專題78《FC硬盤介紹》解讀課件

1、WDT審查及測試基礎(chǔ)知識(shí)介紹硬件鑒定測試部王梅 04853FC硬盤介紹 作者：謝才東工號(hào)：02182第1頁，共42頁。課程培訓(xùn)目的了解FC接口基本原理掌握FC接口硬盤基本指標(biāo)掌握FC接口硬盤的應(yīng)用第2頁，共42頁。目 錄 FC接口概述 硬盤FC接口類型及電氣特性 FC接口硬盤參數(shù)指標(biāo)介紹 FC接口硬盤應(yīng)用 第3頁，共42頁。1、FC接口名稱定義2、FC拓樸結(jié)構(gòu)介紹 FC接口概述 第4頁，共42頁。FC接口概述FC（Fibre Channel）在邏輯上是一個(gè)雙向的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的、為實(shí)現(xiàn)高性能而架構(gòu)的串行數(shù)據(jù)通道。光纖通道協(xié)議其實(shí)是對(duì)一組標(biāo)準(zhǔn)的稱呼，這組標(biāo)準(zhǔn)定義了通過銅纜或光纜進(jìn)行串行通信,從而將網(wǎng)絡(luò)

2、上各節(jié)點(diǎn)相連接所采用的機(jī)制。光纖通道標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）開發(fā)，為服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備之間提供高速連接。光纖通道接口是一種為提高多硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度和靈活性而設(shè)計(jì)的高性能接口。FC硬盤定位于高端存儲(chǔ)應(yīng)用，可靠性和性能高，F(xiàn)C硬盤一般都同時(shí)提供兩個(gè)FC接口，可同時(shí)使用或互為備份。第5頁，共42頁。FC接口概述FC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)：美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(American National Standards Institute; ANSI)IT標(biāo)準(zhǔn)國家委員會(huì)(National Committee for IT Standards;

3、 NCITS)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(Storage Networking Industry Association; SNIA)光纖通道產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(Fibre Channel Industry Association; FCIA)分布式管理工作小組(Distributed Management Task Force; DMTF)Internet工程工作小組(Internet Engineering Task Force; IETF)第6頁，共42頁。FC接口概述光纖通道有以下優(yōu)點(diǎn)：連接設(shè)備多，最多可連接126個(gè)設(shè)備；低CPU占用率；支持熱插拔;實(shí)現(xiàn)光纖和銅纜的無縫連接；高帶寬;通用性強(qiáng)；低延遲；連接

4、距離大，連接距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它同類產(chǎn)品；超級(jí)錯(cuò)誤檢測功能。 第7頁，共42頁。1、FC接口名稱定義2、FC拓樸結(jié)構(gòu)介紹 FC接口概述 第8頁，共42頁。FC拓樸結(jié)構(gòu)介紹點(diǎn)對(duì)點(diǎn)只能連接 2個(gè)設(shè)備(直接連接)交換式 Fabric最多支持1千6百萬個(gè)設(shè)備(光纖通道交換機(jī))Arbitrated Loop (仲裁環(huán))最多支持126個(gè)設(shè)備(光纖集線器)普及!第9頁，共42頁。FC拓樸結(jié)構(gòu)介紹Fabric節(jié)點(diǎn) N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port節(jié)點(diǎn)N_Port交換機(jī) 2交換機(jī) 1節(jié)點(diǎn)NL_Port節(jié)點(diǎn)NL_PortU_Port第10頁，共42頁。目 錄 FC接口概述 硬

5、盤FC接口類型及電氣特性 FC接口硬盤參數(shù)指標(biāo)介紹 FC接口硬盤應(yīng)用 第11頁，共42頁。硬盤FC接口類型及電氣特性1、硬盤FC接口連接器類型2、硬盤FC接口信號(hào)介紹3、FC接口互連第12頁，共42頁。硬盤FC接口連接器類型FC硬盤一般采用如下圖所示的接口，為一個(gè)40針的公頭插座：第13頁，共42頁。硬盤FC接口連接器類型1、光纖通道接口存在于硬盤PCB板上，并同時(shí)出兩個(gè)FC接口，可互為備份，并為硬盤提供電源和控制系統(tǒng)內(nèi)部所有硬盤上數(shù)據(jù)的輸入和輸出。2、FC硬盤接口采用電纜連接，而不是光纖，采用銅軸電纜的光纖通道有著銅媒介一樣的老毛?。簜鬏斁嚯x短（30米，取決于具體的線纜）傳輸帶寬受限制易受電

6、磁干擾（EMI）影響 第14頁，共42頁。硬盤FC接口類型及電氣特性1、硬盤FC接口連接器類型2、硬盤FC接口信號(hào)介紹3、FC接口互連第15頁，共42頁。硬盤FC接口信號(hào)介紹1、FC硬盤提供兩個(gè)獨(dú)立的FC接口。2、兩個(gè)FC接口可以任何順序連接到同一個(gè)FC-Loop里，或是連接到不同的FC-Loop里： 若連接到不同F(xiàn)C-Loop里，兩個(gè)接口可同時(shí)接收數(shù)據(jù)。 若連接到不同F(xiàn)C-Loop里，兩個(gè)接口可使用相同的Loop地址。 若連接到相同F(xiàn)C-Loop里，其中一個(gè)接口必須設(shè)置一個(gè)軟件地址 以防止地址沖突第16頁，共42頁。硬盤FC接口信號(hào)介紹第17頁，共42頁。硬盤FC接口信號(hào)介紹 提供兩個(gè)獨(dú)立的

