CN103530257A - 一种动态自适应传输路径优化sas信号质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态自适应传输路径优化SAS信号质量的方法，在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；自适应参数获取模块包括：总线实时监测单元，数据实时读写控制单元，缓存转存桥控制单元、I2C数据传送单元、远程管理接口单元，实现SAS数据运行过程中信号质量的自适应调整，要求在SAS传输线长度不均等的情况下，实现SAS信号质量的对应链路最优，即各传输线自适应传输长度，自动设定均衡、加重及信号摆幅电压，不再依赖当前普遍采用统一手动设置的方式。当SAS传输线长度应用变化时，将快速适应长度变化带来的影响、并主动调整均衡、加重及信号摆幅电压继续工作，即实现对SAS信号质量的持续性实时优化操作。

Description

一种动态自适应传输路径优化SAS信号质量的方法

技术领域

本发明涉及计算机通信领域，具体是利用一种动态自适应传输路径的提高SAS信号质量方法，来解决SAS信号传输质量的动态自适应优化问题。

背景技术

当今的服务器产品系统中，主流的SAS RAID卡已得以广泛应用，SAS RAID卡上采用SAS协议进行数据的传输交换，尤其是当前无线缆化的易用性设计，传送SAS信号的物理传输线大部分为PCB板上的铜箔走线；尽管已经尽可能从PCB板材质量、走线的阻抗设计等方面进行SAS信号传输的优化，但随着用户数据量的激增，多盘位高速硬盘背板的出现，使通常采用的上述方案优化效果不再明显，甚至在多盘位硬盘背板的信号传输最远的末端，信号质量已经变得很不理想，此种多盘位硬盘背板的硬盘排列方式的最大的缺点是各硬盘与SAS控制器之间的SAS走线长度各异，很难找到一种参数使针对所有硬盘位置的SAS信号传输质量做到最优。这种参差不齐的SAS线长度差异，带来的是SAS信号质量的差异，对于SAS信号较差的硬盘，其读写误码率会随之升高，硬盘的读写传输性能会进而有所降低甚至会出现硬盘的掉线，这会造成RAID阵列中数据的不完整、数据失效等风险。因此采取措施以实现不同SAS线长度下，达到信号质量的最优一致性是必要的。因此在对包含SAS 硬盘背板的系统中，进行服务器系统级的信号性能评估中，如何合理实现SAS数据运行过程中的信号质量的自适应调整是非常重要的因素之一。

在当前的SAS 信号传输使用中，一般是将背板上所有SAS信号统一设定调整参数，虽然此种方式能在一定程度上实现参数调整的统一性，但由于不同长度SAS传输线的无法做到信号质量的统一优化，导致部分SAS信号传输质量波动较大，无法保证数据的完整准确性，同时也无法适应实现不同应用场景下，SAS信号质量的自动调整，针对以上的问题，通过深入分析，我们总结了一种动态自适应传输路径的提高SAS信号质量方法。本专利主要涉及对影响SAS信号传输质量的均衡、加重及信号摆幅电压控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态自适应传输路径优化SAS信号质量的方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；自适应参数获取模块包括：总线实时监测单元，数据实时读写控制单元，缓存转存桥控制单元、I2C数据传送单元、远程管理接口单元，其中：

总线实时监测单元采用高速的FPGA系统，具体采用了Altera的Cyclone可编程控制器，实现对总线空闲信息的采集与检测；

数据实时读写控制单元采用了Altera的Cyclone可编程控制器对信号传输质量测试数据包进行实时发送与接收；

缓存转存桥控制单元是缓存参数数据备份功能的核心，具体采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，实现将获取的参数缓存数据并行同步转存至闪存中，实现数据的实时备份；

I2C数据传送单元采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，将获取的优化后参数传送至SAS主控制器中；

远程管理接口单元提供网络接口，以实现远程管理；

远程管理接口单元采用W5100单片网络接口芯片； 

优化步骤如下：

在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储；自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，根据稳定余量大小，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化； 

实时监测SAS信号传输状态，对SAS传输闲忙状态的监测，即当SAS传输线无有效电平、且持续时间500ms以上时，即认为系统进入空闲工作状态，由于对信号的监测时间响应比较严格，采用高速的FPGA芯片，同时采用晶振分频电路触发计时，实现对SAS传输线的监测，空闲条件满足时，自适应参数获取模块启动数据链路的信号质量稳定性测试过程；

