TWI525451B - 儲存系統及其資料傳輸方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種資料傳輸技術,且特別是有關於一種能夠適應性地決定資料傳輸路徑的儲存系統及其資料傳輸方法。
近年來,隨著網路與資訊服務的發展,雲端技術日漸普及。其中,對於雲端系統中之核心的伺服器而言,除了能夠提供網路儲存空間或列印等雲端服務之外,也可提供使用者分享網路環境內之各項資源。為了實現上述的功能,伺服器的儲存系統需要支援的硬碟數量日漸增加。並且,為了能夠容置更多的硬碟,儲存系統的機箱(Chassis)深度隨之加深。在此情況下,儲存系統中的抽取式儲存裝置與背板也必須透過速度更快的傳輸介面來進行穩定的資料傳輸。
以往的抽取式儲存裝置與背板之間可採用序列先進技術附件(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)傳輸介面及傳輸線來進行資料傳輸。然而,傳輸線的長度愈長將導致傳輸
訊號強度衰減得愈嚴重,因而劣化儲存系統中的訊號品質。對於上述問題,習知的作法可透過外加的驅動晶片來對傳輸訊號進行補償,但卻使成本增加並產生較大功耗。另一方面,較長的傳輸線也會導致較大的電源損失。儘管粗線徑的傳輸線可降低傳導阻抗,但也將造成成本增加。因此,如何改善儲存系統中的資料傳輸品質並增進傳輸效能,為當前的重要課題。
有鑑於此,本發明提供一種儲存系統及其資料傳輸方法,此儲存系統中的抽取式儲存裝置與背板之間具備兩種不同的連接介面,並可藉由抽取式儲存裝置與背板之間的接觸情形以適應性地決定如何利用這兩種連接介面來傳輸資料,藉以維持傳輸資料品質,提升儲存系統的穩定度,並增進傳輸效能。
本發明提出一種儲存系統。此儲存系統包括至少一個抽取式儲存裝置、背板以及處理單元。其中,各抽取式儲存裝置容置至少一個儲存元件,且各抽取式儲存裝置具有第一連接介面。背板具有第二連接介面。其中,背板與各抽取式儲存裝置透過傳輸線相互連接,且第一連接介面與第二連接介面相互連接或隔離。處理單元耦接抽取式儲存裝置與背板,偵測第一連接介面與第二連接介面的連接情形,且依據所述連接情形以決定由傳輸線及第一連接介面與第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸。
另一方面,本發明提出一種儲存系統的資料傳輸方法。
儲存系統包括至少一個抽取式儲存裝置以及背板。其中,各抽取式儲存裝置容置至少一個儲存元件,且各抽取式儲存裝置具有第一連接介面。背板具有第二連接介面。背板與各抽取式儲存裝置透過傳輸線相互連接。第一連接介面與第二連接介面相互連接或隔離。此資料傳輸方法包括偵測第一連接介面與第二連接介面的連接情形,並依據所述連接情形,決定由傳輸線及第一連接介面與第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸。
基於上述,本發明實施例所提出的儲存系統及其資料傳輸方法,可於儲存系統中的抽取式儲存裝置與背板之間具備兩種不同的連接介面,並可藉由偵測抽取式儲存裝置的第一連接介面與背板的第二連接介面為相互連接或隔離,以決定由傳輸線及第一連接介面與第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸。藉此,可藉由抽取式儲存裝置與背板之間的接觸情形以適應性地決定如何利用上述兩種傳輸路徑來傳送資料,從而維持傳輸資料品質,提升儲存系統的穩定度,並且增進傳輸效能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、300、400‧‧‧儲存系統
110、310、410‧‧‧抽取式儲存裝置
112、312、412‧‧‧第一連接介面
120、320、420‧‧‧背板
122、322、422‧‧‧第二連接介面
130、330、430‧‧‧處理單元
140、340、440‧‧‧傳輸線
150‧‧‧機箱
160‧‧‧儲存元件
314‧‧‧第一開關
324‧‧‧第二開關
414‧‧‧擴充器
424‧‧‧輸入/輸出控制器
CS1、CS2、CS‧‧‧控制信號
S210~S220、S510~S590‧‧‧步驟
