CN115454221A - 一种sas控制器的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种SAS控制器的温度控制方法，该方法包括：监测SAS控制器的芯片当前温度是否超过预设高阈值；当芯片当前温度超过高阈值时，从SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，并降低第一目标物理通道的物理链路速率；如果芯片当前温度仍然超过高阈值，则从宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，并将第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式。本发明的方案在保证数据传输完整性和业务正常进行的前提下，可以更加直接、精确地对SAS控制器的芯片温度进行控制。该方法全程无需主机干预，简单清晰且易于实现，能够提高芯片可靠性，延长使用寿命。

Description

一种SAS控制器的温度控制方法

技术领域

本发明属于磁盘连接技术领域，特别涉及一种SAS控制器的温度控制方法。

背景技术

SAS(串行连接SCSI)是新一代的SCSI技术，属于点对点的全双工串行协议，内置数据和命令校验单元，纠错能力强，支持热插拔，具有管脚数量少、数据传输速率快、可靠性高、兼容性好等特性，目前被业界广泛用于存储设备和主机之间主要的I/O串行接口。同时，SAS设计考虑向下兼容SATA技术，通过STP协议(SATA通道协议)实现SAS控制器和SATA设备之间的互联和数据传输，具有良好的扩展性和兼容性。SAS设备之间可以通过将多个链路组成一个宽端口的方式，提高带宽性能。主机总线适配器HBA是在服务器和存储装置之间提供输入/输出(I/O)处理和物理连接的芯片。为了支持更高的传输效率，SAS标准协议引入了宽端口的概念，一个端口支持一个或者多个物理层PHY，每个单独的物理层PHY称为一个物理通道(lane)，多个具有相同物理地址的PHY组成一个宽端口。SAS控制器通过Expander(磁盘扩展器)扩展支持大规模磁盘的管理。由于宽端口提供了多个通道访问外接磁盘，提高了多通道的利用率，因此具有更快的传输速率。通过Expander可以外接多个磁盘组成阵列。例如，在图1所示的典型宽端口阵列结构中，展示了由8个PHY组成的宽端口，该宽端口允许同时最多访问8个磁盘，HBA经过Expander扩展后可以与SAS盘#0至SAS盘#7进行数据交互。

随着芯片复杂度的提升，芯片的温度控制越来越成为关系到整个系统可靠性的重大问题，一般民用芯片的工作温度在-30℃至80℃之间，因为硅材料的结温为125℃，超过此温度后器件的可靠性会指数级下降，影响芯片的使用寿命。对于HBA这类高速I/O芯片，由于负责整个服务器系统中高速数据I/O的交互，需要实时地执行大量数据传输，表面温度会更高，不仅会增加芯片的功耗，而且会使芯片可靠性显著降低，器件失效风险增大，降低芯片的使用寿命，因而需要温度管理控制系统对芯片温度进行实时监测、响应以及管理。因此，在HBA中设置Tsensor模块(Temperature Sensor温度传感器)来针对芯片工作温度进行实时监控，当芯片的温度过高超过警戒值时，Tsensor上报系统异常中断，对芯片进行整个系统降频或者强制关机操作，防止芯片因温度过热而造成器件的损坏。

然而，HBA的传统温度控制方法主要包括，当芯片工作温度超过警戒值时，Tsensor模块给HBA内部的CPU上报温度异常中断，CPU对整个芯片强制关机或重启操作，防止芯片因温度过热而造成器件的损坏。可见，传统温度控制方案存在的不足之处主要在于，首先当温度超标后整个系统直接关闭，缺乏当前传输状态监测，会导致当前宽端口的所有通道SAS传输数据中断，直接影响SAS业务传输。其次，传统的温度控制方案缺乏针对SAS控制器支持的低功耗模式的控制机制，无法实现在不影响当前SAS业务的前提下，通过精确控制进入低功耗模式来降低温度。

发明内容

本发明的目的在于一种SAS控制器的温度控制方法，以解决SAS控制器在传输过程中温度控制缺少精确性并且无法保证数据传输完整性的缺陷。

所述SAS控制器的温度控制方法包括：

S101、监测所述SAS控制器的芯片当前温度是否超过预设高阈值；

S102、当所述芯片当前温度超过所述高阈值时，从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，并降低所述第一目标物理通道的物理链路速率；

S103、当所述芯片当前温度仍然超过所述高阈值时，从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，并将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式。

