一 UBM概述

通過SGPIO 進(jìn)行 SAS 和 SATA 背板管理的 SCSI 機(jī)箱服務(wù) (SES) 標(biāo)準(zhǔn)于 2003 年首次推出。該規(guī)范提供主機(jī)控制 LED，并允許主機(jī)檢測(cè)槽位和已安裝驅(qū)動(dòng)器的存在，以及槽位編號(hào)方案。該規(guī)范提供了驅(qū)動(dòng)器活動(dòng)和故障指示，同時(shí)控制器可以通過協(xié)議自動(dòng)識(shí)別設(shè)備類型、分支和速度。 SGPIO 自 2006 年以來一直保持不變。此后，許多創(chuàng)新增加了背板管理的復(fù)雜性，超出了 SES 和 SGPIO 的能力。

 現(xiàn)代存儲(chǔ)產(chǎn)品包括多通道驅(qū)動(dòng)器和第三種驅(qū)動(dòng)器協(xié)議，即 NVMe。為了確保相同級(jí)別的存儲(chǔ)功能，需要更智能的背板。這種需求產(chǎn)生了通用背板管理 (UBM) 標(biāo)準(zhǔn)。

Universal Backplane Management (UBM)為主機(jī)提供了一個(gè)通用背板管理框架，以確定 SAS/SATA/PCIe 背板功能、Drive Facing Connector (DFC) 狀態(tài)和控制信息，并讀取背板的面向驅(qū)動(dòng)器的連接器(DFC)到面向主機(jī)的連接器Host Facing Connector (HFC) 的端口路徑。

 采用 UBM 標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)背板管理的兩個(gè)關(guān)鍵方面：

• 在服務(wù)器內(nèi)構(gòu)建一套完全可互換的背板，無論背板與主機(jī)的接口或背板支持的介質(zhì)如何變化。在各種存儲(chǔ)架構(gòu)中使用 UBM 是通用的，它可以避免手動(dòng)配置的復(fù)雜性和錯(cuò)誤配置的成本。

• 能夠創(chuàng)建支持驅(qū)動(dòng)器槽位內(nèi)完全可互換的存儲(chǔ)介質(zhì)類型的背板，包括在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在 NVMe 和 SAS/SATA 之間進(jìn)行切換。

二 UBM組成

UBM 可用于在單個(gè)驅(qū)動(dòng)器機(jī)架中創(chuàng)建支持所有三種協(xié)議的 SAS/SATA 背板、NVMe 背板或組合背板。 同樣，UBM 規(guī)范可用于帶有 SAS/SATA 擴(kuò)展器和 PCIe 開關(guān)的背板。UBM 使支持 UBM 的主機(jī)（例如 CPU、RAID 或 HBA 卡或其他存儲(chǔ)控制器）能夠準(zhǔn)確了解背板的功能，以及感知驅(qū)動(dòng)器類型和存在。

UBM 系統(tǒng)的組件由 FRU 和 UBM 控制器組成，它們通過 2 線接口連接到主機(jī)。

2.1 2線接口

UBM使用邊帶信號(hào)定義SAS，其他的標(biāo)準(zhǔn)定義使用2線模式。服務(wù)器主板的BMC提供到背板的2Wire主接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于背板的統(tǒng)一管理和遠(yuǎn)程控制，固件更新等功能。2Wire主接口定義 了UBM 背板管理功能和主機(jī)到背板的端口通路信息。該2Wire主接口會(huì)與背板上的UBM 控制器2Wire從接口和UBM FRU 2Wire接口互聯(lián)。UBM 控制器2Wire從接口，提供背板點(diǎn)燈功能和 DFC 狀態(tài)和控制描述符。連接到同一個(gè) 2Wire從接口的 UBM FRU 為一個(gè)NVRAM，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)格式化的IPMI FRU 。同時(shí)，為了支持PCIE設(shè)備，例如NVME SSD硬盤，該2wire接口還會(huì)連接到MUX bridge，用于2wire接口擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)同一2wire接口管理多個(gè)PCIe SSD設(shè)備。

2.2 UBM

FRU 提供將背板識(shí)別為支持 UBM 的子系統(tǒng)的方法，并通過 2 線接口連接到主機(jī)。UBM FRU 是具有 IPMI FRU 格式內(nèi)容的 256 字節(jié)只讀 NVRAM，負(fù)責(zé)上報(bào)靜態(tài)背板信息，使用單字節(jié) 2Wire 尋址。 定義主機(jī)創(chuàng)建訪問映射的端口路徑信息描述符，該訪問映射由面向驅(qū)動(dòng)器的連接器 (DFC)、端口鏈路寬度、面向主機(jī)的連接器 (HFC) 和 HFC 起始通道組成。 指定連接到 HFC 的 UBM 控制器的 2 線地址，允許存儲(chǔ)控制器訪問。