在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储，需自适应参数获取模块配合下，为SAS传输路径上接入信号传输质量测试数据包，该数据包格式为随机数据格式包，以尽可能将模拟实际传输数据包形式，以完成数据从SAS主控制器到硬盘的链路传送；

自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即可判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，采用高速FPGA接收硬盘端发送的已存储数据，根据各数据位从硬盘到达SAS主控制器的时间差异，区分出不同的数据格式对应的链路传输状态下信号边沿触发的时间点不同，与内置的标准波形进行比较核对，信号的边沿电平时间点的超前与滞后分别对应调整信号的均衡、加重值，信号的边沿电平高低需要对应调整信号摆幅电压，即从收到的波形数据中提取针对SAS传输路径的参数优化方案；

判断出系统SAS传输路径信号质量的稳定余量后，根据稳定余量大小提取针对SAS传输路径的参数优化方案，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化，将优化后的参数写入SAS主控制器中，使SAS控制器在实际工作中按照优化后的参数运行，即实现SAS传输路径的参数优化方案。

本发明的优异效果：实现SAS数据运行过程中信号质量的自适应调整，要求在SAS传输线长度不均等的情况下，实现SAS信号质量的对应链路最优，即各传输线自适应传输长度，自动设定均衡、加重及信号摆幅电压，不再依赖当前普遍采用统一手动设置的方式。当SAS传输线长度应用变化时，将快速适应长度变化带来的影响、并主动调整均衡、加重及信号摆幅电压继续工作，即实现对SAS信号质量的持续性实时优化操作。

附图说明

图1是动态自适应传输路径的提高SAS信号质量控制系统结构示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明的方法作以下详细的描述。

本发明是以信号仿真优化为理论支撑点，通过对SAS传输路径的参数优化获取，实现SAS信号质量的有效提高，在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；自适应参数获取模块包括：总线实时监测单元，数据实时读写控制单元，缓存转存桥控制单元、I2C数据传送单元、远程管理接口单元，其中：

总线实时监测单元采用高速的FPGA系统，具体采用了Altera的Cyclone可编程控制器，实现对总线空闲信息的采集与检测；

数据实时读写控制单元采用了Altera的Cyclone可编程控制器对信号传输质量测试数据包进行实时发送与接收；

缓存转存桥控制单元是缓存参数数据备份功能的核心，具体采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，实现将获取的参数缓存数据并行同步转存至闪存中，实现数据的实时备份；

I2C数据传送单元采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，将获取的优化后参数传送至SAS主控制器中；

远程管理接口单元提供网络接口，以实现远程管理；

远程管理接口单元采用W5100单片网络接口芯片； 

优化步骤如下：

1、在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储；自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即可判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，根据稳定余量大小，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化；

2、在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态，主要是实现对SAS传输闲忙状态的监测，即当SAS传输线无有效电平、且持续时间500ms以上时，即认为系统进入空闲工作状态，由于对信号的监测时间响应比较严格，采用高速的FPGA芯片，同时采用晶振分频电路触发计时，实现对SAS传输线的监测，空闲条件满足时，自适应参数获取模块启动数据链路的信号质量稳定性测试过程；

3、在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储，需自适应参数获取模块配合下，为SAS传输路径上接入信号传输质量测试数据包，该数据包格式为随机数据格式包，以尽可能将模拟实际传输数据包形式，以完成数据从SAS主控制器到硬盘的链路传送；

4、自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即可判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，采用高速FPGA接收硬盘端发送的已存储数据，一是根据各数据位从硬盘到达SAS主控制器的时间差异，区分出不同的数据格式对应的链路传输状态下信号边沿触发的时间点不同，与内置的标准波形进行比较核对，信号的边沿电平时间点的超前与滞后分别对应调整信号的均衡、加重值，信号的边沿电平高低需要对应调整信号摆幅电压，即从收到的波形数据中提取针对SAS传输路径的参数优化方案；

5、判断出系统SAS传输路径信号质量的稳定余量后，根据稳定余量大小提取针对SAS传输路径的参数优化方案，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化。将优化后的参数写入SAS主控制器中，使SAS控制器在实际工作中按照优化后的参数运行，即实现SAS传输路径的参数优化方案。

