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レクロイ・ジャパン株式会社 - Teledyne LeCroy
通信インタフェースのソリューション 物理層からプロトコル層に至る Application データストレージ トータルソリューション のご紹介 Presentation Session Transport Network Data Physical 2005年6月8日 レクロイ・ジャパン株式会社 プロダクト・マーケティング 辻 嘉樹 プロトコル・アナライザ オシロスコープ LJDN-PT-GE-0220-0001 物理層の試験 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 2 プロトコル解析 フレーム時系列表示 アイパターン ジッタ パラメータ バス効率解析 トラフィック・サマリ・レポート LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 3 物理層とプロトコル層 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 4 物理層からバイナリ・コード 波形からコマンドまで 1100001100101010101011101010010001011001 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 5 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 6 バイナリ・コードからプリミティブ プリミティブからフレーム 1100001100101010101011101010010001011001 10bコード K28.3 D21.5 D23.1 D23.1 XXXX XXXX XXXX ALIGN ALIGN XXXX XXXX SOF 8bデータ K28.3 B5 プリミティブ 37 FIS Data Data CRC EOF WTRMWTRM CONT XXXX XXXX 37 SOF LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 7 SATA FIS LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 8 SATA コマンド FIS (Frame Information Structure) は フレーム のデータ・ストラクチャ・パッケージ Register FIS は、ホスト ・コントローラのシャドー・ レジスタ・ブロックの内容 をデバイスに転送する。 Data FISは、デバイス FISは、デバイス とホスト間でペイロード の転送をする。 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 9 Serial ATA のアーキテクチャ Task File SW Interface Transport インタフェースの動作のシー ケンスを管理するタスク・ファ Link イルを翻訳 フレームの送受信を含むイン Transport タフェースの動作を管理 PHY Link シリアル信号を送受信してバ イナリ・データとの変換 PHY LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 10 インターフェイス・シグナリング/ /プリミティブ インターフェイス・シグナリング インターフェイス・シグナリング/プリミティブ データ・キャラクタ vs プリミティブ (制御キャラク タ) プリミティブ は最も単純な シグナル。デリミタ、フ レーム, ハンドシェーク、フローコントロール トランスミッションにはプリミティブとペイロードデー タが含まれる プリミティブは、K28.3 characterでプリフックス kTask file le ask Task file Task file Ta filf Data taData Da le kTask file ask file Task Task file Ta filf SYNC XRDY SOF FRAME CRC EOF WTRM SYNC SATA SATAHost HostController Controller LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 11 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 12 SATA プリミティブ フロー制御 プリミティブ 目的 ALIGN, SYNC, CONT 物理層の通信を確立し、保持する X_RDY, R_RDY フレームの送信を制御するハンドシェー ク SOF, EOF フレームの前後を規定 DMAT DMAのターミネイト PMREQ_P, PMREQ_S, PMNAK パワーマネージメント HOLD, HOLDA, RIP, R_OK フレーム送信のフロー制御 バックチャネルはフロー制御用 バッファレス ソリューションに適応させるため 長いデータ フレームにも適応させるため HOLDA HOLDA FRAME SYNC HOLDA CRC XRDY SOF FRAME EOF FRAME CRC WTRM EOF SYNC WTRM CRC SYNC EOF SYNC RRDY RIP HOLD LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 13 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 14 SAS(Serial Attached SCSI)って何? って何? SAS テクノロジは既存技術を活用 SCSI U320の後継となるインターフェイス スイッチとポイント-to-ポイント の構成をもつ – 低価格のエクスパンダ（スイッチ）にてスケーラビリテ イを確保 同一ドメイン上に16,000までのフィジカル・リンクを許容 3Gbps フル・デュプレックス・シグナリング 将来は、 6Gbps そして12Gbpsのデータ速度に 伝送距離10m長 - ドライブやキャビネット周辺のインター フェイス用途として デュアル・ポートで有用性を向上 ワールド・ワイドのネーム・アドレッシングに対応 物理層は、 SATA I & II と相互互換あり – 同一コネクタ, 同一データ・レート トランスポート層は、ファイバ・チャネル(F/C)のもの を活用 – オミット・コンプレックス、ファブリックのサポート、 ログイン 方法、等々 8b10b エンコーディングも F/C等の既存技術 SCSI コマンド・セットを継承 InfiniBandのケーブルとコネクタを外部機器接続用 として活用 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 15 SAS プロトコル WTRM LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 16 SAS エキスパンダ 4 大機能: • Serial Attached SCSI (SAS) – Serial SCSI Protocol (SSP) • シリアル・インターフェイス上のSCSI – Serial Management Protocol (SMP) – – – – コネクションの成立と終了 ソースからデストネーションに対するルーティング・フレーム SASドメインの発見と構成 SATAデバイスに対するSAS-to-SATA ブリッジ の管理 • Serial Attached SCSI ドメインのマネージメント – Serial ATA Tunneling Protocol (STP) • 拡張版Serial ATA 利点: – 1:N（多数）のコネクションにより、スケーラビリティが良い – HDDの集合体により、スループットの向上が可能 – SAS のエンド・デバイスにより、冗長性が良い。 