实现监控盘阵工作环境的目的。
LED7~0输出引脚用来驱动外部的LED,分别显示相对应的硬盘状态信息。
LVDS信号接口与ID设置
GEM318支持LVDS信号接口方式,LVDS是电流驱动模式,350mV的低电压摆幅可以提供几百兆比特的信号传输率。使用差分传输的方式可以使电磁干扰互相抵消,消除共模噪声,减少EMI。
