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CN101359309A - 串行附接小型计算机系统接口硬盘状态指示装置及方法

来源:首页 | 时间:2018-12-17

  CN101359309A - 串行附接小型计算机系统接口硬盘状态指示装置及方法 - Google Patents

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  本发明公开了一种串行附接小型计算机系统接口(SAS)硬盘状态指示装置,该装置包括:多个传输接口,用于输出硬盘的工作状态信息;检测模块,用于检测硬盘是否在位,并保存硬盘在位信息;硬盘状态信号判断模块,用于根据所述检测模块保存的硬盘在位信息及所述传输接口发出的信息判断所述硬盘传输工作状态信号所采用的具体传输接口;信号解析接收模块,用于对所述硬盘状态信号判断模块判断出的具体传输接口的硬盘工作状态信息进行相应的解析接收处理;显示模块,用于显示经所述信号解析接收模块解析接收处理后的硬盘工作状态信息。本发明还公开了一种上述装置的SAS硬盘输出信息的处理方法。实现了兼容多种传输接口指示硬盘工作状态的目的。

  随着科技的不断进步以及信息化、网络化的发展,网络、计算机、服务器 等科技产品与人们的工作、生活的联系越来越紧密,其中在信息化过程中计算 机服务器的地位日益突出,而作为各种信息载体的存储设备又扮演了 一个不可 缺少的角色。

  目前的存储设备目前大致可分为三类,即高端、中端和近端。高端存储设 备主要是光纤通道,应用于任务级的关键数据的大容量实时存储;中端存储设 备主要是小型计算机系统接口 (SCSI, Small Computer System Interface),应用 于商业级的关键数据的大容量存储;近端是近年来新出现的存储领域,其产品 主要是串行ATA (SATA, SerialATA),应用于非关键数据的大容量存储,目的 是替代以前使用磁带的数据备份。传统的企业级存储由于考虑到性能和稳定性, 大多以SCSI硬盘和光纤通道为主要存储平台。

  SAS是一种磁盘连接技术,同时又是一种新一代的SCSI技术,它综合了 现有并行SCSI和串行连接技术的优势,以串行通讯为协议基础架构,采用 SCSI-3扩展指令集并兼容SATA设备,是多层次的存储设备连接协议栈。由于 SAS接口在技术上的优越性,目前已在服务器存储设备领域得到了广泛应用, 并有取代SCSI技术的趋势。

  由于硬盘是信息在服务器上的主要载体, 一旦硬盘发生故障,将对服务器 的正常工作带来很大的影响,因此随时掌握硬盘的工作状态是非常有必要的,

  一般地,硬盘工作状态是通过硬盘状态指示灯直观显示的,但因各服务器厂商 对自己的服务器硬盘背板的设计方案不同,相应地,实现SAS硬盘状态指示的

  第一种:利用SAS硬盘控制器芯片的串行通用输入输出(SGPIO)接口, 解析该接口发出的挂接在硬盘控制器上的SAS硬盘状态,显示对应的硬盘状态。 SGPIO接口是已经标准化的SAS硬盘状态输入输出接口,采用的是SFF8485 标准。

  第二种:利用SAS硬盘控制器的硬盘状态通用输出(GPO)接口的输出信 号来检测硬盘状态。这种方式的优点是实现方便,引脚直接输出高低电平表示 对应硬盘活动(ACTIVEX出错(FAULT)等状态,缺点是如果该集成电路外 挂很多硬盘的话,对应的GPO输出就比较多,接口标准难以统一,因此该方案 一般只在自主服务器设计时采用,兼容性不好。

  第三种:利用SAS硬盘自身的就绪(READY—LED )信号指示硬盘ACTIVE 状态。这种方法的优点是不需要外部设计其他功能电路,只要接好硬盘就会有 状态指示;其缺点是,硬盘出错或者损坏,没有FAULT信号输出。

  目前,现有服务器技术的硬盘状态指示实现方案,只能做到针对上述三种 方案中的某一种来实现硬盘的工作状态指示。

  为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的: 一种串行附接小型计算机系统接口 SAS硬盘状态指示装置,包括:

  多个传输接口,用于输出SAS硬盘的工作状态信息; 检测模块,用于检测SAS硬盘是否在位,并保存硬盘在位信息; 硬盘状态信号判断模块,用于根据所述检测模块保存的硬盘在位信息及所

  信号解析接收模块,用于对所述硬盘状态信号判断模块判断出的具体传输 接口的硬盘工作状态信息进行相应的解析接收处理;