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 17 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 18 SAS / SATA 混合環境 ポート SSP Traffic SSP & SMP Narrow port Expander(s) SAS HBA (initiator) SAS SAS SAS Drive SAS Drive Drive SAS SAS Drive Drive SAS SAS Drive Drives Drives SAS physical link(s) SATA Traffic STP& SMP SAS SAS Drive SAS Drive SATA Drive Drives Expander(s) SAS HBA (initiator) SAS physical link(s) SATA Traffic SAS HBA (initiator) SAS physical link(s) ポートは 1 あるいはそれ phy 以上の物理層を持つ。 各々のSASポートは 特 phy 有の SAS アドレスをもつ。 “wide” ポートは、同一 Wide port のSASアドレスとしてシェ アリングする。 phy 特別な ビット設定は不用。 ポート・レイヤーはワイド・ phy ポートの中で 最初に使え る物理層を使うようにルー Wide port トを単純化する。 Narrow port phy Physical link SAS address X SAS address B Wide link phy Physical link SAS address Y Wide port SAS address B phy Physical link SAS address Y SAS address B Wide link phy Physical link SAS address Y Wide port SAS address B Pure SATA Traffic SAS SAS Drive SAS Drive SATA Drive Drives Narrow link SAS address A Physical link phy phy SAS address Y Each horizontal line represents a differential signal pair LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 19 物理層コンプライアンス試験 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 20 一般試験項目 送信信号パラメータ Test Parameter Reference Number Channel Speed 6.2.2.1.1 FBaud Tui, Unit Interval 6.2.2.1.3 Ftol, Long Term Frequency Tolerance 6.2.2.1.4 Fssc, SSC frequency 6.2.2.1.5/6.3.3 SSCtol, SSC Modulation Deviation 6.2.2.1.6/6.3.3 Vcmdc, DC coupled Common Mode Voltage 6.2.2.1.7 Vcmac, AC coupled Common Mode Voltage 6.2.2.1.8 SDA-SATA SATAコンプライアンス・テスト・パッケージ LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 21 テスト・パターン 送信信号試験項目 Test Parameter Reference Number VdiffTx, Tx Differential Output Voltage 6.2.2.3.1 T2080Tx, Rise and Fall Time 6.2.2.3.3 Tskew, Tx differential skew 6.2.2.3.4 Vcmactx, Tx AC Common Mode Voltage Amp bal, Tx Amplitude Imbalance Tj Connector, Data-Data, Gen 1i/1m, 5UI 6.2.2.3.5 6.2.2.3.11/6.3 6.2.2.3.11/6.3 Tj Connector, Data-Data, Gen 1i/1m, 250 UI 6.2.2.3.11/6.3 Tj Connector, Clock-Data, Gen 2i/2m, fbaud/10 6.2.2.3.11/6.3 6.2.2.3.12/6.3 Tj Connector, Clock-Data, Gen 2i/2m, fbaud/500 6.2.2.3.12/6.3 Dj Connector, Clock-Data, Gen 2i/2m, fbaud/500 6.2.2.3.12/6.3 Dj After CIC, Clock-Data, Gen 1x/2x, fbaud/1667 4A4A D10.2 D10.2 01010101010101010101 MFTP 7878 D24.3 D24.3 11001100110011001100 LFTP 7E7E D30.3 D30.3 01111000111000011100 LBP 8B0C D11.4 D12.0 11010000100011011011 6.2.2.3.12/6.3 Dj Connector, Clock-Data, Gen 2i/2m, fbaud/10 Tj After CIC, Clock-Data, Gen 1x/2x, fbaud/1667 HFTP 6.2.2.3.10 Dj Connector, Data-Data, Gen 1i/1m, 5UI Dj Connector, Data-Data, Gen 1i/1m, 250 UI LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 22 Lone Bit 6.2.2.3.12/6.3 6.2.2.3.12/6.3 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 23 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 24 TF-SATA テスト・フィクスチャ TF TF-SATA オシロスコープの接続 TFTF-SATA Source: UNHUNH-IOL LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 25 トラフィック・ジェネレータの接続 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 26 BIST FIS Field Definitions FIS Type - Set to a value of 58h. Defines the rest of the FIS fields. F – Far End Analog (AFE) Loopback (Optional) L - Far End Retimed Loopback* Transmitter must insert additional ALIGNS R - Reserved (0) T - Far end transmit only mode A - ALIGN Bypass ( Do not Transmit Align Primitives ) (valid only in combination with T Bit) (optional behavior) S - Bypass