实施例

本发明的实施例提供了一种动态自适应传输路径的提高SAS信号质量控制系统，其结构如图1所示，自适应参数获取模块包括，总线实时监测单元，数据实时读写控制单元，缓存转存桥控制单元、I2C数据传送单元、远程管理接口单元。

总线实时监测单元采用高速的FPGA系统，具体采用了Altera的Cyclone可编程控制器，实现对总线空闲信息的采集与检测；数据实时读写控制单元采用了Altera的Cyclone可编程控制器对信号传输质量测试数据包进行实时发送与接收；缓存转存桥控制单元是缓存参数数据备份功能的核心，具体采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，实现将获取的参数缓存数据并行同步转存至闪存中，实现数据的实时备份。I2C数据传送单元采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，将获取的优化后参数传送至SAS主控制器中；远程管理接口单元提供网络接口，以实现远程管理，远程管理接口单元采用W5100单片网络接口芯片； 

与传统的SAS信号质量控制结构体系相比，这种新型的体系结构具有智能化、灵活兼容性与扩展特性等特性。不仅满足SAS复杂应用场景的要求，更提高了SAS传输质量的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种动态自适应传输路径优化SAS信号质量的方法, 其特征在于在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；自适应参数获取模块包括：总线实时监测单元，数据实时读写控制单元，缓存转存桥控制单元、I2C数据传送单元、远程管理接口单元，其中：

总线实时监测单元采用高速的FPGA系统，具体采用了Altera的Cyclone可编程控制器，实现对总线空闲信息的采集与检测；

数据实时读写控制单元采用了Altera的Cyclone可编程控制器对信号传输质量测试数据包进行实时发送与接收；

缓存转存桥控制单元是缓存参数数据备份功能的核心，具体采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，实现将获取的参数缓存数据并行同步转存至闪存中，实现数据的实时备份；

I2C数据传送单元采用了EPM240TC5N可编程逻辑芯片，将获取的优化后参数传送至SAS主控制器中；

远程管理接口单元提供网络接口，以实现远程管理；

远程管理接口单元采用W5100单片网络接口芯片； 

优化步骤如下：

在RAID主控制芯片与硬盘连接的SAS路径上，并连接入SAS信号传输质量自适应参数获取模块，实时监测SAS信号传输状态；在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储；自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，根据稳定余量大小，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化； 

实时监测SAS信号传输状态，对SAS传输闲忙状态的监测，即当SAS传输线无有效电平、且持续时间500ms以上时，即认为系统进入空闲工作状态，由于对信号的监测时间响应比较严格，采用高速的FPGA芯片，同时采用晶振分频电路触发计时，实现对SAS传输线的监测，空闲条件满足时，自适应参数获取模块启动数据链路的信号质量稳定性测试过程；

在SAS总线空闲阶段，自适应参数获取模块首先发送信号传输质量测试数据包，并经硬盘存储，需自适应参数获取模块配合下，为SAS传输路径上接入信号传输质量测试数据包，该数据包格式为随机数据格式包，以尽可能将模拟实际传输数据包形式，以完成数据从SAS主控制器到硬盘的链路传送；

自适应参数获取模块读取已存储的硬盘数据包，通过写入和读取的时间差，即可判断系统SAS传输路径信号质量的稳定余量，采用高速FPGA接收硬盘端发送的已存储数据，根据各数据位从硬盘到达SAS主控制器的时间差异，区分出不同的数据格式对应的链路传输状态下信号边沿触发的时间点不同，与内置的标准波形进行比较核对，信号的边沿电平时间点的超前与滞后分别对应调整信号的均衡、加重值，信号的边沿电平高低需要对应调整信号摆幅电压，即从收到的波形数据中提取针对SAS传输路径的参数优化方案；

判断出系统SAS传输路径信号质量的稳定余量后，根据稳定余量大小提取针对SAS传输路径的参数优化方案，通过与SAS主控制器相连的I2C通信链路，将需要调整的SAS信号制约参数进行调整优化，将优化后的参数写入SAS主控制器中，使SAS控制器在实际工作中按照优化后的参数运行，即实现SAS传输路径的参数优化方案。

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