2018/04/28

戴尔SCv2000：入门级阵列硬件设计功力

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导语

在上一篇《高密度盘柜难点：评戴尔SCv2080结构设计》中，我们介绍了5U 84盘位的高密度存储阵列，这次再来看看SCv2000。虽然在硬盘支持的结构上它没有“同门兄弟”那么多特点，但我们注意到控制器内部有很多亮点，其中就包括有特色的散热设计。

我们测试的样机——

2U 12个3.5英寸驱动器位的戴尔SCv2000

这台SCv2000里面满配了12块4TB 7.2K SAS硬盘，Constellation ES.3是来自希捷的企业级系列。

机箱后面的布局：两边是冗余电源和散热风扇模块，中间的2个控制器版本为“1G-iSCSI-4”。

小模块的大乾坤

可拆卸锂电池模块

关于SCv2000控制器面板上的布局，我们在《Flex Port：戴尔SCv2000隐藏的万兆iSCSI接口》一文中已经有过比较详细的介绍，这里就不再重复。接下来把左边标红圈位置的电池模块拔出来看看。

戴尔SCv2000控制器的电池模块，

SC系列定位中端的SCv4020设计与之类似。

点击放大图片，我们可以看到这块锂离子电池组的额定输出电压为11.1V，容量12Wh。它能够在异常断电时，维持控制器写缓存中的数据并写入到闪存永久保护。做成从面板上就可以抽出更换的形式，则能够在维护电池时无需将整个控制器离线拔出。

入门系列的豪华配置

导风罩优化气流

我们拆下了SCv2000控制器的金属盖，里面看到一个黑色塑料导风罩，以前在相同尺寸的2U SBB规范存储控制器中并不多见。它的作用比较明确，就是让大部分散热气流从位于中央的CPU散热器通过。

从上图的视角，我们还看到CPU散热器的顶部覆盖有一层浅色的“导热胶”，可以将热量扩散到大面积的金属顶盖辅助散热。这一点，笔者之前在《四路服务器进化：R930内存板瘦身、偏置CPU散热》一文中分析戴尔四路Xeon E7服务器时，借助整个底板来做内存板上的SMI-2缓冲芯片散热的情况类似，可见服务器和存储的散热设计还是有相通之处。

此外在红圈的位置，我们还观察到CPU散热器的主鳍片下面还有一排较小的鳍片。这几处加强，是否意味着SCv2000控制器的CPU功率较大以至于需要特殊设计？答案是否定的。在我们的测试环境中，2U 12盘位SCv2000在25℃左右室温下的噪声大小，只相当于一台声音略大的传统2U服务器；而配合测试的PowerEdge R630 1U服务器，轻载情况下的噪声则比塔式服务器大不了多少。这些相比5-10年前的产品应该说有明显进步，而在今天除了少数几个国际品牌的硬件，其他厂商特别是国内的整体散热设计，我觉得普遍还达不到这种水平。

两个红色箭头，标明了SCv2000控制器散热的进、出风方向。这里区别于SCv2080的是，由于结构不同，在2U机箱内，控制器的出风口位于两侧，而不是图中的顶部开孔。所以如果没有前面提到的导风罩，CPU散热器确实会被气流从两边“绕路而走”，现在的情况则可以兼顾到隔离区的各个元件。

这张照片就是SCv2000的一体化电源/散热风扇，红色箭头显示了它们怎样从控制器两侧吸风，然后将热量向后排出机箱。

这款电源的总输出功率不超过584W，包含+12V、+5V和+5Vsb三种直流电压。

控制器和一体化电源/风扇外壳上都有相应的开孔，机箱设计也要进行匹配。上图可以看到机箱内部隔板上的开孔，箭头标注了气流的方向。

点睛之笔

独特的CPU散热器

取下导风罩之后的SCv2000控制器，主板上关键的BGA芯片都可以看到了。标红圈的位置是主机接口子卡，这台阵列控制器配置的子卡为4端口1Gb（千兆）iSCSI，更多接口选择我们在前文中有过介绍。

最后，我们拆下了CPU散热器。从上图看它并不普通，在与CPU接触的一面是有一个凸起的薄型腔体，起到类似热管的作用。右边那一条增强散热排正是焊接在上面，而左边标红圈的部分，则进一步让我们联想到热管和里面流动的液体。