Scrambling (valid only in combination with T Bit) (optional behavior) P - Primitive bit. (valid only in combination with the T- Bit) (optional behavior) V - Vendor Unique Test Mode. Causes all other bits to be ignored LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 27 試験の自動化 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 28 レポートの自動作成 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 29 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 30 物理層コンプライアンス試験 装置の接続 EXT OUT OOB(Out-Of-Band)信号タイミング TF-SATA 測定対象のHDD LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 31 COMINIT/RESET バースト・タイミング試験 OOB信号のタイミング OOB信号のタイミング Compliance Timing of Out of Band Signals 160bits LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 32 UI Interburst Gap Burst Length 480bits LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 33 物理層コンプライアンス試験 SSC変調解析 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 34 SSC変調解析試験 SSC変調解析試験 Serial ATA Waveform Unfiltered Track Unique LeCroy Filtered Track LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 35 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 36 SASTracer の優位性 SASTracer/Trainer Overview 動作が安定で信頼性の高い “wide” ポート アナライザ – データ送出とレコードを同一筐体に 収納 – 2 ポート レコード /1ポート ジェネレー ション – 1.5/3Gbps SAS/SATA に適合 – 業界初で、信頼性の高い “4-wide” SAS/SATA 対応アナライザ トレース表示 – 論理表示 - CATC Trace™ – 時系列表示 - Link Tracker™ / Frame Tracker™ 操作容易で強力な トリガとフィルタ機能 エキササイザ の主要な用途 – 重要なトラフィックの分離、特定のエラーあるいはデータ・パターン 1. Host あるいは Target エミュレーション 多彩なリポート機能 2. 簡単なエラーインジェクション: – トラック・プロトコル・イベント,エラーあるいはパフォーマンス 検索機能 – 使いやすい検索機能 – CRC Error / Scrambling error / ALIGN error – Code Violation / RD error / Invalid state transition 3. コンプライアンス試験 トラフィック・ジェネレータをオプションで提供 – Compliance Test Suite- 90 scripts for validating link/transport layer conformance LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 37 テスト セットアップ 例 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 38 テスト セットアップ 例 SASTracer/Trainer 3Gb Probing both sides of SATA Port Multiplier Device I 3Gb T CH 1 I T CH 2 Single link SATA Cables SATA HDD SATA Port Multiplier SATA Host Probing 4 lane SATA physical links using Gen2X signaling SAS / SATA analyzer I T 1 I T I T 3 2 I T 4 SATA Host LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 39 SATA Drives Target LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 40 Link Tracker SAS テスト ラボ におけるトレンド 4-wide portの解析が SAS用途では重要。 2台のアナライザをカス ケード接続することによ り8ch対応とし、エキス パンダの両サイド（ＨＤＤ 側とホスト側）にて、双方 向のデータ収集が可能。 SATA Internal or External 4 lane Octopus Cables Full duplex DWORDs timetime-synchronized SAS “wide” links with Expanders can dynamically use multiple “pathways” to complete a single operation Initiator (I1) sends OPEN ADDRESS SAS expander SAS initiator or expander device SAS Drives SAS external “wide” connectors SAS external “wide” connector Expander Target Port (T1) responds with AIP Expander Initiator Port (I2) sends OPEN ADDRESS SAS external “wide” connector Idle SAS initiator or expander device SAS expander Expander Initiator Port (I4) sends OPEN ADDRESS SAS End Device (T4) sends OPEN ACCEPT LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 41 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 42 SASTracer Performance Analysis テスト・スクリプトの作成 捕捉したプロトコル情報をスクリプトの変換 3 Types of Performance Reporting = “捕捉 – 再生” 機能で省力化 発見された不良現象の再現 トラヒックのカスタマイズ: – Alignバースト – アドレス – ステータス LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 43 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 44 Sample Configuration エラーの発生 