一种磁盘阵列系统箱体服务软件的设计与实现

摘要

存储技术正发生着革命性的变化，这种变化主要表现在三个方面:首先是存储容量的急剧膨胀。其次是数据就绪时间的延展。最后，数据存储的结构不同了。这就对数据存储设备提出了很高的要求，磁盘阵列系统作为核心存储设备，其可靠性，可管理性直接影响到整个系统的性能和稳定性。
　　本文设计实现了一种基于新一代中高端磁盘阵列存储系统的箱体服务软件。在作者研究IBM公司上一代磁盘阵列存储系统产品的过程中，发现了其存在的几点不足之处，比如硬件成本太高、双控制器间通信效率低下、SCSI箱体服务诊断页支持较少等。本文围绕这些问题做了如下几点改进:
　　1.上一代产品采用光纤总线(FC)，前端、后端、包括硬盘都是光纤接口设备，硬件成本非常高。本项目前端仍然使用光纤接口，但是后端和硬盘接口使用SAS[1][2]技术，在不牺牲性能和稳定性的情况下，有效地降低了硬件成本，极大地提高了产品性价比。
　　2.双SAS扩展器间利用串口(UART)通信。重新设计了通信协议模型，支持全双工，提高了板间通信的稳定性和效率。上一代产品使用I2C总线[3]通信，有时会出现总线数据收发冲突和死锁。尤其是在系统初始化阶段，I2C总线上读写操作比较频繁，出现冲突的概率比较大。
　　3.支持较为完善的SCSI箱体服务(SCSI Enclosure Service，SES)[4]诊断页。不仅支持规范中明确要求必须要支持的诊断页，也支持一些可选的诊断页。因此主机端可以获取更多磁盘阵列的信息，同时可以使用更多的诊断页控制磁盘阵列。
　　4.重新设计风扇控制算法，相较上一代产品更为稳定。在室温下风速不会频繁大幅度变化。在测试环境中，风扇转速对于温度的变化也较为灵敏。
　　5.支持更多的箱体事件和SES元素指示器(LED)。设计实现了一种新的指示器控制模型，理论上可以通过该方法在有限的硬件指示器条件下支持无限多的软件指示器。
　　本文通过对以上几点内容的研究和实现，保证了该磁盘阵列系统性能的稳定和功能的完善。经过作者前期的理论分析、大量的编码实践和长期的设备现场调试，对该系列产品缺陷的改进做出了先进性和实用性的研究。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 存储系统的重要性

1．2 存储系统的体系结构与特点

1．3 存储系统的管理问题

1．4 本文研究的具体内容及实际意义

1．5 本文的组织结构

第二章 磁盘阵列系统架构

2．1 磁盘阵列整体概况

2．2 磁盘阵列硬件架构

第三章 SCSI箱体服务

3．1 存在的问题及解决方法

3．2 SCSI命令

3．3 SES元素

3．4 测试验证方法及结果分析

3．5 SES接口设计小结

第四章 指示器控制方法

4．1 存在的问题及解决方法

4．2 指示器控制软件架构

4．3 指示器数据记录表(LED Data Record Table)

4．4 测试验证方法及结果分析

4．5 指示器控制模块设计小结

第五章 双活动扩展器匹配模型

5．1 存在的问题及解决方法

5．2 串口通信的优点

5．3 扩展器交叉连接

5．4 扩展器间通信信道-物理层

5．5 扩展器间通信信道-链路层

5．6 扩展器间通信信道-协议层

5．7 扩展器间通信信道-应用层

5．8 匹配算法

5．9 共享资源状态同步

5．10 扩展器交叉监测

5．11 扩展器交叉控制

5．12 测试验证方法及结果分析

5．13 扩展器通信模块设计小结

第六章 风扇控制

6．1 存在的问题及解决方法

6．2 温度传感器监测

6．3 风扇控制区域

6．4 风扇控制模式

6．5 风扇控制配置信息

6．6 风扇控制算法

6．7 测试验证方法及结果分析

6．8 风扇控制模块设计小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 未来工作的展望

致谢

参考文献

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