优选地，所述监测所述SAS控制器的芯片当前温度，进一步包括：

在所述SAS控制器已建立SAS业务传输的情况下，启动所述SAS控制器中设置的Tsensor温度监测模块，以监测芯片当前温度。

优选地，所述从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，进一步包括：

将多个物理通道中未被降低物理链路速率的物理通道确定为第一目标物理通道。

优选地，所述从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，进一步包括：

从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定多个第一目标物理通道，依次降低所述多个第一目标物理通道的物理链路速率。

优选地，在所述降低所述第一目标物理通道的物理链路速率之后，所述方法还包括：

如果所述芯片当前温度低于所述高阈值，则方法终止，并返回步骤S101。

优选地，所述从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，进一步包括：

将多个物理通道中未被设置为低功耗休眠模式的物理通道确定为第二目标物理通道。

优选地，所述从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，进一步包括：

从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定多个第二目标物理通道，将所述多个第二目标物理通道依次设置为低功耗休眠模式。

优选地，在将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式之前，进一步包括：

检查当前传输是否完成，如果所述第二目标物理通道的当前传输正在进行，则等待传输完成后，将第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式。

优选地，在将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式之后，所述方法还包括：

如果所述芯片当前温度低于所述高阈值，则方法终止，并返回步骤S101。

优选地，在步骤S103之后，所述方法还包括：

S104、如果所述芯片当前温度低于预设低阈值，则从所述宽端口的多个物理通道中选择处于低功耗休眠模式的所述第二目标物理通道，并退出所述第二目标物理通道的低功耗休眠模式；

S105：如果所述芯片当前温度仍然低于所述低阈值，则从所述宽端口的多个物理通道中选择物理链路速率已被降低的所述第一目标物理通道，并恢复所述第一目标物理通道的物理链路速率。

相比于现有技术，本发明的SAS控制器的温度控制方法，结合当前链路所处的实际传输状态，在芯片温度超过阈值时，选择对宽端口某个lane的物理链路速率进行降频操作，或者指定某个lane进入低功耗休眠模式，在保证数据传输完整性和业务正常进行的前提下，可以更加直接、精确地对温度进行控制。该方法全程无需主机干预，简单清晰且易于实现，能够提高芯片可靠性，延长使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得对本领域技术普通人员显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下文将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下文描述中的附图是本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1示出了根据现有技术的SAS控制器内部的典型宽端口阵列结构示意图。

图2示出了根据本发明的SAS控制器的温度控制方案的宽端口结构示意图。

图3示出了根据本发明的SAS控制器的温度控制方法的流程图。

图4示出了根据本发明的自适应温度控制方法的时序图。

图5示出了根据本发明的具体实施例的芯片温度控制过程的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决上述问题，本发明提出一种SAS控制器的温度控制方案，基于通过HBA芯片内部的Tsensor模块对HBA当前传输过程中的温度进行监测，结合当前链路所处的传输状态，在芯片温度超过预设的高阈值温度时，选择对SAS控制器和PHY的某个lane执行降频操作，即降低宽端口的物理链路速率，图2表示为阶段①，或者进一步指定某个lane进入Slumber模式，其中所述Slumber模式是SAS协议中规定的一种低功耗休眠模式，在图2表示为阶段②。相应地，当芯片温度低于预设的低阈值温度时，可以指定某个lane退出Slumber模式，或者进一步对某个lane执行降频操作，使得芯片温度达到低阈值和高阈值之间的正常范围，从而达到自适应调节HBA控制器的温度的效果，使得在尽可能保证数据业务完整性的前提下，动态地对SAS控制器进行温度调节，以在SAS控制器在传输过程中提高芯片的可靠性，延长芯片的使用寿命。

图3示出了根据本发明的SAS控制器的温度控制方法的流程图。具体而言，根据本发明的SAS控制器的温度控制方法，包括：

S101、监测所述SAS控制器的芯片当前温度是否超过预设高阈值。

在SAS控制器已建立正常的SAS业务传输的情况下，启动HBA设置的Tsensor温度监测模块，以监测芯片当前温度。如上所述，通过预先设置的芯片温度低阈值和高阈值，来判断芯片当前运行状态下的温度是否正常。当芯片温度处于低阈值与高阈值之间时，确定芯片正常工作，不需要进行温度控制。