SASTrainer は以下のエラーを発生させることが 可能: – – – – – – CRCエラー スクランブリング・エラー ALIGNエラー 不良コード RDエラー 不正なステータス LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 45 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 46 Infusion の概要 通信の自動化 インバンドのトラヒックに自動的に応答: プロトコルレベルでの実トラフィックの変更 – SAS と SATA 1.5/3Gbps に適合 • Set SAS_Auto_OOB = On – SAS OOBシーケンスに自動的に応答 • Set SAS_Auto_SpeedNeg = On – 転送速度のネゴシエーション・シーケンスに自動的に応答 – InFusion は２つの物理層の間に入る – パケットの欠落, エラー挿入, リンクのブレーク, 等々 • Set Auto_Align_SAS = On – 2048 DWORDごとにALIGNを自動的に送信 • Set Auto_Align_ SATA = On – 256DWORDごとにALIGNを自動的に送信 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 47 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 48 InFusion の優位性 InFusion の構成 実環境での試験 – 実「負荷」 条件でなけば発生しない不具合（問題）を発見可能 Wizardより容易に設定可能 – プログラム作成やスクリプト作成が不要 ピンポイントの試験が可能 – フィールド値の変更によって無効な余裕のあるトラフィックを作成可能 ハードウエアに依存しない • • – システムや構成に依存せずに安定に繰り返して試験可能 • 費用効果が高い サイズ: 5” x 7” x 2 ½” SATA シングル レーン コネクタ フロントパネル（コントロール） • – 魅力的な価格 ; 1.5/3Gbps SAS と SATA 対応 • 単体でも使用可能 • – パネルのＬＣＤで制御可能 • LCD (Monochrome) Selection buttons – CRC, RD あるいは 無効な（invalid）プリミティブの挿入 Error SASTracer I T 1 2 After Before I T I – ハード・リセット プリミティブ / ディスコネクト・リンク （リコネクト） T 3 Device 削除： 4 – プリミティブ 例: 破壊されたフレーム検出試験として“SOF”の削除 – フレーム, FIS – 例: Task Management Query試験として“Status Frame” の削除 Host Record traffic after Error Injection Device SASTracer SAS InFusion SAS / SATA analyzer I T I 1 T 2 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 50 バス・イベントの挿入： SAS / SATA analyzer T • トリガ In/Out ：BNC コネクタ 電源 150W AC エラー・インジェクション（注入）: SAS InFusion I (近々にUSB port にも対応の予定) • InFusion の機能 Record traffic before and after Error Injection 3Gb 10/100 Base-T インターフェース ホストと接続してあるいは単独にて も操作可能 10通のテストシナリオをメモリ可能 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 49 InFusion と Analyzerの接続例 Analyzerの接続例 • I T 3 Host After I 3Gb T 4 置き換え: – プリミティブ – 例: “ACK” を “NAK”に変更するなど。 – データ・パターン –例:パケット内のフィールド値を作り替え、無効なプロト コル条件を形成する。 Error LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 51 エクササイザ vs. エラー・インジェクタ LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 52 物理層とプロトコル層の統合ソリューション 特定のイベントでトリガ デバイス検証 – ビット単位の制御 • 基本的なエラーインジェクション • 固定あるいは繰り返し • 適合性試験 信号品質評価 詳細なタイミング計測 ジッタ評価 システム検証 – 実トラフィックの変更/破損 • システムレベルのフォルト・ リカバリ • バス条件の付加 プロトコル解析 試験トラヒックの生成 複雑なトリガ LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 53 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 54 SATracer におけるトリガの設定 SDA は SATracerからのトリガ信号を SATracerからのトリガ信号を トリガとして信号捕捉が可能 SATracer 非常に限定 された条件 のトリガを 設定するこ とが可能 オシロスコー プに対して トリガ信号 を出力可能 SDAは、 SATacerが 捕捉したプロ トコルに対応 する信号波形 を捕捉するこ とが可能 トリガ位置 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 55 パルス幅のトラック表示がコマンド部分の 判定に有効 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 56 Link Tracker を使うと、オシロスコープ の波形との時間相関が容易になる Link Tracker の表示は、時系列 であり、時間軸表示があるのでオシ ロスコープの波形との時間相関が 容易 パルス幅のトラック表示を すると、最も高いものは、5 ビット幅を有するK28.5で あり、ALIGNプリミティブで ある。その他のプリミティブ はK28.3で始まり、その中 には4ビット幅のパルスが ある。 Align ALIGN は、唯一K28.5コードを含むプリミティブであり、 K28.5は唯一5ビット連続した1または0を持つ LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 57 エラーロケータがアイマスクから逸脱したビットを特定 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 58 エラーロケータがアイマスクから逸脱したビットを特定 148番目のビットがアイマスクから逸脱してい て、その波形を表示したところ 不良判定された全てのビットが リスト表示され、その中の任意 のビットを波形表示 エラーのビットを中心として前後に表示する ビット長を次ユニ設定可能 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 59 レクロイ・ジャパン株式会社 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 60 異常原因と疑われる信号との時間相関 3番目にデータ信号とは別の信号を表示 不良ビットとの時間相関を確認 クロストークなどの原因特定に威力 LeCroy Japan Corp. May 2005 Page 61 レクロイ・ジャパン株式会社