如何设计一款让客户放心的磁盘阵列

在国内,OEM的磁盘阵列产品不少.但是在中低端市场上大多的磁盘阵列产品都是买台湾做的控制器,然后自己设计机箱.　
　　一个 SCSI 硬盘的平均故障间隔时间〈MTBF, Mean Time Between Failure〉，都在数万小时以上，在正常使用情况下，要坏掉一个硬盘已经很不容易了；在同一系统内，两个磁盘驱动器同时坏掉的机率，更是微乎其微。但是，如果把磁盘驱动器放在布满杀手的环境内，就另当别论了。
　　构建一个磁盘阵列储存系统，可靠度远比速度来的重要。因此，在设计磁盘阵列的时候,不但要选一个高性能的阵列控制器，更要慎重设计一个高可靠度的磁盘阵列柜。因为，宝贵的数据不是存在数组控制器里，而是存放在磁盘驱动器里；而磁盘驱动器又是放在磁盘阵列柜内。所以，要仔细设计一个可靠的磁盘阵列柜，来当磁盘驱动器的神盾，千万不要设计出一个磁盘驱动器杀手！
磁盘阵列柜的设计挑战
　　由于磁盘驱动器的技术以及传输接口的技术不断的发展，磁盘阵列系统的设计随时都面临新的挑战，以便符合与日俱增的要求。一个优质的磁盘阵列柜，必须在设计阶段，就要考虑到其规格必须符合更大容量、更高转速磁盘驱动器的需求，提供：
1. 稳定、高容量、容错的电源供应系统
2. 可靠、高性能、容错的冷却系统 　
3. 能够克服震动的机械结构
4. 支持SCA2 热抽换接头之被动背板 　
5. 一体成型、无主动组件之磁盘载盒 　
6. 数组柜环境监控与警示功能 　
7. 直接热抽换且方便的维护操作功能 　
8. 最佳的空间利用
以下我们就针对这些规格和功能，提供一些建议。
稳定、高容量、容错的电源供应系统
　　如果各位仔细看看磁盘驱动器的规格书，您会发现磁盘驱动器马达启动时，需要很大的启动电流〈约2A〉，约为平常读写时〈约0.66A〉的 3 倍；磁盘驱动器在 SEEK 时，需要很大的瞬间电流〈约2.1A〉，约为读写时〈约0.66A〉之 3 倍。因此，电源供应系统必须能提供足够、稳定之瞬间电流，否则会造成磁盘驱动器无法启动，甚至造成数据写入错误〈此为导致 RAID 磁盘驱动器被 RAID 控制器判定为 Down，但磁盘驱动器送回原厂测试却无故障之原因〉。当磁盘驱动器转速越来越快，SEEK 速度也越来越快时，电源供应器必须提供足够的容量，以因应将来扩充的需求。
　　 具备容错，热抽换、负载分享之双电源供应器，是不可或缺的，更重要的是，如果电源供应器发生故障，要能不必下螺丝就能热抽换电源供应〈使用螺丝起子解螺丝会造成震动及摇摆，会损害工作中之磁盘驱动器〉。
有了双电源供应器，更要具备两组电源输入，一个接到市电，一个接到 UPS。如此，无论突然断电，或 UPS 故障，都不会造成 RAID 当机。
　　好的电源供应系统，还须具备交流电压与频率自动选择及调整，以适用不同电压及频率，更重要的是，要能克服电压及频率不稳之状况。在用电尖峰时段，市电电压可能降到100伏特以下，而在非用电尖峰时段，市电电压可能升到120伏特以上，因此电源供应系统必须能够容忍这些电压变化，提供磁盘驱动器稳定的电压和电流，否则可能造成磁盘驱动器故障，甚至数据写入错误。磁盘阵列柜的电源供应系统，最好能够提供从85到260伏特无段自动调整，如此，无论插到哪种插座，市电品质如何变化，都不会影响磁盘阵列的功能。
可靠、高性能、容错的冷却系统
　　 在许多案例中，我们发现冷却系统设计不完善的磁盘阵列柜，只能装设7200转的磁盘驱动器，若使用10,000 转的磁盘驱动器，系统就会过热。现在，Seagate 已经推出15,0000转的磁盘驱动器了，如何挑选一个具备可靠、高性能、容错之冷却系统的磁盘阵列柜，就更显得重要了。
　　 一般磁盘阵列柜之设计，在每个磁盘驱动器载具上加装小风扇，整个系统再装数个大风扇，用边吸边吹的方式散热，不但散热效果不好，而且是产生磁盘驱动器故障的潜在因素：它带来的危害有以下这些：
1. 产生大量气流将粉尘吹入系统，污染磁盘驱动器及风扇本身造成故障。
2. 采用一般PC用小风扇，且数量多〈转动机械零件越多，故障机率越高〉，系统可靠度因而巨幅降低?
3. 一旦有一个小风扇故障，相关磁盘驱动器便无法获得足够散热而故障。
　　一个优质磁盘阵列柜之冷却系统的设计，必须完全符合热力学理论之全方位冷却：热传导、热对流及热辐射之三相散热方式，才能更有效率、可靠度更高：
1. 磁盘驱动器载盒必须采用黑色、高导热系数之金属〈如铝合金〉，并与载盒紧密接触固定，如此可以最快最有效地将磁盘驱动器之热能传导至整个载盒，然后以最大辐射面积与最佳辐射颜色〈黑色〉，将热能辐射至机体内空气中，再以中央系统涡轮抽风机将热空气以对流方式排出
2. 磁盘驱动器载盒不能使用风扇，及其它任何主动组件，以免本身故障而损及磁盘驱动器
3. 系统采用中央抽风排热设计，须使用两个以上之工业用涡轮抽风机〈不可用一般PC用风扇〉，以提高可靠度与排热效率。由于工业用涡轮抽风机本身可以防止轴承被粉尘污染，且抽气效率极高，可将机体内热空气抽出，并在机体内产生很大的相对低压，冷空气便可由经过精密设计之对流孔，均匀地进入机体内，达到最佳对流散热效果
4. 中央系统涡轮抽风机必须具备热抽换功能，且能够自动温控转速，以达到最佳之排热性能与能源使用效率
5. 只需一部涡轮抽风机就足以维持系统散热之最低限度。工业用涡轮抽风机之出气口面积只有一般PC用风扇1/10，因此即使有任何风扇因故停止运转，也不致影响整个系统之热对流结构
防震机械结构
　　 由于磁盘阵列的特性，当存取阵列中的数据时，阵列中所有的磁盘驱动器的磁头，都几乎在同时，往同一个方向SEEK，又几乎同时在相同的位置煞车，其惯性动量非常之大。因此造成很

恒亿科技  发表于: 2009-11-27