上面讲了这么多散热设计的东西，最终效果我们可以从戴尔SCv2000的管理界面有个大致的了解。这个截图中间我加了条红线来分隔2个控制器，每个控制器都有7个测温点，在另外一个机箱温度传感器界面中还有更多。这里给出的包括当前温度（与专业测温设备相比可能有3-5℃偏差）、正常最低/最高温度，以及警告下限/上限阈值参考。

在25℃左右环境温度和较低的风扇转速下，我们看到许多项目还是显示出了较大的温度裕量。以上图中相对接近上限的“PCIe区出口”——39/40℃为例，它对应的参考正常最高温度为51℃，而警告上限阈值是56℃。可以预测，如果环境温度上升至35-40℃，或者阵列的负载上升，自动适当提高风扇转速还是可以轻松胜任的。

测试环境

16Gb FC交换机和HBA卡

在接下来的戴尔SCv2000实际测试中，除了PowerEdge R630、R720服务器和以太网环境之外，由于后续会有FC主机接口的样机，我们还准备了FC SAN光纤通道存储网络设备。

Brocade 6505 SAN交换机

Brocade（博科）6505是一款12/24端口16Gbps FC交换机。它具备384 Gbps的端到端全双工总带宽，支持N_Port ID虚拟化（NPIV）端口模式。

与之对应的是，戴尔SCv2000前端主机连接的虚拟端口模式就需要SAN网络的NPIV支持。

虚拟端口模式——通过将多个活动端口连接到每个 Fibre Channel 或以太网交换机，提供端口和控制器冗余。在虚拟端口模式下，每个物理端口都有 WWN（全球名称），并且还分配有附加虚拟 WWN。服务器仅以虚拟 WWN 为目标。在正常情况下，所有端口均可处理 IO。如果一个端口或控制器出现故障，一个虚拟 WWN 可被移至同一容错域中的另一个物理 WWN。在排除故障和重新平衡端口后，此虚拟端口会回归至首选物理端口。

与传统模式相比，虚拟端口模式具备以下优势：

•更高的性能：由于所有端口都处于活动状态，因此可提供更多的前端带宽，而不牺牲冗余性。

•更大的冗余：端口可以单独实现故障转移，无需通过控制器实现故障转移。

•简化的 iSCSI 配置：每个故障域包含一个协调域中 iSCSI 端口查找的 iSCSI 控制端口。当服务器将该 iSCSI 端口的 IP 地址作为目标时，它会自动查找故障域中的所有端口。

由于Brocade在SAN交换机市场和技术方面长期处于领导者地位，包括戴尔在内的存储厂商都与他们建立了良好的OEM合作关系。

QLogic QLE2662 16Gbps Gen5 光纤通道适配卡

提到QLogic的16Gb FC HBA卡，大家可能首先想到的是单端口的QLE2670和双端口的QLE2672，上面这款QLE2662则是Dell OEM的型号。我们观察它们在板型、甚至散热器的形状和位置上几乎一样，同属于第5代产品，估计控制器也是同一颗——ISP8324。

QLogic QLE2662的主控芯片——ISP8324

QLogic目前在售的FC HBA应该都支持NPIV，并采用了PCI Express Gen3 x4、Gen2 x8（x8物理连接器）自适应总线接口。动态的电源管理，可确保 PCIe 主机总线链接使用最低数量的 PCIe 通道以满足所需的光纤通道带宽（不管服务器是否支持 PCIe Gen2 或 Gen3）。使用的 PCIe 通道数越低，意味着这些适配器需要的能源越少，然而同时继续保持最高级别的光纤通道性能。

上面的截图来自QLogic官方文档，其中提到Gen 5 16Gb FC HBA 2600系列的优势，包括最高120万IOPS，T10 PI传输完整性支持，高可用和端口隔离等，其中还有一项与Brocade Fabric高级特性的集成。我们知道Brocade已将自己的FC HBA卡业务并入QLogic，两家公司更加专注并达成战略合作，以达到更好的协作和产品互操作性。

上图所指的三个特性分别是：利用Brocade ClearLink (D_Port) 增强可用性和SAN诊断；自动化和简化SAN分配来实现更快的部署；改进的QoS和端到端SAN性能。