专题7-8《FC硬盘介绍》

WDT审查及测试基础知识介绍硬件鉴定测试部王梅04853FC硬盘介绍作者：谢才东工号：02182课程培训目的•了解FC接口基本原理•掌握FC接口硬盘基本指标•掌握FC接口硬盘的应用目录•FC接口概述•硬盘FC接口类型及电气特性•FC接口硬盘参数指标介绍•FC接口硬盘应用1、FC接口名称定义2、FC拓朴结构介绍FC接口概述FC接口概述•FC（FibreChannel）在逻辑上是一个双向的、点对点的、为实现高性能而架构的串行数据通道。•光纤通道协议其实是对一组标准的称呼，这组标准定义了通过铜缆或光缆进行串行通信,从而将网络上各节点相连接所采用的机制。•光纤通道标准由美国国家标准协会（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）开发，为服务器与存储设备之间提供高速连接。•光纤通道接口是一种为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性而设计的高性能接口。•FC硬盘定位于高端存储应用，可靠性和性能高，FC硬盘一般都同时提供两个FC接口，可同时使用或互为备份。FC接口概述•FC标准委员会：–美国国家标准学会(AmericanNationalStandardsInstitute;ANSI)–IT标准国家委员会(NationalCommitteeforITStandards;NCITS)–存储网络产业协会(StorageNetworkingIndustryAssociation;SNIA)–光纤通道产业协会(FibreChannelIndustryAssociation;FCIA)–分布式管理工作小组(DistributedManagementTaskForce;DMTF)–Internet工程工作小组(InternetEngineeringTaskForce;IETF)FC接口概述光纤通道有以下优点：•连接设备多，最多可连接126个设备；•低CPU占用率；•支持热插拔;•实现光纤和铜缆的无缝连接；•高带宽;•通用性强；•低延迟；•连接距离大，连接距离远远超出其它同类产品；•超级错误检测功能。1、FC接口名称定义2、FC拓朴结构介绍FC接口概述FC拓朴结构介绍点对点只能连接2个设备(直接连接)交换式Fabric最多支持1千6百万个设备(光纤通道交换机)ArbitratedLoop(仲裁环)最多支持126个设备(光纤集线器)普及!FC拓朴结构介绍Fabric节点N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port节点N_Port交换机2交换机1节点NL_Port节点NL_PortU_Port目录•FC接口概述•硬盘FC接口类型及电气特性•FC接口硬盘参数指标介绍•FC接口硬盘应用硬盘FC接口类型及电气特性1、硬盘FC接口连接器类型2、硬盘FC接口信号介绍3、FC接口互连硬盘FC接口连接器类型FC硬盘一般采用如下图所示的接口，为一个40针的公头插座：硬盘FC接口连接器类型1、光纤通道接口存在于硬盘PCB板上，并同时出两个FC接口，可互为备份，并为硬盘提供电源和控制系统内部所有硬盘上数据的输入和输出。2、FC硬盘接口采用电缆连接，而不是光纤，采用铜轴电缆的光纤通道有着铜媒介一样的老毛病：•传输距离短（30米，取决于具体的线缆）•传输带宽受限制•易受电磁干扰（EMI）影响硬盘FC接口类型及电气特性1、硬盘FC接口连接器类型2、硬盘FC接口信号介绍3、FC接口互连硬盘FC接口信号介绍1、FC硬盘提供两个独立的FC接口。2、两个FC接口可以任何顺序连接到同一个FC-Loop里，或是连接到不同的FC-Loop里：•若连接到不同FC-Loop里，两个接口可同时接收数据。•若连接到不同FC-Loop里，两个接口可使用相同的Loop地址。•若连接到相同FC-Loop里，其中一个接口必须设置一个软件地址以防止地址冲突硬盘FC接口信号介绍硬盘FC接口信号介绍•提供两个独立的FC接口，收发信号采用差分信号•供电电源：12V、5V•FaultLEDOut：用于指示两个端口或硬盘内部错误•ActiveLEDOut：用于指示硬盘工作状态•EPBS：控制硬盘的Bypass功能•MotorStartControl：控制硬盘的上电•SEL_ID：设置硬盘物理地址硬盘FC接口类型及电气特性1、硬盘FC接口连接器类型2、硬盘FC接口信号介绍3、FC接口互连FC接口互连FC接口互连下面是FC硬盘的一个连接电路图：目录•FC接口概述•硬盘FC接口类型及电气特性•FC接口硬盘参数指标介绍•FC接口硬盘应用FC硬盘基本功能特性•支持双端口并可同时工作•可热插拔•支持在线升级Firmware•支持128个队列深度，支持32个Initiators•可管理的逻辑块重分配机制•上电自诊断功能•1：1interleave•硬盘自检测功能（DST）•后台盘面扫描（BGMS）•S.M.A.R.T•低噪声低振动接口指标介绍1）硬盘接口功能序号接口类型FC1接口类型串行,2Gbps/4Gbps2寻址能力16million3连接器铜轴电缆和光导纤维4双通道yes5拓扑结构环路、交换网络6双工全双工7最大设备127-loop,2*24fabric8线缆长度30m(铜轴电缆)10km(光纤)9热插拔支持10应用高端工作站接口指标介绍2）硬盘基本参数序号接口类型(系列)FC单位1容量/Max300GB2缓存大小8MB3最高外部传输率200MB/s4主轴转速15,000RPM5平均潜伏时间2.00ms6平均读/写寻道3.5/4.0ms7道至道读/写时间0.2/0.4ms8内部传输率685～1,142Mb/s9持续数据传输率80MB/s接口指标介绍3）硬盘可靠性指标序号指标描述FC1上电时间24×7小时2工作负荷FullDutyCycle3不可恢复的读错误/被读位数1/10154MTBF(小时)1,400,0005年失效率（AFR）0.62％6寿命5年接口指标介绍4）总结•性能非常高，提供各类硬