7、FC接口，收發(fā)信號(hào)采用差分信號(hào) 供電電源：12V、5V Fault LED Out：用于指示兩個(gè)端口或硬盤內(nèi)部錯(cuò)誤 Active LED Out：用于指示硬盤工作狀態(tài) EPBS：控制硬盤的Bypass功能 Motor Start Control：控制硬盤的上電 SEL_ID：設(shè)置硬盤物理地址第18頁，共42頁。硬盤FC接口類型及電氣特性1、硬盤FC接口連接器類型2、硬盤FC接口信號(hào)介紹3、FC接口互連第19頁，共42頁。FC接口互連第20頁，共42頁。FC接口互連下面是FC硬盤的一個(gè)連接電路圖：第21頁，共42頁。目 錄 FC接口概述 硬盤FC接口類型及電氣特性 FC接口硬盤參數(shù)指標(biāo)介紹 FC

8、接口硬盤應(yīng)用 第22頁，共42頁。FC硬盤基本功能特性 支持雙端口并可同時(shí)工作 可熱插拔 支持在線升級(jí)Firmware 支持128個(gè)隊(duì)列深度，支持32個(gè)Initiators 可管理的邏輯塊重分配機(jī)制 上電自診斷功能 1：1 interleave 硬盤自檢測功能（DST） 后臺(tái)盤面掃描（BGMS） S.M.A.R.T 低噪聲低振動(dòng)第23頁，共42頁。接口指標(biāo)介紹1）硬盤接口功能序號(hào)接口類型FC1接口類型串行,2Gbps/4Gbps2尋址能力16 million3連接器銅軸電纜和光導(dǎo)纖維4雙通道yes5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)路、交換網(wǎng)絡(luò)6雙工全雙工7最大設(shè)備127-loop ,2*24 fabric8線纜長度

9、30m(銅軸電纜) 10km(光纖)9熱插拔支持10應(yīng)用高端工作站第24頁，共42頁。接口指標(biāo)介紹2）硬盤基本參數(shù) 序號(hào)接口類型(系列)FC單位1容量/Max300GB2緩存大小8MB3最高外部傳輸率200MB/s4主軸轉(zhuǎn)速15,000RPM5平均潛伏時(shí)間2.00ms6平均讀/寫尋道3.5/4.0ms7道至道讀/寫時(shí)間0.2/0.4ms8內(nèi)部傳輸率6851,142Mb/s9持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率80MB/s第25頁，共42頁。接口指標(biāo)介紹3）硬盤可靠性指標(biāo) 序號(hào)指標(biāo)描述FC1上電時(shí)間247小時(shí)2工作負(fù)荷Full Duty Cycle3不可恢復(fù)的讀錯(cuò)誤/被讀位數(shù)1/10154MTBF(小時(shí)) 1,400

10、,0005年失效率（AFR）0.626壽命5年第26頁，共42頁。接口指標(biāo)介紹4）總結(jié) 性能非常高，提供各類硬盤中最好的吞吐量 可靠性高，支持全天候24小時(shí)不間斷工作 不提供大容量，目前最大容量為300GB,不適用于海量存儲(chǔ) 支持冗余雙端口 最大支持127個(gè)設(shè)備 支持各種增強(qiáng)型功能，適應(yīng)多硬盤應(yīng)用環(huán)境 價(jià)格貴第27頁，共42頁。各接口硬盤指標(biāo)差異比較硬盤接口功能比較:接口類型PATASATASCSISASFC接口類型并行串行并行串行串行尋址能力211612816 million連接器40 pin7pin68pin/80pin14pin銅軸電纜和光導(dǎo)纖維雙通道nonoyesyesyes拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總

11、線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線用擴(kuò)展器實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)環(huán)路、光纖雙工半雙工半雙工半雙工全雙工全雙工最大設(shè)備21 or 15 with port multiplier164096(用連接器)127-loop2*24 fabric線纜長度0.4 m1m12m10m30m(銅軸電纜)10km(光纖)熱插拔不支持支持支持支持支持應(yīng)用普通PC機(jī)低端工作站中高端工作站中高端工作站高端工作站第28頁，共42頁。各接口硬盤指標(biāo)差異比較硬盤基本參數(shù)比較 接口類型(系列)PATASATASCSISASFC容量(GB)/Max500750300300300緩存大小(MB)8, 168, 16888最高外部傳輸率(MB/s)1333003