S102、当所述芯片当前温度超过预设高阈值时，从所述SAS控制器的宽端口的多个lane中确定第一目标lane，并降低所述第一目标lane的物理链路速率。

在当前温度超过高阈值时，Tsensor模块向HBA内的CPU上报温度异常中断，并开始对SAS宽端口的一部分通道进行单独降频。在优选的实施例中，可以将未被降低物理链路速率的lane作为待降频的第一目标lane。检查每一个lane是否已经降低过物理链路速率，如果没有被降低过，则可以选择作为第一目标lane。可以理解，在确定要降低物理链路速率的lane时，还可以基于其他类似的策略，例如根据每个lane的链路利用率或业务优先级等条件来选择。

此外，第一目标lane可以是一个或多个lane。即步骤S102可以迭代执行。在降低第一目标lane的物理链路速率之后，继续监测芯片当前温度，如果不再超过所述高阈值，表明降频操作能够起到温度控制的作用，则方法终止，继续返回步骤S101。反之，如果仍然超过所述高阈值，可以从所述SAS控制器的宽端口的多个lane中继续确定其他的目标lane，并降低该lane的物理链路速率。举例而言，在确定将SAS盘#0的通道lane 0降低物理链路速率之后继续监测当前温度，如果温度仍然超过高阈值，则继续从剩余lane中选择SAS盘#1的通道lane 1，依次对lane 1降低速率，直到所有lane均被降低速率。

由于各通道是彼此独立的，当芯片温度超过阈值时，对SAS宽端口的一部分通道单独降频可以不影响其他通道和系统的正常工作，可以更直接和精确地对温度进行控制。

S103、当所述芯片当前温度仍然超过所述高阈值时，从所述宽端口的多个lane中选择第二目标lane，并将所述第二目标lane设置为低功耗休眠模式。

当芯片温度进一步升高，持续超过高阈值时，可以进一步将指定宽端口中的部分lane进入低功耗休眠模式。为了保证当前传输数据的完整性，优选地，在进入低功耗休眠模式之前，可以检查当前传输是否完成。如果第二目标lane的当前传输正在进行，则等待传输完成后，再将第二目标lane设置为低功耗休眠模式。

类似地，第二目标lane可以是一个或多个lane。即步骤S103可以迭代执行。在将第二目标lane设置为低功耗休眠模式之后，继续监测芯片当前温度，如果不再超过所述高阈值，表明低功耗休眠操作能够起到温度控制的作用，则方法终止，并返回步骤S101。反之，如果仍然超过所述高阈值，可以从所述SAS控制器的宽端口的多个lane中继续确定其他的目标lane，并将该lane设置为低功耗休眠模式。其中，所述第二目标lane和所述第一目标lane可以是相同的lane，也可以是不同的lane。举例而言，在确定将SAS盘#1的通道lane 1设置为低功耗休眠模式之后继续监测当前温度，如果温度仍然超过高阈值，则从剩余lane中选择SAS盘#2的通道lane 2，继续将lane 2设置为低功耗休眠模式，以此类推，直到所有lane均被设置为低功耗休眠模式。

由于各通道是彼此独立的，当宽端口中指定lane进入低功耗模式后，其余lane正常工作，可以将后续数据交由其余未进入低功耗模式的lane来传输，从而保证了数据传输的正常进行。在保证数据传输完整性的前提下，精确控制芯片温度，提高芯片的可靠性，延长芯片的使用寿命。

由于上述步骤S102和S103均为降温操作，随着芯片温度进一步降低，可能会出现芯片温度小于预设低阈值的情况。小于预设低阈值芯片温度同样会影响芯片的正常工作，并且表明上述降温操作的效应超出了温度控制需求，也就是说并不需要对所有的lane进行降频或休眠设置，只要将芯片温度控制在高阈值以下即可满足温度需求。因此在本发明优选实施例中，在步骤S103之后，为了将温度控制在低阈值以上，当温度已经降低到高阈值以下时，可以继续执行以下操作：

S104：继续监测芯片当前温度，当所述温度小于预设低阈值时，从所述宽端口的多个lane中选择处于低功耗休眠模式的第二目标lane，并退出所述第二目标lane的低功耗休眠模式。

具体地，可以检查当前宽端口的所有lane，是否存在某个lane被设置为低功耗休眠模式。如果宽端口中仍然存在处于低功耗休眠模式的所述第二目标lane，且当前芯片温度小于低阈值时，指定第二目标lane退出低功耗休眠模式。