圖1A是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的方塊示意圖。
圖1B是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的裝置結構圖。
圖2是依照本發明的一實施例所繪示的儲存系統的資料傳輸方法的流程圖。
圖3是依照本發明的一實施例所繪示的儲存系統的方塊示意圖。
圖4是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的方塊示意圖。
圖5是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的資料傳輸方法的流程圖。
因應容置大量儲存元件(例如,硬碟)的需求,儲存系統的機箱深度愈來愈深。若儲存系統是透過採用傳輸線的傳輸介面來傳送資料,則用以連接抽取式儲存裝置與背板的傳輸線長度也將因此而愈長。為了改善傳輸線太長造成的傳輸資料品質劣化,在本發明實施例所提出的儲存系統中,抽取式儲存裝置與背板之間具備兩種不同的連接介面,除了採用傳輸線以提供長距離的資料傳輸之外,抽取式儲存裝置與背板還可藉由連接器的直接接觸以近距離且高速地傳送資料。並且,依據抽取式儲存裝置與背板之間的接觸情形,本發明實施例可適應性地決定如何利用上述兩種連接介面進行資料傳輸,從而維持傳輸資料品質,提升儲
存系統的穩定度,並增進傳輸效能。
圖1A是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的方塊示意圖,圖1B是依照本發明一實施例所繪示的儲存系統的裝置結構圖。請參照圖1A和圖1B,儲存系統100包括至少一個抽取式儲存裝置110、背板120以及處理單元130。本實施例在圖1A中僅以單個抽取式儲存裝置110來加以說明,圖1B繪示的儲存系統100可以具有多個(例如,4個)抽取式儲存裝置110,這些抽取式儲存裝置110可以完全相同,且這些抽取式儲存裝置110的數量可依應用本實施例者的需求而適應性的調整。儲存系統100例如是機架式(Rack Mount)伺服器系統、磁碟陣列(Disc Array)系統或是資料中心(Data Center)。
抽取式儲存裝置110例如是抽取式硬碟架。抽取式硬碟架可利用滑輪相對於滑軌的滑動方式而從儲存系統100的機箱150前端被完全拉出。抽取式儲存裝置110可容置至少一個儲存元件160。儲存元件例如是硬碟,其可利用插拔的方式而設置於抽取式儲存裝置110中。
背板120與抽取式儲存裝置110透過傳輸線140相互連接。其中,當抽取式儲存裝置110從機箱150前端被完全拉出時,背板120與抽取式儲存裝置110仍透過傳輸線140而相連。其中,傳輸線140例如是透過序列先進技術附件(SATA)或串列連接SCSI(Serial Attached SCSI,SAS)等傳輸規格以進行資料傳輸。
此外,抽取式儲存裝置110具有第一連接介面112,背板
120具有第二連接介面122。其中,第一連接介面112與第二連接介面122例如是符合串列連接SCSI(Serial Attached SCSI,SAS)或是PCIe/Fiber Channel/infiniband等高速傳輸規格等彼此相同或相容之傳輸規格的連接介面,且第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形可為相互連接或相互隔離。需說明的是,在本實施例中,上述的「相互連接」指的是抽取式儲存裝置110與背板120分別利用例如符合第一連接介面112與第二連接介面122的傳輸規格之連接器,而直接連接(Docket or Mount)的情況。至於「相互隔離」則指的是其他不為前述直接連接的情況。例如,當抽取式儲存裝置110從機箱150前端被拉出時,上述連接器無法直接連接,此時,第一連接介面112與第二連接介面122為相互隔離。
值得一提的是,由於第一連接介面112與第二連接介面122是藉由直接接觸來進行資料傳輸,故可將其設計為具有較大的傳輸頻寬,以提供近距離且快速地傳送資料。至於傳輸線140的傳輸規格則可設計為較小的傳輸頻寬,對於長度較長的傳輸線140而言,藉以減輕因傳輸距離過長所造成的資料信號衰減的影響。
