1、WDT审查及测试基础知识介绍硬件鉴定测试部王梅 04853FCFC硬盘介绍硬盘介绍 作者：谢才东工号：02182第1页，共42页。课程培训目的课程培训目的了解了解FCFC接口基本原理接口基本原理掌握掌握FCFC接口硬盘基本指标接口硬盘基本指标掌握掌握FCFC接口硬盘的应用接口硬盘的应用第2页，共42页。目目 录录 FCFC接口概述接口概述 硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性 FC FC接口硬盘参数指标介绍接口硬盘参数指标介绍 FC FC接口硬盘应用接口硬盘应用 第3页，共42页。1 1、FCFC接口名称定义接口名称定义2 2、FCFC拓朴结构介绍拓朴结构介绍 FCFC接口概述
2、接口概述 第4页，共42页。FCFC接口概述接口概述FC（Fibre Channel）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（American National Standards Institute，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
3、。第5页，共42页。FCFC接口概述接口概述FC标准委员会：美国国家标准学会(American National Standards Institute;ANSI)IT标准国家委员会(National Committee for IT Standards;NCITS)存储网络产业协会(Storage Networking Industry Association;SNIA)光纤通道产业协会(Fibre Channel Industry Association;FCIA)分布式管理工作小组(Distributed Management Task Force;DMTF)Internet工程工作小组
4、(Internet Engineering Task Force;IETF)第6页，共42页。FCFC接口概述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。第7页，共42页。1 1、FCFC接口名称定义接口名称定义2 2、FCFC拓朴结构介绍拓朴结构介绍 FCFC接口概述接口概述 第8页，共42页。FCFC拓朴结构介绍拓朴结构介绍点对点点对点只能连接只能连接 2个设备个设备(直接连接直接连接)交换式交换式 Fabric最多支持最多支持1千
5、千6百万个设备百万个设备(光纤通道交换机光纤通道交换机)Arbitrated Loop(仲裁环仲裁环)最多支持最多支持126个设备个设备(光纤集线器光纤集线器)普及普及!第9页，共42页。FCFC拓朴结构介绍拓朴结构介绍Fabric节点 N_PortF_PortF_PortE_PortE_PortFL_Port节点N_Port交换机交换机 2交换机交换机 1节点NL_Port节点NL_PortU_Port第10页，共42页。目目 录录 FC FC接口概述接口概述 硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性 FC FC接口硬盘参数指标介绍接口硬盘参数指标介绍 FC FC接口硬盘应用接口
6、硬盘应用 第11页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性1 1、硬盘、硬盘FCFC接口连接器类型接口连接器类型2 2、硬盘、硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍3 3、FCFC接口互连接口互连第12页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口连接器类型接口连接器类型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：第13页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口连接器类型接口连接器类型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
7、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 第14页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性1 1、硬盘、硬盘FCFC接口连接器类型接口连接器类型2 2、硬盘、硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍3 3、FCFC接口互连接口互连第15页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍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
8、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 以防止地址冲突第16页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍第17页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍 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 Fault LED Out：用于指示两个端口或硬盘内部错误 Active LED Out：用于指示硬盘工作状态 EPBS：控制硬盘的Bypass功能 Motor Start Control：控制硬盘的上电 SEL_ID：设置硬盘物理地址第18页，共42页。硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性1 1
9、、硬盘、硬盘FCFC接口连接器类型接口连接器类型2 2、硬盘、硬盘FCFC接口信号介绍接口信号介绍3 3、FCFC接口互连接口互连第19页，共42页。FCFC接口互连接口互连第20页，共42页。FCFC接口互连接口互连下面是下面是FCFC硬盘的一个连接电路图：硬盘的一个连接电路图：第21页，共42页。目目 录录 FC FC接口概述接口概述 硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性 FCFC接口硬盘参数指标介绍接口硬盘参数指标介绍 FC FC接口硬盘应用接口硬盘应用 第22页，共42页。FCFC硬盘基本功能特性硬盘基本功能特性 支持双端口并可同时工作支持双端口并可同时工作 可热插拔可
10、热插拔 支持在线升级支持在线升级FirmwareFirmware 支持支持128128个队列深度，支持个队列深度，支持3232个个InitiatorsInitiators 可管理的逻辑块重分配机制可管理的逻辑块重分配机制 上电自诊断功能上电自诊断功能 1 1：1 interleave1 interleave 硬盘自检测功能（硬盘自检测功能（DSTDST）后台盘面扫描（后台盘面扫描（BGMSBGMS）S.M.A.R.T S.M.A.R.T 低噪声低振动低噪声低振动第23页，共42页。接口指标介绍接口指标介绍1）硬盘接口功能序号序号接口类型接口类型FCFC1 1接口类型串行,2Gbps/4Gbps
11、2 2寻址能力16 million3 3连接器铜轴电缆和光导纤维4 4双通道yes5 5拓扑结构环路、交换网络6 6双工全双工7 7最大设备127-loop,2*24 fabric8 8线缆长度30m(铜轴电缆)10km(光纤)9 9热插拔支持1010应用高端工作站第24页，共42页。接口指标介绍接口指标介绍2）硬盘基本参数 序序号号接口类型接口类型(系列系列)FCFC单位单位1 1容量/Max300GB2 2缓存大小8MB3 3最高外部传输率200MB/s4 4主轴转速15,000RPM5 5平均潜伏时间2.00ms6 6平均读/写寻道3.5/4.0ms7 7道至道读/写时间0.2/0.4m
12、s8 8内部传输率6851,142Mb/s9 9持续数据传输率80MB/s第25页，共42页。接口指标介绍接口指标介绍3）硬盘可靠性指标 序号序号指标描述指标描述FCFC1 1上电时间247小时2 2工作负荷Full Duty Cycle3 3不可恢复的读错误/被读位数1/10154 4MTBF(小时)1,400,0005 5年失效率（AFR）0.626 6寿命5年第26页，共42页。接口指标介绍接口指标介绍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
13、持各种增强型功能，适应多硬盘应用环境 价格贵第27页，共42页。各接口硬盘指标差异比较各接口硬盘指标差异比较硬盘接口功能比较:接口类型接口类型PATAPATASATASATASCSISCSISASSASFCFC接口类型接口类型并行串行并行串行串行串行寻址能力寻址能力211612816 million16 million连接器连接器40 pin7pin68pin/80pin14pin铜轴电缆和光导铜轴电缆和光导纤维纤维双通道双通道nonoyesyesyesyes拓扑结构拓扑结构总线点对点总线用扩展器实现的点对点环路、光纤环路、光纤双工双工半双工半双工半双工全双工全双工全双工最大设备最大设备21
14、or 15 with port multiplier164096(用连接器)127-loop127-loop2 2*24 fabric24 fabric线缆长度线缆长度0.4 m1m12m10m30m(30m(铜轴电缆铜轴电缆)10km(10km(光纤光纤)热插拔热插拔不支持支持支持支持支持支持应用应用普通PC机低端工作站中高端工作站中高端工作站高端工作站高端工作站第28页，共42页。各接口硬盘指标差异比较各接口硬盘指标差异比较硬盘基本参数比较 接口类型接口类型(系列系列)PATAPATASATASATASCSISCSISASSASFCFC容量容量(GB)/Max(GB)/Max5007503
15、00300300缓存大小缓存大小(MB)(MB)8,168,16888最高外部传输率最高外部传输率(MB/s)(MB/s)133300320(Ultra 320 SCSI)300(全双工600)200主轴转速（主轴转速（RPMRPM）7200720015,00015,00015,000平均潜伏时间平均潜伏时间(ms)(ms)4.164.162.002.002.00平均读平均读/写寻道写寻道(ms)(ms)8.0/9.08.0/9.03.5/3.43.5/3.43.5/4.0道至道读道至道读/写时间写时间(ms)(ms)0.8/1.00.8/1.00.2/0.50.2/0.40.2/0.4最大内
16、部传输率最大内部传输率(MB/s)(MB/s)9595143143143持续数据传输率持续数据传输率(MB/s)(MB/s)6565809680第29页，共42页。各接口硬盘指标差异比较各接口硬盘指标差异比较硬盘可靠性指标比较 接口类型接口类型(系列系列)PATASATASCSISASFC不可恢复的读错误不可恢复的读错误/被读位数被读位数1/10141/10141/10151/10151/1015MTBF(MTBF(小时小时)600,0001,000,0001,200,0001,400,0001,200,000年失效率（年失效率（AFRAFR）0.620.620.620.620.62寿命寿命5
17、年5年5年5年5年年第30页，共42页。目目 录录 FC FC接口概述接口概述 硬盘硬盘FCFC接口类型及电气特性接口类型及电气特性 FC FC接口硬盘参数指标介绍接口硬盘参数指标介绍 FCFC接口硬盘应用接口硬盘应用 第31页，共42页。简介简介 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
18、靠性却是IDE硬盘无法企及的。第32页，共42页。FCFC硬盘生产厂家及型号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:供应商供应商型号型号容量容量（GB）缓存缓存（MB）转速转速（RPM）希捷希捷ST3146707FC146810,000希捷希捷ST3300007FC300810,000日立日立HUS151414VLF200 1461615,000日立日立HUS103030FLF210 3001610,000第33页，共42页。光纤通道存储特性光纤通道存储特性SCSISCSI-命令集命令集-物理传输物理传输光纤
19、通道光纤通道第一代第一代Arbitration LoopArbitration Loop光纤通道光纤通道第二代第二代交换式交换式FabricFabric节点连接能力节点连接能力15126(28)(光纤通道集线器)1 1千千6 6百万个百万个 (224)(光纤通道交换机)距离限制距离限制25 米10公里10公里(可扩展)最大带宽最大带宽160MB/秒(半双工共享带宽)100MB/秒(全双工共享带宽)200MB/200MB/秒秒(全双工独占带宽)多协议支持多协议支持否是是管理支持能力管理支持能力否(非热插拔)是先进先进(telnet,SES,SNMP,GUI,API)错误隔绝错误隔绝否最低程度是第
20、34页，共42页。光纤通道磁盘阵列光纤通道磁盘阵列 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。第35页，共42页。Point to Point 主机ProcessorMemoryI/O BusN_Port 0B
21、ridgeTXRX200 MB/sRXTXN_Port1控制器Transmit(TX)信号发射Receive(RX)信号接收第36页，共42页。Fibre Channel Arbitrated Loop TXRXNL_port 0TXRXNL_port 3RXTXNL_port 1RXTXNL_port 2最大连接126的节点FC-ALPronounced“F-kal”第37页，共42页。Switched Fabric FabricTXRXN_port 0TXRXN_port 1TXRXN_port 2TXRXN_port 3TXRXN_port 4224=16 million nodes p
22、ossibleF_port AF_port EF_port DF_port CF_port B第38页，共42页。FCFC冗余应用冗余应用 Ethernet hub or switchABsubsystemServer 1HBAHBAHBAServer 2HBAFibre Channel switchEthernet to client workstations第39页，共42页。FCFC扩容应用扩容应用 ABsubsystem AServer 1HBAHBAHBAServer 2HBAFibre Channel switchABsubsystem B第40页，共42页。FCFC硬盘应用场合硬
23、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对数据安全性要求很高的企业 典型行业典型行业:电信、金融和证券电信、金融和证券 典型业务典型业务:计费计费7）对数据存储性能要求高的企业对数据存储性能要求高的企业典型行业典型行业:电视台、交通部门和测绘部门电视台、交通部门和测绘部门 典型业务典型业务:音频音频/视频、石油测绘和地理信息系统等视频、石油测绘和地理信息系统等 第41页，共42页。第42页，共42页。
