可扩展高速SAS存储子系统的开发与研究

论文摘要

随着互联网业务的不断发展,特别是网络视频业务的不断涌现,对服务器存储空间的需求日益增加,最多8块硬盘的系统配置已渐渐无法满足要求。针对此现状并结合所在公司的具体产品需求,设计开发了包括SAS RAID卡,Expander扩展卡和SAS硬盘背板三款板卡的SAS存储子系统。该子系统的核心部件Expander卡将单台服务器支持的硬盘数量从最多8块扩展到最多24块,且支持SAS2.06Gbps的数据传输速率,在系统容量和IO性能上均比现有子系统有了明显提升.1)本文首先对存储子系统需求实现的功能进行梳理,并据此分析制定出整体的软硬件设计方案,包括各板卡的芯片选型方案,互联方案,硬盘状态管理实现方案等,明确了细化设计的方向；2)随后详细介绍了核心板卡Expander扩展卡详细的软硬件设计和调试,给出了各主要硬件模块的设计思路和电路图；介绍了软件方案相关的FW和配置文件的修改方法；介绍了软硬件调试方法和过程。该板卡创新性的采用了双供电模块的设计,使其更具灵活性和通用性；3)然后介绍了SAS硬盘背板的软硬件设计和调试,给出了主要功能模块的设计思路和电路图,并就调试过程中遇到和解决的问题进行了经验总结。背板设计创新性的采用了“模块化”设计理念；4)最后论文对产品设计过程进行了总结。提炼出本设计的创新点和产品亮点,并把存在的问题进行了归纳,明确了后续改善提高的方向。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的设计内容
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 可扩展SAS存储子系统的总体设计方案
• 2.1 产品开发需求
• 2.2 硬件设计方案
• 2.2.1 SAS RAID卡设计方案
• 2.2.2 Expander卡设计方案
• 2.2.3 SAS背板设计方案
• 2.2.4 硬件设计方案小结
• 2.3 软件设计方案简介
• 2.3.1 Expander FW和配置文件
• 2.3.2 硬盘状态管理
• 第三章 EXPANDER扩展卡的软硬件设计和调试
• 3.1 EXPANDER扩展卡设计模块概述
• 3.2 EXPANDER扩展卡硬件设计
• 3.2.1 供电模块设计
• 3.2.2 时钟模块设计
• 3.2.3 SAS信号传输电路
• 3.2.4 外部存储模块
• 3.2.5 复位电路
• 3.2.6 配置管理模块
• 3.2.7 调试模块
• 3.3 EXPANDER扩展卡软件设计
• 3.3.1 Expander FW和配置文件
• 3.3.2 硬盘状态管理
• 3.4 EXPANDER扩展卡调试
• 3.4.1 Expander卡硬件调试
• 3.4.2 Expander卡软件调试
• 3.5 EXPANDER扩展卡工程化
• 3.5.1 CPLD烧录
• 3.5.2 FW烧录
• 3.6 本章小结
• 第四章 SAS硬盘背板的软硬件开发和调试
• 4.1 SAS硬盘背板硬件设计
• 4.1.1 硬盘接口模块
• 4.1.2 温度监测模块
• 4.1.3 硬盘状态LED显示模块
• 4.2 CPLD软硬件设计
• 4.3 SAS硬盘背板调试
• 4.4 设计经验总结
• 第五章 总结
• 附1: SAS RAID卡实物图
• 附2: 2X28 EXPANDER扩展卡实物图
• 附3: 2.5X8背板实物图
• 附4: 系统调试图
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表