處理單元130耦接抽取式儲存裝置110與背板120。處理器130可以是中央處理單元(Central Processing Unit,CPU),或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific
Integrated Circuit,ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合。處理單元130可利用上述傳輸線140、第一連接介面112與第二連接介面122的連結,或是其他用以傳送控制信號的路徑,藉以偵測第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形,並適應性地決定資料傳輸路徑,從而實現本發明實施例的資料傳輸方法。
基於上述的系統架構,以下舉實施例來說明本發明實施例所提出的儲存系統的資料傳輸方法。請參照圖2,圖2是依照本發明一實施例所繪示的一種儲存系統的資料傳輸方法的流程圖,且適用於圖1A與圖1B的觸控裝置100。以下即搭配圖1A與圖1B中的各項元件來說明本方法的詳細步驟。
在步驟S210中,處理單元130偵測第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形。接著,在步驟S220中,處理單元130依據所述連接情形以決定由傳輸線140及第一連接介面112與第二連接介面122的至少其中之一進行資料傳輸。詳言之,處理單元130可依據第一連接介面112與第二連接介面122是相互連接或隔離,以決定儲存系統100是如何利用傳輸線140以及第一連接介面112與第二連接介面122來傳送資料。
在一實施例中,處理單元130可由傳輸線140以及第一連接介面112與第二連接介面122分別提供的傳輸路徑擇一以進行資料傳輸。具體而言,當第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形為相互隔離時,處理單元130可決定由傳輸線140進行資料傳輸,而當第一連接介面112與第二連接介面122相互連
接時,處理單元130則可決定由第一連接介面112與第二連接介面122進行資料傳輸。
在此以圖3進行說明。請參照圖3,儲存系統300包括抽取式儲存裝置310、背板320以及處理單元330。抽取式儲存裝置310與背板320透過傳輸線340相互連接。抽取式儲存裝置310與背板320分別具有第一連接介面312與第二連接介面322,且第一連接介面312與第二連接介面322相互連接或隔離。另外,抽取式儲存裝置310與背板320分別包括第一、第二開關314、324,用以切換儲存系統300的資料傳輸路徑為傳輸線340或第一連接介面312與第二連接介面322的連結。上述的第一、第二開關314、324例如是透過硬體或軟體的方式實現,本發明對此不限制。
基於圖3的系統架構,處理單元330可偵測第一連接介面312與第二連接介面322的連接情形為相互連接或隔離。當第一連接介面312與第二連接介面322相互隔離時,處理單元330可切換第一、第二開關314、324以選擇由傳輸線340進行資料傳輸。當第一連接介面312與第二連接介面322相互連接時,處理單元330則可切換第一、第二開關314、324以選擇由第一連接介面312與第二連接介面322的連結進行資料傳輸。
例如,處理單元330偵測並依據第一連接介面312與第二連接介面322為相互連接或隔離,以分別產生第一、第二控制信號CS1、CS2。藉由上述的第一、第二控制信號CS1、CS2,處理單元330可切換第一、第二開關314、324,從而選擇傳輸線340
或第一連接介面312與第二連接介面322的連結的其中之一作為儲存系統300的資料傳輸路徑。
除了上述擇一傳輸路徑以進行資料傳輸之外,當第一連接介面112與第二連接介面122為相互連接時,處理單元130也可同時由傳輸線以及由第一連接介面112與第二連接介面122的連結來進行資料傳輸。具體而言,在另一實施例中,當第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形為相互隔離時,處理單元130可決定由傳輸線140進行資料傳輸,而當第一連接介面112與第二連接介面122相互連接時,處理單元130則可決定由第一連接介面112與第二連接介面122和傳輸線140的組合進行資料傳輸。