  所述SAS硬盘所挂接的硬盘控制器上的串行通用输入输出SGPIO接口 ; 所述SAS硬盘所挂接的硬盘控制器上的硬盘状态通用输出GPO接口 ; 所述SAS硬盘自身的就绪READY—LED信号接口 。 其中,所述信号解析接收模块进一步包括:

  SGPIO接口协议解析模块,用于接收并解析所述SGPIO接口输出的信息, 得到可显示的硬盘工作状态信息;

  GPO信号接收模块,用于接收并解析所述GPO接口输出的信息,得到可 显示的硬盘工作状态信息;

  READY—LED信号接收模块,用于接收所述READY—LED信号接口输出的 信息,将接收的信息直接作为可显示的硬盘工作状态信息。

  所述传输接口传输的硬盘工作状态信息为:在位LOCATE信息、活动 ACTIVE信息或故障FAULT状态信息。

  所述显示模块通过发光二极管显示所述LOCATE信息、ACTIVE信息或 FAULT状态信息。

  一种SAS硬盘状态的指示方法,该方法包括如下步骤 a、 检测硬盘背板是否有新插入硬盘的在位信号,如果有,则^4居在位信号

  b、 根据硬盘在位信息和硬盘状态输出信号,分析得出所述在位硬盘所采用 的输出硬盘工作状态信号的具体方式,经确认后调用相应的接口协议解析接收 模块获得硬盘工作状态信息;

  其中,所述在位硬盘所采用的输出硬盘工作状态信号的方式为:SGPIO接 口方式、GPO接口方式、READY—LED信号接口方式。

  bl、将检测到的硬盘在位信息与读取的SGPIO接口的在位信息比较,相符 则确定输出硬盘工作状态信号的具体方式为SGPIO接口方式;

  b2、根据硬盘在位信息读取在位硬盘的GPO接口的ACTIVE信号的电平, 如该电平由高电平变低变为低电平,则确定输出硬盘工作状态信号的具体方式 为:GPO^妻口方式;

  b3、判断是否检测到READY—LED信号,如果检测到,则确定输出硬盘工 作状态信号的具体方式为:READY—LED信号接口方式。

  a、 检测时钟SCLK信号的下降沿,并在该下降沿采样帧头SLOAD信号和 数据入SDATAIN信号,如果采样的SLOAD数据为0,则增加连0个数;如果 采样数据为1,且SLOAD的连0个数超过5个,则将下一个比特作为第一个硬 盘的状态输出位,若连0的个数不超过5个,则抛弃该部分数据;

  b、 将步骤a所得的硬盘的第一个状态输出位的信号确定为系统所支持显示 的4个硬盘状态信息的起始信号,并由MCU依次将硬盘状态信号送入显示模

  本发明所提供的通用SAS硬盘状态指示方法和装置具有如下优点和特点: 1 )本发明通过服务器硬盘背板的MCU执行相应的软件功能,实现兼容多

  2) 本发明引入硬盘状态信号判断模块、接口协议解析模块,保证了兼容 SGPIO接口 、 GPO接口 、 READYJLED信号接口三种硬盘状态显示的能力。

  3) 本发明具有裁减性,在不需要同时兼容三种SAS硬盘状态显示方法的 系统上,可以删除相应的接口信号解析模块,以合理利用资源。

  图1为本发明SAS硬盘状态指示装置的结构示意图; 图2为本发明SAS硬盘输出状态信息处理方法流程图。

  本发明的基本思想是:在不改变服务器硬盘背板硬件电路的基础上,通过 软件方式在该电路中增加一个SAS硬盘状态指示装置,使硬盘背板电路的微控 制器(MCU)执行该装置相应的软件功能模块,并利用MCU的硬盘检测功能 周期性地检测服务器硬盘背板上对应硬盘电路的输出电平,根据电平的高低变 化,对挂接在硬盘控制器上SAS硬盘状态信号进行检测,以此获得该硬盘是否 在位的信息,然后利用硬盘发出的状态信号和硬盘在位信息对三种SAS硬盘状

  态指示方式进行判断,结合判断结果,调用不同的接口协议进行解析,最后将 解析结果发送到显示模块指示对应的硬盘状态。

  包括检测模块101、传输接口 、硬盘状态信号判断模块105、信号解析接收模块、 显示模块109。

  其中,传输接口 ,进一步包括:SGPIO接口 102、GPO接口 103、READY—LED 信号接口 104;信号解析接收模块,进一步包括:SGPIO接口协议解析模块106、 GPO信号接收模块107、 READY—LED信号接收模块108。