盘中最好的吞吐量•可靠性高，支持全天候24小时不间断工作•不提供大容量，目前最大容量为300GB,不适用于海量存储•支持冗余双端口•最大支持127个设备•支持各种增强型功能，适应多硬盘应用环境•价格贵各接口硬盘指标差异比较硬盘接口功能比较:接口类型PATASATASCSISASFC接口类型并行串行并行串行串行寻址能力211612816million连接器40pin7pin68pin/80pin14pin铜轴电缆和光导纤维双通道nonoyesyesyes拓扑结构总线点对点总线用扩展器实现的点对点环路、光纤双工半双工半双工半双工全双工全双工最大设备21or15withportmultiplier164096(用连接器)127-loop2*24fabric线缆长度0.4m1m12m10m30m(铜轴电缆)10km(光纤)热插拔不支持支持支持支持支持应用普通PC机低端工作站中高端工作站中高端工作站高端工作站各接口硬盘指标差异比较硬盘基本参数比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC容量(GB)/Max500750300300300缓存大小(MB)8,168,16888最高外部传输率(MB/s)133300320(Ultra320SCSI)300(全双工600)200主轴转速（RPM）7200720015,00015,00015,000平均潜伏时间(ms)4.164.162.002.002.00平均读/写寻道(ms)8.0/9.08.0/9.03.5/3.43.5/3.43.5/4.0道至道读/写时间(ms)0.8/1.00.8/1.00.2/0.50.2/0.40.2/0.4最大内部传输率(MB/s)9595143143143持续数据传输率(MB/s)6565809680各接口硬盘指标差异比较硬盘可靠性指标比较接口类型(系列)PATASATASCSISASFC不可恢复的读错误/被读位数1/10141/10141/10151/10151/1015MTBF(小时)600,0001,000,0001,200,0001,400,0001,200,000年失效率（AFR）0.62％0.62％0.62％0.62％0.62％寿命5年5年5年5年5年目录•FC接口概述•硬盘FC接口类型及电气特性•FC接口硬盘参数指标介绍•FC接口硬盘应用简介当前提供最高性能的硬盘都采用了质量最好的组件,可以满足最苛刻的测试环境,并提供最可靠和最高性能的解决方案,FC硬盘就是其中之一,FC接口被认为是最先进的接口类型,它通过内置的冗余性提供了非常快的串行数据传输率,所以FC硬盘在企业存储领域受到了大多数用户的青睐。FC硬盘每GB价格近似于传统IDE硬盘的4倍,导致此类硬盘的价格最为昂贵，但是，其性能及可靠性却是IDE硬盘无法企及的。FC硬盘生产厂家及型号目前市场上FC硬盘主要厂家有两家:希捷和日立,占了市场的大部份份额,下表是两个供应商推出的部份FC硬盘型号:供应商型号容量（GB）缓存（MB）转速（RPM）希捷ST3146707FC146810,000希捷ST3300007FC300810,000日立HUS151414VLF2001461615,000日立HUS103030FLF2103001610,000光纤通道存储特性SCSI-命令集-物理传输光纤通道第一代ArbitrationLoop光纤通道第二代交换式Fabric节点连接能力15126(28)(光纤通道集线器)1千6百万个(224)(光纤通道交换机)距离限制25米10公里10公里(可扩展)最大带宽160MB/秒(半双工共享带宽)100MB/秒(全双工共享带宽)200MB/秒(全双工独占带宽)多协议支持否是是管理支持能力否(非热插拔)是先进(telnet,SES,SNMP,GUI,API)错误隔绝否最低程度是光纤通道磁盘阵列利用FC作为磁盘阵列有如下优点：•磁盘和系统连在同一个网络上，所有系统都可以以光纤通道的速率直接和磁盘通信，有效消除文件服务器的瓶颈限制，这个特点在视频服务器应用中是非常有用的。•性能：FC磁盘转速高，提供优异的读写性能；由于采用FC-Loop模式，当需要更好的性能时，用户可以添加一台控制器，然后将硬盘分布在控制器上即可，但是如果需要额外的容量，就需添加硬盘。•利用光纤通道，系统的经济成本和性能要求就完全可以由用户掌握。•远程在线存储。PointtoPoint主机ProcessorMemoryI/OBusN_Port0BridgeTXRX200MB/sRXTXN_Port1控制器Transmit(TX)信号发射Receive(RX)信号接收FibreChannelArbitratedLoopTXRXNL_port0TXRXNL_port3RXTXNL_port1RXTXNL_port2最大连接126的节点FC-ALPronounced“F-kal”SwitchedFabricFabricTXRXN_port0TXRXN_port1TXRXN_port2TXRXN_port3TXRXN_port4224=16millionnodespossibleF_portAF_portEF_portDF_portCF_portBFC冗余应用EthernethuborswitchABsubsystemServer1HBAHBAHBAServer2HBAFibreChannelswitchEthernettoclientworkstationsFC扩容应用ABsubsystemAServer1HBAHBAHBAServer2HBAFibreChannelswitchABsubsystemBFC硬盘应用场合FC接口硬盘属于传统企业存储硬盘，可靠性高，性能优异，都是定位于中高端存储领域，可满足可靠性要求高，并且长时间频繁访问的应用需求。应用场合如下：1）E-mail服务器、超级计算机2）在线交易处理应用3）企业、因特网及商业应用服务器4）数据库应用5）多媒体多用户应用环境6）对数据安全性要求很高的企业•典型行业:电信、金融和证券•典型业务: