CN101540685B - 一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，所述存储刀片包括输入输出处理器模块、输入输出控制模块、磁盘驱动器模块、存储管理模块、容灾备份模块；本发明在带宽方面的传输性能大大提高；相对于其他网络存储技术(如Infiniband)成本低廉；并具有稳定性、可升级性以及可扩展性；PCIExpress利用了现有的系统基础架构而不需要做任何改变。
Description
技术领域
本发明涉及PCIe交换和网络存储领域，具体地说是涉及一种用于刀片服务器的PCIe(全称PCI Express)共享存储刀片。
背景技术
刀片服务器是将一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、网络连接等整合在一块单独的主板上。如果将多个刀片服务器插入一个共享机箱中，那么该机架或者机柜的基础设施就能够共用，例如电源、冷却设备、网络交换机和硬布线等，同时具有冗余特性。限于其高集成、高密度的特点，一般刀片服务器需外接独立的存储系统。存储刀片是为了解决目前刀片式服务器存储容量不足出现的一种新式存储扩展方式。存储刀片将独立的计算资源和存储资源用松耦合的方式集成在同一个系统中，为计算刀片提供存储容量的扩展，满足高性能存储应用需求，同时能降低成本，为管理维护带来方便。在刀片服务器中，计算刀片和存储刀片处于同等地位，可以和计算刀片一样，灵活扩展。
随着待存储的数据量不断增大及刀片服务器在应用上的不断普及，人们对存储刀片的传输速度、制造成本及稳定性、可扩展性，兼容性都提出了更高的要求。
发明内容
本发明提供一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，所述共享存储刀片充分发挥系统集成的优势，为计算刀片提供大容量、高带宽、低延时的存储设备，满足高性能存储需求，并具备良好的扩展性，在不需要添加任何外部设备情况下，存储容量可以根据应用动态灵活扩展；由于存储资源和计算资源集成在同一个服务器系统下，为服务器系统的管理和维护带来极大的方便；存储刀片与外置存储器相比具有更优的性价比。
为实现本发明目的，本发明提供一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，所述存储刀片包括输入输出处理器模块、输入输出控制模块、磁盘驱动器模块及存储管理模块；所述输入输出处理器模块对外提供PCI Express存储共享服务，对刀片内部进行阵列管理，分别与输入输出控制模块、存储管理模块连接；所述输入输出控制模块主要进行磁盘控制，与磁盘驱动器模块连接，对磁盘进行读写操作；所述磁盘驱动器模块可扩展插入多个磁盘，并支持刀片磁盘热插拔；所述存储管理模块连接至所述输入输出处理器模块，对系统状态进行配置与检测；所述存储管理模块进一步包含存储刀片系统配置接口和存储刀片系统监测控制端口。
本发明提供的优选技术方案为，所述存储刀片系统配置接口在用户使用存储刀片时，对存储系统参数进行配置，包括卷管理、LUN映射。所述存储刀片系统监测控制端口实时监测系统温度、进行故障检测。
本发明提供的另一优选技术方案为，所述存储管理模块的管理接口支持网络服务器、串口的管理方式。
本发明提供的再一优选技术方案为，所述存储刀片进一步包含容灾备份模块，所述容灾备份模块在主电源发生故障时启动。
采用这样的设计，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)高传输性能：在带宽方面，最初单链路速率有2.5Gb/s，PCI-E 2.0速率已经被提升到5Gb/s；
(2)低成本：PCI-E共享存储相对于其他网络存储技术(如Infiniband)成本低；
(3)具有稳定性、可升级性以及可扩展性：PCI Express技术可以支持未来至少10年的应用和技术，提供了诸如电源管理、QoS、Hot Attache/Detach、RAS等高级特性和性能支持；
(5)高兼容性：PCI Express利用了现有的操作系统基础架构而不需要做任何改变。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细地说明。
图1是本发明一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片在刀片服务器集群中的整体配置图；
图2是本发明一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片与计算刀片的共享协议层次图；
图3是本发明一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片的内部结构图；
图4是本发明一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片在一具体实施方式中的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，与若干计算刀片共同组成一个刀片服务器系统，计算刀片和计算刀片之间可以通过PCI Express全交换进行数据交换，多个计算刀片可以共享同一个刀片，同一个存储刀片可以被多个计算刀片共享。基于PCI Express全交换存储共享的关键是主机端和设备端软件，图2是PCI Express全交换主机(Host)端和设备(Device)端的软件层次协议栈。实际应用中，计算刀片位于主机端，存储刀片位于设备端，两端的物理层(physic layer)、数据链路层(data link layer)、传输服务层(transport service layer)和信息帧服务层(message frame service layer)均为同构，整个数据的发起和响应，需要双方协作。
如图3所示，本发明提供一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，所述存储刀片包括输入输出处理器模块302、输入输出控制模块304、磁盘驱动器模块306及存储管理模块308；所述输入输出处理器模块302对外提供PCI Express存储共享服务，对刀片内部进行阵列管理，分别与输入输出控制模块304、存储管理模块308连接；所述输入输出控制模块304主要进行磁盘控制，与磁盘驱动器模块306连接，对磁盘驱动器模块306进行读写操作；所述磁盘驱动器模块306可扩展插入多个磁盘，并支持刀片磁盘的热插拔；所述存储管理模块308连接至所述输入输出处理器模块302，对系统状态进行配置与检测。
如图4所示，本发明一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片在一具体实施方式中，所述存储刀片包括输入输出处理器模块402、输入输出控制模块404、磁盘驱动器模块406、存储管理模块408、容灾备份模块410；在本实施例中，所述输入输出处理器模块402支持PCI-E接口协议，对外提供PCI Express存储共享服务，对刀片内部进行阵列管理，分别与输入输出控制模块404、存储管理模块408连接，可以分担PCI Express存储共享设备端的软件负载。
所述输入输出控制模块404主要进行磁盘控制，与磁盘驱动器模块406连接，对磁盘驱动器模块406进行读写操作；所述磁盘驱动器模块406可扩展插入多个磁盘，并支持刀片磁盘的热插拔，在本实施例中，所述磁盘驱动器模块406进一步包含SAS扩展器，每一SAS扩展器支持插入6块磁盘，实现盘阵容量扩展；本实施例中所述磁盘412可以采用SCSI(SCSI即Small Computer SystemInterface小型计算机系统接口)硬盘。
所述存储管理模块408连接至所述输入输出处理器模块402，对系统状态进行配置与检测；所述存储管理模块408进一步包含存储刀片系统配置接口411和存储刀片系统监测控制端口412。所述存储刀片系统配置接口411在用户使用存储刀片时，对存储系统参数进行配置，包括卷管理、LUN映射。所述存储刀片系统监测控制端口412实时监测系统温度、进行故障检测。所述存储管理模块的管理接口支持网络服务器、串口的管理方式。
所述容灾备份模块410在主电源发生故障时启动，支持电源的后备容灾。
采用以上技术方案，本发明在带宽方面的传输性能大大提高；相对于其他网络存储技术(如Infiniband)成本低廉；并具有稳定性、可升级性以及可扩展性；PCI Express利用了现有的系统基础架构而不需要做任何改变。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种用于刀片服务器的PCIe共享存储刀片，其特征在于，所述存储刀片包括输入输出处理器模块、输入输出控制模块、磁盘驱动器模块及存储管理模块；所述输入输出处理器模块对外提供PCI Express存储共享服务，对刀片内部进行阵列管理，分别与输入输出控制模块、存储管理模块连接；所述输入输出控制模块主要进行磁盘控制，与磁盘驱动器模块连接，对磁盘驱动器模块进行读写操作；所述磁盘驱动器模块可扩展插入多个磁盘，并支持刀片磁盘热插拔；所述存储管理模块连接至所述输入输出处理器模块，对系统状态进行配置与检测；所述存储管理模块进一步包含存储刀片系统配置接口和存储刀片系统监测控制端口；所述存储刀片系统配置接口在用户使用存储刀片时，对存储系统参数进行配置，包括卷管理、LUN映射；
所述存储刀片系统监测控制端口实时监测系统温度、进行故障检测；
所述存储管理模块的管理接口支持网络服务器、串口的管理方式；
所述存储刀片进一步包含容灾备份模块，所述容灾备份模块在主电源发生故障时启动。
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