  信号解析接收模块,用于对不同接口方式的输出信号进行解析或接收,并 将解析或接收到的硬盘状态信号送入显示模块。

  其中,检测模块101、 SGPIO接口 102、 GPO接口 103、 READY—LED信 号接口 104分别与硬盘状态信号判断模块105连接,硬盘状态信号判断模块105 分别与SGPIO接口协议解析模块106、 GPO信号接收模块107、 READY—LED 信号接收模块108连接然后再与显示模块109连接。

  检测模块101:自动检测插入服务器系统硬盘背板的SAS硬盘是否在位, 利用硬盘背板上的MCU检测对应的硬盘检测电路的输入信号电平,若检测到 的信号为高电平,说明该槽位没有硬盘,若检测到的信号为低电平,说明该槽 位有硬盘,并将检测信息记录在MCU中的存储器中。

  SGPIO接口 102:接收服务器系统中的SAS硬盘控制器通过SGPIO接口 输出的硬盘状态信息,其中服务器系统中SAS硬盘控制器是主设备,SGPIO接 口是从设备接口,其中,SGPIO的主设备是能够输出系统时钟(SCLK)和系 统载入信号(SLOAD)的设备,它具有该接口的控制权。

  硬盘状态信号判断模块105:用于将从检测模块101处得到的在位信息以 及从SGPIO接口 、 GPO接口 、 READY—LED信号接口得到的信息结合起来, 综合判断当前服务器系统中SAS硬盘控制器采用SGPIO、 GPO还是 READY—LED信号方式传递SAS硬盘状态信息,并根据判断结果调用SGPIO 接口协议解析模块106、 GPO信号接收模块107或READYJLED信号处理模 块108进行进一步处理。

  SGPIO接口协议解析模块106:接收服务器系统的SAS硬盘控制器通过 SGPIO接口发送的硬盘信息,并依据SFF8485标准,解析SGPIO接口的硬盘 信息,得到各个硬盘状态信息并发送至显示模块109。

  GPO信号接收^t块107:接收从GPO接口 103得到的硬盘状态信息并进行 解析,并将解析结果发送至显示模块109。

  READY—LED信号处理模块108:处理硬盘自身发出的READY—LED信号, 并将处理结果发送至显示模块109。

  显示模块109:用于显示经SGPIO接口协议解析模块、GPO信号接收模块 107、 READY—LED信号处理模块处理后的硬盘状态信息,显示的状态包括: 寻道或定位(LOCATE)状态,ACTIVE和FAULT状态,本实施例中是通过 LED指示不同的状态。

  图2为本发明SAS硬盘输出状态信息处理方法流程图,如图2所示,所述 信息处理方法包括如下步骤:

  所述判断某槽位的SAS硬盘是否在位的具体方法是:硬盘背板上的MCU 检测对应的硬盘检测电路的输入信号电平,若检测到的信号为高电平,说明该 槽位没有硬盘,若检测到的信号为低电平,证明该槽位有硬盘,则执行步骤202。

  步骤202: MCU在周期性地读取检测电路的电平的过程中,SGPIO和GPO 接口均输出硬盘是否在位信息,MCU把硬盘在位信息存下来。

  所述硬盘在位信息,是指SAS硬盘输出的特定的比特序列。该信息是后续 步骤判断服务器系统使用哪种方式传递硬盘状态的基础信息。

  步骤203:根据上述步骤得到的SAS硬盘在位信息,硬盘状态输出信号判 断模块判断当前服务器系统的SAS硬盘控制器采用三种方式中的哪一种方式输 出硬盘状态信息。

  所述三种方式是指输出接口是SGPIO、 GPO、 READY—LED信号方式。 具体判断方法是:将步骤201检测到的硬盘在位信息分别与MCU读取 SGPIO接口的在位信息、在位硬盘的GPO接口的ACTIVE信号所含的信息进 行比较;如果检测结果是釆用SGPIO接口,则执行步骤204;如果是GPO接 口传递硬盘状态,则执行步骤205;如果是使用硬盘自身的READY—LED信号, 则执行步骤206。

  所述判断是否是使用SGPIO接口,其判断过程是:将经步骤201检测到的 硬盘在位信息与MCU读取SGPIO接口的在位信息比较,相符则说明该服务器 系统使用SGPIO接口传递硬盘状态。

  测到的在位硬盘对应的SAS控制器的GPO接口输出的ACTIVE信号电平,如 该电平由高电平变低变为低电平,则说明当前系统使用GPO接口传递硬盘状 态。其中,在硬盘背板上和服务器主板上都有硬件处理电路,保证如果不使用 该GPO接口时,ACITVE和FAULT信号电平不会发生变化,为常高。

  所述是否是使用READY—LED信号接口来显示硬盘的ACTIVE状态,如果 检测到READY—LED信号则判定SAS硬盘是使用READY—LED信号接口来传 输工作状态信息。但在这种情况下,本系统不再支持硬盘FAULT状态的显示。

  所述SGPIO协议解析,是根据SFF8485标准规定的接口标准,即SGPIO 接口,按照标准中规定的该接口的电信号和数据通信方式,将所有支持SGPIO 接口的SAS硬盘控制器(包括RAID卡)输出的信号状态信息分离出来,具体 方法是:由于本发明实施例中SAS控制器一次可以发出4个硬盘的状态信息, 采用串行通信的方式,需要四根数据线,分别是数据出(SDATAOUT),数据 入(SDATAIN),时钟(SCLK)和帧头(SLOAD),每个硬盘都有LOCATE、 ACTIVE和FAULT三个状态,其中ACTIVE和FAULT状态可根据需要显示, 所以一帧数据为12比特。这里是采用软件方式在硬盘背板的MCU上实现从该 物理接口获取正确的SAS控制器的输入信号的,该;漠块完成这一功能,将得到 的信息存储以备其他模块调用。

  a、 利用中断或者信号采样的方式,在SCLK信号的下降沿采样SLOAD和 SDATAIN信号,如果采样得到的该SLOAD数据为0,则增加SLOAD数据的 连0个lt,补齐一帧凄t据,即允许最多存在12个连0。

  b、 若在SCLK信号下降沿采样得到的SLOAD数据为1,且随后的SLOAD 数据连0个数超过5个,则表示下一个比特是硬盘的第一个状态位输出,也就 是一帧12个比特起始位;若在SCLK信号下降沿采样得到的SLOAD数据为1, 但SLOAD数据的连0的个数不超过5个,则说明下一个比特不是起始位,于 是抛弃该部分数据。C、将步骤b所得的硬盘的第一个状态位输出信号确定为所支持显示的4个

  所述GPO接口是SAS控制器用一根信号线来表示一种硬盘状态,例如, 一个硬盘的FAULT和ACTIVE两种状态,需要用两条信号线。低电平为有效 电平,即电平为低时表示硬盘ACTIVE和FAULT故障,电平为高时表示硬盘 无FAULT和未活动。MCU只需读取该接口上的信号电平,就可以知道该硬盘 的状态信息,实现起来比较简单,即利用MCU的输入输出接口的读取功能。

  步骤206:系统接收SAS硬盘READY—LED信号,并将信号发送至显示模 块,即执行步骤207。

  SAS硬盘一般都支持一个电信号输出来显示该硬盘的ACTIVE状态,例如, 在希捷硬盘中,该信号低电平表示硬盘没有被访问,即硬盘处于不活动状态, 高电平表示ACTIVE。本实施例中,系统把该信号连接到处理器上,这样处理 器就可以通过采样该信号直接得到硬盘的ACTIVE状态。由于该信号是通过电 平变化来表示信息,所以不需复杂的处理过程。

  以上所述本发明硬盘状态指示装置及信息处理方法中,各模块均是通过软 件实现的,即通过MCU执行具有特定功能的程序来实现。

  本发明硬盘状态指示模块不但可以指示挂接在服务器主板SAS控制器上的 硬盘状态,而且对在廉价磁盘冗余阵列(RAID)卡上挂接的硬盘状态也能够指

  示,只要该RAID卡支持SGPIO或GPO输出中的 一种即可;若该RAID卡对 以上两种都不支持,则用本方法所实现的系统也可以显示硬盘的ACTIVE状态。 所述RAID是一种由多块硬盘构成的冗余阵列,尽管RAID包含多块硬盘,但 是在操作系统下是作为 一个独立的大型存储设备出现的。

  外接的SAS硬盘RAID卡可以挂接SAS硬盘实现RAID功能而基本不占用 服务器主机的CPU资源。它一般会支持SGPIO、 GPO接口来输出硬盘状态。 有的RAID卡也支持PC总线,即可以扩展PC接口,只需将RAID卡对应的物 理接口通过电缆线连接到服务器对应接口的连接器上,本系统就能通过读取接 口的电信号得到对应硬盘的状态。这与读取服务器主板SAS控制器的接口电信 号的方式一样。因为即使用户同时使用RAID和主板上的SAS信号控制器,本 系统也可支持同时接入两路硬盘状态电信号的输入,二者不互相排斥。前面已 经提到有的外接RAID卡上的SAS控制器芯片也支持用I2C接口输出硬盘状态, 该接口只有两条信号线,也支持多主机操作。

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