类似地，步骤S104可以迭代执行。继续监测温度，如果芯片温度小于低阈值，继续指定其他的目标lane退出低功耗休眠模式，重复上述步骤，直到所有lane退出低功耗休眠模式或者当前芯片温度高于低阈值。

S105：如果所述芯片当前温度仍然低于所述低阈值，则从所述宽端口的多个lane中选择物理链路速率已被降低的所述第一目标lane，并恢复所述第一目标lane的物理链路速率。

优选地，当所有lane均退出低功耗休眠模式，且当前芯片温度仍然小于低阈值时，指定当前已降低速率的lane恢复至初始物理链路速率。类似地，步骤S105可以迭代执行。即当恢复第一个lane的物理链路速率之后，继续监测温度，如果芯片温度仍然小于低阈值，则继续指定已降低速率的其他目标lane恢复初始物理链路速率，重复上述步骤，直到所有已降低速率lane均恢复到初始物理链路速率或者温度超过低阈值。

可以理解，上述温度控制方法是循环执行的，即在使温度高于低阈值之后，返回步骤S101继续监控芯片当前温度，实现过高和过低温度的自适应调节。结合图4所示的SAS控制器的温度控制时序图可以理解，Tsensor模块分别预先设置有低阈值与高阈值，当芯片温度处于低阈值与高阈值之间时，芯片正常工作。当温度超过高阈值时，Tsensor向HBA内的CPU上报温度异常中断，CPU向SAS控制器发送将逐个lane降低物理链路速率的命令。当所有lane均已降低速率，但芯片温度仍然超过高阈值时，CPU再向SAS控制器发送逐个lane进入Slumber低功耗休眠模式命令，直到温度低于高阈值，处于正常工作温度区间，即图4中的降温过程①。随着芯片温度的不断降低，当温度已经降低到预设低阈值之下时，相应地，CPU向SAS控制器发送逐个lane退出低功耗休眠模式命令，从而让休眠的lane恢复正常工作模式。当温度仍然处于低阈值之下时，CPU向SAS控制器发送逐个lane提高物理传输速率请求，以提高传输性能，直到温度高于低阈值，处于正常工作温度区间，即图4中的升温过程②。整个方案根据芯片的当前温度自适应地调节SAS控制器的传输状态。

为进一步阐明本发明的技术方案，以下结合图5来详细描述本发明具体实施例的完整温度控制过程。

100：启动温度监测模块Tsensor，并预先设置低阈值与高阈值，实时监测芯片当前运行状态下的温度；

101：SAS控制器建立正常的SAS业务传输；

102：Tsensor模块开始对芯片的温度进行监测；

103：当芯片温度超过高阈值时，检查所有lane是否已经降低过物理链路速率；

104：如果存在未被降低速率的lane，则进入降低速率设置阶段。在宽端口中确定第一个lane，降低第一个lane的物理链路速率。然后继续监测温度，如果温度仍然超过高阈值，则继续降低第二个lane的物理链路速率，依次降低速率，直到所有lane均被降低速率；

105：当所有lane均已被降低速率时，如果温度仍然超过所述高阈值，此时进入低功耗休眠设置阶段。指定宽端口的第一个lane进入低功耗休眠模式，然后继续监测温度，如果温度仍然超过高阈值，则指定第二个lane进入休眠模式，依次类推，直到当前温度低于高阈值；

106：除进入休眠模式的lane之外，其余的lane保持正常宽端口的业务传输；

107：在指定lane降频或进入低功耗休眠模式后，继续监测芯片温度，当温度小于低阈值时，检查当前宽端口所有lane是否已经退出低功耗休眠模式；

108：当宽端口中仍然有lane处于低功耗休眠模式，且当前芯片温度小于低阈值时，指定当前第一个lane退出低功耗休眠模式，继续监测温度，如果芯片温度小于低阈值，继续指定第二个lane退出低功耗休眠模式，重复上述步骤，直到所有lane退出低功耗休眠模式或者温度高于低阈值；

109：当所有lane均退出低功耗休眠模式，且当前芯片温度仍然小于低阈值时，指定当前已降低速率的第一条lane恢复至初始物理链路速率，继续监测温度，如果芯片温度仍然小于低阈值，继续指定第二条已降低速率lane恢复初始物理链路速率，重复上述步骤，直到所有已降低速率lane均恢复到初始物理链路速率或者温度超过低阈值；