2.3 UBM控制器

• 負(fù)責(zé)管理面向驅(qū)動(dòng)器的連接器 (DFC)，通過 2 線接受預(yù)先確定的命令序列，可分為以下幾類：
  

• 控制器狀態(tài)和身份：報(bào)告命令和控制器狀態(tài)。
  

• 背板功能：反映 UBM 控制器實(shí)現(xiàn)支持的功能。

•  面向驅(qū)動(dòng)器的連接器狀態(tài)：允許 UBM 控制器報(bào)告每個(gè)面向驅(qū)動(dòng)器的連接器中“安裝了什么”的關(guān)鍵功能。

•  定義 PCIe 參考時(shí)鐘預(yù)期、PCIe 復(fù)位預(yù)期、PwrDIS 信號(hào)支持和雙端口支持。

•  背板 UBM 控制器固件更新

三 UBM操作

3.1 驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)

驅(qū)動(dòng)器類型識(shí)別是通過從驅(qū)動(dòng)器中采樣 PRSNT#、IFDET# 和 IFDET2# 引腳來執(zhí)行的。 這些引腳的值通過 DFC 狀態(tài)和控制描述符命令報(bào)告給主機(jī)。 驅(qū)動(dòng)器引腳狀態(tài)與背板映射數(shù)據(jù)結(jié)合使用，允許將適當(dāng)?shù)呐渲脩?yīng)用于連接到該驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)控制器 PHY。

3.2 端口分叉

支持從面向主機(jī)的連接器到面向驅(qū)動(dòng)器的連接器的 x4 或 x2 連接的背板可分別重新用作 x2 或 x1 背板。 這是使用端口分叉字段完成的。 當(dāng)從主機(jī)連接到背板的電纜不再直接映射，而是連接每個(gè)驅(qū)動(dòng)器只有一條鏈路時(shí)，背板將以 DFC 的寬度分為兩部分運(yùn)行。 通過使用端口分叉字段，可以在兩種配置中使用單個(gè)背板，從而減少所需的背板 SKU 數(shù)量。

3.3 LED 和電源控制

LED 和電源控制是使用 SES 陣列設(shè)備元素字段執(zhí)行的，類似于 SAS 擴(kuò)展器。 主機(jī)可以通過 UBM 控制器的 2 線接口請(qǐng)求以下操作：

• 禁用電源 燈識(shí)別
  

• LED 顯示“重建”LED 模式
  

• 顯示“失敗的陣列”LED
  

• 如果LED 閃爍模式超出了 UBM 規(guī)范的范圍，可以遵循 IBPI 規(guī)范 SFF-8489，對(duì)應(yīng)于主機(jī)與 UBM 控制器接口發(fā)出的信號(hào)。
  

3.4 復(fù)位、REFCLK 控制

FRU 通過定義以下內(nèi)容來定義背板和主機(jī)之間的狀態(tài)和控制信號(hào)接口：

• PCIe 參考時(shí)鐘預(yù)期
  

• PCIe 重置預(yù)期
  

• PwrDIS 信號(hào)支持
  

• 雙端口支持（如果適用）

3.5 通過 BP_TYPE 支持 SGPIO

BP_TYPE 信號(hào)指示背板是否支持 SGPIO 或 2 線接口。 使用信號(hào)的狀態(tài)，主機(jī)可以確定它是應(yīng)該使用 SGPIO 還是繼續(xù)進(jìn)行 UBM 發(fā)現(xiàn)。

3.6 維護(hù)

UBM 規(guī)范允許通過 UBM 控制器固件更新過程更新控制器代碼。

四 UBM實(shí)現(xiàn)示例

UBM可以實(shí)現(xiàn)HFC通過x1、x2、x4或其它lane帶寬連接多個(gè)DFC，還可以支持多個(gè)面向主機(jī)的連接器。但是，對(duì)于同一背板，UBM 控制器實(shí)現(xiàn)應(yīng)在同一背板內(nèi)提供唯一的面向主機(jī)的連接器標(biāo)識(shí)字段，指示相同的背板編號(hào)字段。 多個(gè)面向主機(jī)的連接器不應(yīng)將其 2Wire 接口與其他面向主機(jī)的連接器 2Wire 接口互連。

 下圖的 UBM 系統(tǒng)部署視圖顯示了主機(jī)（例如，適配器、PCIe 交換機(jī)、SAS 擴(kuò)展器）和背板之間的連接關(guān)系。 服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)可以只有一個(gè)背板，也可能存在多個(gè)背板。 支持直接連接主機(jī)或存儲(chǔ)控制器的 U.2 NVMe 和 SAS/SATA。每個(gè)面向主機(jī)的連接器支持兩個(gè) x4/x2/x1 U.2 NVMe 驅(qū)動(dòng)器或 4 個(gè) x1 SAS/SATA 驅(qū)動(dòng)器。UBM 控制器位于背板上，用于管理來自驅(qū)動(dòng)器的控制和狀態(tài)信號(hào)。高速電纜和邊帶 I/O 信號(hào)用于與背板通信。UBM FRU 應(yīng)在 0xAE 的固定 8 位地址上進(jìn)行 2Wire 尋址。 UBM FRU 提供主機(jī)與底板上的 UBM 控制器通信所需的 UBM 控制器 2Wire 地址。