以圖4的儲存系統400為例,儲存系統400包括抽取式儲存裝置410、背板420以及處理單元430。抽取式儲存裝置410與背板420透過傳輸線440相互連接。抽取式儲存裝置410與背板420分別具有第一連接介面412與第二連接介面422,且第一連接介面412與第二連接介面422相互連接或隔離。
基於圖4的系統架構,處理單元430可偵測第一連接介面412與第二連接介面422的連接情形為相互連接或隔離。當第一連接介面412與第二連接介面422相互隔離時,處理單元430決定由傳輸線440進行資料傳輸,而當第一連接介面412與第二連接介面422為相互連接時,處理單元430則可決定同時由第一連接介面412與第二連接介面422和傳輸線440來進行資料傳輸。
需說明的是,在一實施例中,當處理單元430決定由第一連接介面412與第二連接介面422和傳輸線440的組合進行資料傳輸時,處理單元430還可進一步地依據傳輸線440以及第一連接介面412與第二連接介面422的傳輸速率比例,分配由傳輸線440以及由第一連接介面412與第二連接介面422進行資料傳輸的資料量。
詳言之,處理單元430例如藉由抽取式儲存裝置410中的擴充器(Expander)414和背板420中的輸入/輸出控制器(I/O controller)424,來對各傳輸路徑的傳輸資料量進行分配。舉例而言,當傳輸線440為SAS的3G傳輸速率模式(即傳輸速率為3Gbit/s),且第一連接介面412與第二連接介面422為SAS的12G傳輸速率模式(即傳輸速率為12Gbit/s)時,處理單元430將控制信號CS分別發送至擴充器414與輸入/輸出控制器424,且控制信號CS可依據上述規格中的傳輸速率比例為1:4,而對應分配傳輸資料量。其中,藉由將具有較高傳輸速率的第一連接介面412與第二連接介面422的連結調整為傳輸較大的資料量,可提升儲存系統400的傳輸效能。應用本實施例者還可考量傳輸時的實際負載情形以對各傳輸路徑的資料量進行適應性調整。
藉此,當抽取式儲存裝置的第一連接介面與背板的第二連接介面相互連接時,儲存系統可藉由第一連接介面與第二連接介面的連結以實現高傳輸速率的近距離資料傳輸,並當第一連接介面與第二連接介面相互隔離時,也可藉由傳輸線來傳送資料,
而無須切斷抽取式儲存裝置與背板之間的資料傳輸路徑。如此一來,不僅維持傳輸資料品質,提升儲存系統的穩定度,並可增進傳輸效能。
以下以圖5的範例,並搭配圖1的儲存系統100中的各元件,詳細說明本發明實施例的儲存系統的資料傳輸方法。應用本實施例者可依實施情形而適應性地調整圖5中的各步驟。
在步驟S510中,抽取式儲存裝置110的第一連接介面112與背板120的第二連接介面122相互連接。此時,儲存系統100可具備傳輸線140以及第一連接介面112與第二連接介面122的連結所提供的兩種資料傳輸路徑。
在步驟S520中,處理單元130偵測第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形,並在步驟S530中,判斷第一連接介面112與第二連接介面122的連結是否被切斷。詳言之,當抽取式儲存裝置110自機箱中被抽出,使得第一連接介面112與第二連接介面122的連結被切斷而相互隔離時,處理單元130例如可透過通用輸入/輸出(General Purpose Input/Output,GPIO)以接收對應的遮斷信號(Interrupt)。因此,依據是否接收到上述的遮斷信號,處理單元130可判定第一連接介面112與第二連接介面122的連結是否被切斷。
當判定所述連結被切斷時,在一些實施例中,處理單元130可重複執行步驟S520、S530以再次確認所述連結是否被切斷,據以避免誤判發生。而當判定所述連結未被切斷時,則回到
步驟S520。