110：继续执行SAS链路业务的传输，从而自动根据芯片的温度对当前SAS控制器进行动态调整，实现自适应的闭环温度控制。

从以上实施例中可以看出，本发明的SAS控制器的温度控制方法，简单清晰且易于实现，通过Tsensor模块对芯片当前传输过程中的温度进行监测，结合当前链路所处的传输状态，在芯片温度超过阈值温度时，选择对宽端口物理链路速率进行降频操作或者指定某个lane进入休眠模式，相比于现有技术的优点如下：

1)根据SAS链路当前状态，动态实时地对各个SAS模块的温度进行监控，通过对宽端口的物理链路速率降频，可以更加直接、精确地对温度进行控制。

2)根据SAS链路状态，在温度超过高阈值后，通过进入低功耗休眠模式，在保证数据传输完整性和业务正常进行的前提下，可以降低功耗，精确控制温度，提高芯片可靠性，延长使用寿命。

3)SAS控制器的温度控制方法全程无需主机干预，通过Tsensor模块与SAS控制器之间交互，自由配置高阈值与低阈值工作温度范围，自动根据芯片的温度对SAS控制器进行动态调整，实现自适应的温度控制系统。

通过仿真验证，如果单个lane的SAS控制器工作频率由12GHz降至1.5GHz，则其系统功耗可以降低约30％。当单个lane的SAS控制器由正常模式进入低功耗休眠模式后，其系统功耗可以降低约90％。可见，本发明的方案可以显著的降低功耗，从而达到控制SAS系统温度的目的。

需要说明的是，以上所示的流程图或结构图仅用于说明而非限定本发明的技术方案。本领域技术人员可以理解，在本发明基础上可以根据实际需要而上述方法流程细节等做出容易想到的任意调整，而不应将本发明限于上述示例的具体结构或参数。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其仍然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，包括：

S101、监测所述SAS控制器的芯片当前温度是否超过预设高阈值；

S102、当所述芯片当前温度超过所述高阈值时，从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，并降低所述第一目标物理通道的物理链路速率；

S103、当所述芯片当前温度仍然超过所述高阈值时，从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，并将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式。

2.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，所述监测所述SAS控制器的芯片当前温度，进一步包括：

在所述SAS控制器已建立SAS业务传输的情况下，启动所述SAS控制器中设置的Tsensor温度监测模块，以监测所述芯片当前温度。

3.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，所述从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，进一步包括：

将所述多个物理通道中未被降低物理链路速率的物理通道确定为所述第一目标物理通道。

4.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，所述从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定第一目标物理通道，进一步包括：

从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定多个第一目标物理通道，依次降低所述多个第一目标物理通道的物理链路速率。

5.根据权利要求4所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，在所述降低所述第一目标物理通道的物理链路速率之后，所述方法还包括：

如果所述芯片当前温度低于所述高阈值，则方法终止，并返回步骤S101。

6.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，所述从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，进一步包括：

将多个物理通道中未被设置为低功耗休眠模式的物理通道确定为所述第二目标物理通道。

7.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，所述从所述宽端口的多个物理通道中选择第二目标物理通道，进一步包括：

从所述SAS控制器的宽端口的多个物理通道中确定多个第二目标物理通道，将所述多个第二目标物理通道依次设置为低功耗休眠模式。

8.根据权利要求6或7所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，在将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式之前，进一步包括：

检查当前传输是否完成，如果所述第二目标物理通道的当前传输正在进行，则等待传输完成后，将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式。

9.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，在将所述第二目标物理通道设置为低功耗休眠模式之后，所述方法还包括：

如果所述芯片当前温度低于所述高阈值，则方法终止，并返回步骤S101。

10.根据权利要求1所述的SAS控制器的温度控制方法，其特征在于，在步骤S103之后，所述方法还包括：

S104、如果所述芯片当前温度低于预设低阈值，则从所述宽端口的多个物理通道中选择处于低功耗休眠模式的所述第二目标物理通道，并退出所述第二目标物理通道的低功耗休眠模式；

S105、如果所述芯片当前温度仍然低于所述低阈值，则从所述宽端口的多个物理通道中选择物理链路速率已被降低的所述第一目标物理通道，并恢复所述第一目标物理通道的物理链路速率。

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