12、20(Ultra 320 SCSI)300(全雙工600)200主軸轉(zhuǎn)速（RPM）7200720015,00015,00015,000平均潛伏時(shí)間(ms)4.164.162.002.002.00平均讀/寫尋道(ms)8.0/9.08.0/9.03.5/3.43.5/3.43.5/4.0道至道讀/寫時(shí)間(ms)0.8/1.00.8/1.00.2/0.50.2/0.40.2/0.4最大內(nèi)部傳輸率(MB/s)9595143143143持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸率(MB/s)6565809680第29頁，共42頁。各接口硬盤指標(biāo)差異比較硬盤可靠性指標(biāo)比較 接口類型(系列)PATASATASCSISASFC不可恢復(fù)的

13、讀錯(cuò)誤/被讀位數(shù)1/10141/10141/10151/10151/1015MTBF(小時(shí)) 600,0001,000,0001,200,0001,400,0001,200,000年失效率（AFR）0.620.620.620.620.62壽命5年5年5年5年5年第30頁，共42頁。目 錄 FC接口概述 硬盤FC接口類型及電氣特性 FC接口硬盤參數(shù)指標(biāo)介紹 FC接口硬盤應(yīng)用 第31頁，共42頁。簡介 當(dāng)前提供最高性能的硬盤都采用了質(zhì)量最好的組件,可以滿足最苛刻的測試環(huán)境,并提供最可靠和最高性能的解決方案,FC硬盤就是其中之一, FC接口被認(rèn)為是最先進(jìn)的接口類型,它通過內(nèi)置的冗余性提供了非?？斓拇?/p>

14、行數(shù)據(jù)傳輸率,所以FC硬盤在企業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域受到了大多數(shù)用戶的青睞。 FC硬盤每GB價(jià)格近似于傳統(tǒng)IDE硬盤的4倍,導(dǎo)致此類硬盤的價(jià)格最為昂貴，但是，其性能及可靠性卻是IDE硬盤無法企及的。第32頁，共42頁。FC硬盤生產(chǎn)廠家及型號(hào)目前市場上FC硬盤主要廠家有兩家:希捷和日立,占了市場的大部份份額,下表是兩個(gè)供應(yīng)商推出的部份FC硬盤型號(hào): 供應(yīng)商型號(hào)容量（GB）緩存（MB）轉(zhuǎn)速（RPM）希捷ST3146707FC146810,000希捷ST3300007FC300810,000日立HUS151414VLF200 1461615,000日立HUS103030FLF210 3001610,000第33

15、頁，共42頁。光纖通道存儲(chǔ)特性SCSI- 命令集- 物理傳輸光纖通道第一代Arbitration Loop光纖通道第二代交換式Fabric節(jié)點(diǎn)連接能力15126 (28)(光纖通道集線器)1千6百萬個(gè) (224)(光纖通道交換機(jī))距離限制25 米10公里10公里 (可擴(kuò)展)最大帶寬160MB/秒 (半雙工共享帶寬)100MB/秒(全雙工共享帶寬)200MB/秒(全雙工獨(dú)占帶寬)多協(xié)議支持否是是管理支持能力否(非熱插拔)是先進(jìn)(telnet, SES, SNMP, GUI, API)錯(cuò)誤隔絕否最低程度是第34頁，共42頁。光纖通道磁盤陣列 利用FC作為磁盤陣列有如下優(yōu)點(diǎn)： 磁盤和系統(tǒng)連在同一個(gè)網(wǎng)

16、絡(luò)上，所有系統(tǒng)都可以以光纖通道的速率直接和磁盤通信，有效消除文件服務(wù)器的瓶頸限制，這個(gè)特點(diǎn)在視頻服務(wù)器應(yīng)用中是非常有用的。 性能：FC磁盤轉(zhuǎn)速高，提供優(yōu)異的讀寫性能；由于采用FC-Loop模式，當(dāng)需要更好的性能時(shí)，用戶可以添加一臺(tái)控制器，然后將硬盤分布在控制器上即可，但是如果需要額外的容量，就需添加硬盤。 利用光纖通道，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本和性能要求就完全可以由用戶掌握 。 遠(yuǎn)程在線存儲(chǔ)。第35頁，共42頁。Point to Point 主機(jī)ProcessorMemoryI/O BusN_Port 0BridgeTXRX200 MB/sRXTXN_Port1控制器Transmit (TX) 信號(hào)發(fā)射

17、Receive (RX) 信號(hào)接收第36頁，共42頁。Fibre Channel Arbitrated Loop TXRXNL_port 0TXRXNL_port 3RXTXNL_port 1RXTXNL_port 2最大連接126的節(jié)點(diǎn)FC-ALPronounced “F-kal”第37頁，共42頁。Switched Fabric FabricTXRXN_port 0TXRXN_port 1TXRXN_port 2TXRXN_port 3TXRXN_port 4224 = 16 million nodes possibleF_port AF_port EF_port DF_port CF_port B第38頁，共42頁。FC冗余應(yīng)用 Ethernet hub or switchABsubsystemServer 1HBAHBAHBAServer 2HBAFibre Channel switchEthernet to client workstations第39頁，共42頁。FC擴(kuò)容應(yīng)用 ABsubsystem AServer 1HBAHBAHBAServer 2HBAFibre Channel switchABsubs