需說明的是,第一連接介面112與第二連接介面122可能不支援熱插拔(Hot Swap)的功能。因此,當判定第一連接介面112與第二連接介面122的連結被切斷時,為避免儲存系統100正經由第一連接介面112與第二連接介面122傳送資料而導致資料遺失,在步驟S540中,處理單元130可進一步判斷第一連接介面112與第二連接介面122是否進行資料傳輸動作。當判斷資料傳輸動作被執行時,在步驟S550中,處理單元130可對外部電路發出資料重傳信號,並使外部電路由傳輸線140進行資料傳輸。此處的外部電路例如是儲存系統100的主系統處理器。當接收到上述的資料重傳信號時,主系統處理器可將即將經由第一連接介面112與第二連接介面122的連結進行傳輸或待傳輸的資料存入佇列(Queue),並由傳輸線140重新傳輸上述的資料。
而當判斷資料傳輸動作未被執行時,進入步驟S560,處理單元130依據第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形為相互隔離,而決定由傳輸線140進行資料傳輸。
前述S510~S560的流程是第一連接介面112與第二連接介面122從相互連接轉為相互隔離時,處理單元130切斷第一連接介面112與第二連接介面122的連結及其相關動作。而對於第一連接介面112與第二連接介面122從相互隔離轉為相互連接的情況,在步驟S560~S590的流程中,處理單元130也可對應建立第一連接介面112與第二連接介面122的連結及其相關設定。
繼續圖5的流程,當第一連接介面112與第二連接介面122相互隔離時(對應步驟S560),在步驟S570中,處理單元130偵測第一連接介面112與第二連接介面122的連接情形,並在步驟S580中,判斷第一連接介面112與第二連接介面122的連結是否被建立。上述處理單元130偵測連結是否被建立的方式可類似於步驟S520與S530的實施方式,此處不再贅述。
當處理單元130判斷第一連接介面112與第二連接介面122的連結被建立時,在步驟S590中,處理單元130進行傳輸頻寬設定,並依據傳輸頻寬設定,而由第一連接介面112與第二連接介面122進行資料傳輸。具體而言,當第一連接介面112與第二連接介面122相互連接時,其可透過交握協定(Handshaking)以建立連結。處理單元130例如是依據第一連接介面122與第二連接介面122彼此相容的傳輸規格來決定適用的頻寬,藉以設定第一連接介面112與第二連接介面122的連結以作為傳輸線140之外的另一資料傳輸路徑。
綜上所述,本發明實施例所提出的儲存系統及其資料傳輸方法,可於儲存系統中的抽取式儲存裝置與背板之間具備兩種不同的連接介面,並可藉由偵測抽取式儲存裝置的第一連接介面與背板的第二連接介面為相互連接或隔離,以決定由傳輸線及第一連接介面與第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸。藉此,可藉由抽取式儲存裝置與背板之間的接觸情形以適應性地決定如何利用上述兩種傳輸路徑來傳送資料,從而維持傳輸資料品
質,提升儲存系統的穩定度,並且增進傳輸效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧儲存系統
110‧‧‧抽取式儲存裝置
112‧‧‧第一連接介面
120‧‧‧背板
122‧‧‧第二連接介面
130‧‧‧處理單元
140‧‧‧傳輸線
Claims (11)
- 一種儲存系統,包括:至少一抽取式儲存裝置,其中各該至少一抽取式儲存裝置容置至少一儲存元件,且各該至少一抽取式儲存裝置具有一第一連接介面;一背板,具有一第二連接介面,其中該背板與各該至少一抽取式儲存裝置透過一傳輸線相互連接,且該第一連接介面與該第二連接介面相互連接或隔離:以及一處理單元,耦接該至少一抽取式儲存裝置與該背板,偵測該第一連接介面與該第二連接介面的一連接情形,且依據該連接情形以決定由該傳輸線及該第一連接介面與該第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸,其中當決定由該第一連接介面與該第二連接介面和該傳輸線的組合進行資料傳輸時,該處理單元依據該傳輸線以及該第一連接介面與該第二連接介面的一傳輸速率比例,分配由該傳輸線以及由該第一連接介面與該第二連接介面進行資料傳輸的資料量。
- 如申請專利範圍第1項所述的儲存系統,其中當該第一連接介面與該第二連接介面相互隔離時,該處理單元決定由該傳輸線進行資料傳輸,且當該第一連接介面與該第二連接介面相互連接時,該處理單元決定由該第一連接介面與該第二連接介面或該第一連接介面與該第二連接介面和該傳輸線的組合進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第1項所述的儲存系統,其中當判斷該第一連接介面與該第二連接介面的連結被切斷時,該處理單元更判斷該第一連接介面與該第二連接介面是否進行一資料傳輸動作,並依據判斷該資料傳輸動作是否被執行,發出一資料重傳信號至一外部電路,並使該外部電路由該傳輸線進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第3項所述的儲存系統,其中當判斷該資料傳輸動作被執行時,該處理單元發出該資料重傳信號至該外部電路,並使該外部電路由該傳輸線進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第1項所述的儲存系統,其中當判斷該第一連接介面與該第二連接介面的連結被建立時,該處理單元更進行一傳輸頻寬設定,並依據該傳輸頻寬設定,以由該第一連接介面與該第二連接介面進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第1項所述的儲存系統,其中各該至少一抽取式儲存裝置與該背板分別包括一第一、第二開關,其中當該第一連接介面與該第二連接介面相互隔離時,該處理單元切換該第一、第二開關以選擇由該傳輸線進行資料傳輸,當該第一連接介面與該第二連接介面相互連接時,該處理單元切換該第一、第二開關以選擇由該第一連接介面與該第二連接介面進行資料傳輸。
- 一種儲存系統的資料傳輸方法,該儲存系統包括至少一抽取式儲存裝置以及一背板,其中各該至少一抽取式儲存裝置容置至少一儲存元件,且各該至少一抽取式儲存裝置具有一第一連接 介面,該背板具有一第二連接介面,該背板與各該至少一抽取式儲存裝置透過一傳輸線相互連接,該第一連接介面與該第二連接介面相互連接或隔離,且該資料傳輸方法包括:偵測該第一連接介面與該第二連接介面的一連接情形;以及依據該連接情形,決定由該傳輸線及該第一連接介面與該第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸,其中依據該連接情形,決定由該傳輸線及該第一連接介面與該第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸的步驟包括:當決定由該第一連接介面與該第二連接介面和該傳輸線的組合進行資料傳輸時,依據該傳輸線以及該第一連接介面與該第二連接介面的一傳輸速率比例,分配由該傳輸線以及由該第一連接介面與該第二連接介面進行資料傳輸的資料量。
- 如申請專利範圍第7項所述的儲存系統的資料傳輸方法,其中依據該連接情形,決定由該傳輸線及該第一連接介面與該第二連接介面的至少其中之一進行資料傳輸的步驟包括:當該第一連接介面與該第二連接介面相互隔離時,決定由該傳輸線進行資料傳輸;以及當該第一連接介面與該第二連接介面相互連接時,決定由該第一連接介面與該第二連接介面或該第一連接介面與該第二連接介面和該傳輸線的組合進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第7項所述的儲存系統的資料傳輸方法,更包括: 當判斷該第一連接介面與該第二連接介面的連結被切斷時,判斷該第一連接介面與該第二連接介面是否進行一資料傳輸動作;以及依據判斷該資料傳輸動作是否被執行,發出一資料重傳信號至一外部電路,並使該外部電路由該傳輸線進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第9項所述的儲存系統的資料傳輸方法,其中依據判斷該資料傳輸動作是否執行,發出該資料重傳信號至該外部電路,並使該外部電路由該傳輸線進行資料傳輸的步驟包括:當判斷該資料傳輸動作被執行時,發出該資料重傳信號至該外部電路,並使該外部電路由該傳輸線進行資料傳輸。
- 如申請專利範圍第7項所述的儲存系統的資料傳輸方法,更包括:當判斷該第一連接介面與該第二連接介面的連結被建立時,進行一傳輸頻寬設定;以及依據該傳輸頻寬設定,以由該第一連接介面與該第二連接介面進行資料傳輸。
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