CN102955674B

CN102955674B - 具有可侧部访问驱动器拖运器中的存储设备的装置与系统

Info

Publication number: CN102955674B
Application number: CN201110371719.2A
Authority: CN
Inventors: M·辛萨托; M·H·艾尔-巴塔尔; R·E·斯塔伯斯; J·M·斯图尔萨茨; J·R·克洛普纳
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: EP2562616A2; KR101277005B1; US20130050955A1; CN102955674A; JP2013045440A; TW201311118A; US9019708B2; KR20130023013A

Abstract

本发明涉及具有可侧部访问驱动器拖运器中的存储设备的装置与系统。公开了用于从安装在存储装置封装(102)中的拖运器(104)的侧面对存储设备(106)进行改进的访问的装置与系统。实施方式提供了用于存储装置封装中的拖运器的装置与系统，当拖运器向前滑出其封装时，所述装置与系统提供了对拖运器任何一侧上的存储设备(106)的通路。多个拖运器可以装在单个封装中，以便允许对封装中的一部分存储设备进行访问，由此减少在封装靠近支架顶部安装情况下支架不稳的问题。

Description

具有可侧部访问驱动器拖运器中的存储设备的装置与系统

技术领域

本发明总体上涉及存储系统，更具体而言，涉及在可侧部访问拖运器布置中用于热插拔存储设备的安装和封装的方法与装置。

背景技术

存储系统，尤其是较大的存储系统，常常使用在支架/柜体中安装的封装，每个封装都为多个存储设备(例如，旋转磁或光盘驱动器及固态驱动器)提供电力、冷却及各种其它常用的资源。在大型存储系统中，在一个高的支架中可能存在几个这种封装而且有可能有几个这种支架。

在高度可靠的存储系统(例如，RAID存储系统)中，存储设备可以“热插拔”，即在带电的情况下插入和除去，是一个重要的方面。在这种系统中，单个故障的存储设备在用工作正常的设备替换该故障的设备并且该故障的设备的数据在替换设备上重新建立之前，不导致存储系统的系统故障，而仅仅是稍微降低系统的性能。因此，故障的设备和替换设备被“热插拔”，使得在修正故障的时候存储系统基本上继续正常运行。为了实现对容纳在封装中的存储设备的热插拔，封装可以从支架拉出来(例如，在滑轨上向前滑动)，以便允许用户打开封装并交换故障的存储设备(所有这些都是在封装和封装中的存储设备带电的情况下执行的)。在用工作正常的设备热交换故障的存储设备之后，封装可以关闭并滑动回到支架中，所有这些同样是在封装中的存储设备带电而且存储设备继续运行的情况下实现的。

在许多大型存储系统中，支架安装的封装可以到达相当的高度，以便在可用的地面空间中提供期望等级的存储密度。有些封装提供从封装前面(面向该存储系统的管理用户的前部)对所有存储设备的通路。但是，这种封装提供非常有限的存储密度，因为只有封装中沿该封装前部放置的存储设备可以让管理员访问，进行热插拔。

为了增加较大存储系统中的存储密度，大多数现今的封装提供从封装结构的顶部对更大量存储设备的通路。在这种更高密度的封装中，管理用户通过把封装从其支架滑动出来并访问封装的顶部来实现存储设备的“热插拔”。为了替换故障的存储设备(或者为了执行其它管理服务)，封装从安装其的支架向外滑动，封装的顶盖被除去或者以其它方式打开，并且通过访问封装打开的顶部用替换设备热交换故障的存储设备。

用于安装封装的一些支架会相当高。访问封装的顶部(即，热插拔故障的存储设备)对于管理用户来说最多会是麻烦的。在一些极端的情况下，可能需要梯子、凳子或者其它帮助来从封装打开的顶侧到达封装中，来替换故障的设备(或者执行其它服务)。或者，系统设计人员可能需要所有高密度的存储封装都位于支架/柜体较低的部分，这仅仅是为了管理用户避免上述问题，这样就限制了占用给定地面空间的存储装置的密度。此外，当靠近支架顶部安装的封装从支架向前拉出时(向外延伸，以便允许管理员在利用或者不利用梯子或凳子的情况下访问)，由于显著的重量从支架靠近顶部的位置向前延伸，支架会变得不稳。为了减少这种问题，在支架中安装得较高的封装会被限定成较低密度的存储设备，或者支架会设计成具有配重或延伸脚，以便支持在顶部附近安装的较高的重量。

因此，在使得访问封装中的存储设备(例如，为了热插拔或者其它管理功能)的管理用户容易使用的同时在封装中提供高存储密度是一个持续的挑战。

发明内容

通过提供用于存储装置封装中的拖运器的装置和系统，该装置和系统在拖运器向前滑出其封装时提供对拖运器任何一侧上存储设备的通路，本发明解决了以上和其它问题，由此推进了有用技术的状态。多个拖运器可以装在单个封装中，以便允许对封装中的一部分存储设备进行访问，由此减少了在封装靠近支架顶部安装的情况下支架不稳的问题。

在其一方面，提供了用于存储系统封装中的存储设备的装置。在另一方面，提供了具有这种封装和装置的存储系统。具有前侧开口的封装允许装置插入到该封装中以及从该封装除去。该装置包括基本上是平面的底板印制电路组件(PCA)。底板PCA具有与第二侧共面的第一侧，其中所述第一侧和第二侧基本上与底板PCA的前沿正交。当底板PCA的前沿处于基本上垂直的朝向时，底板PCA适于滑到封装的前侧开口中。该装置还包括与所述第一侧耦合的第一多个连接器，其中所述第一多个连接器中的每个连接器都适于接纳存储设备的匹配连接器，以便把PCA底板通信耦合到该存储设备。该装置还包括与底板PCA后沿耦合的后连接器，其中该后连接器与所述第一多个连接器通信耦合，并且其中该后连接器适于将所述第一多个连接器中的每一个与装置外部的电路通信耦合。当装置从封装的前侧开口向前滑动朝外延伸时，存储设备可以与所述第一多个电子连接器中的任何一个耦合和/或去耦。在本发明的其它方面，装置的两侧都可以具有与后连接器耦合的多个连接器，以便允许存储设备与底板PCA的任何一侧上的连接器耦合。

附图说明

图1是根据本发明的特征及其各方面的、具有多个封装的示例存储系统的框图，其中在每个封装中都具有一个或多个拖运器。

图2和3是显示从其封装除去的图1示例拖运器的透视图的框图。

图4是图1至3的拖运器的底板印制电路组件部分的示例实施方式的框图。

图5和6是描述图1至4的底板印制电路组件的示例实施方式的框图，其中连接器放置成减少底板印制电路组件两侧上连接器的物理重叠。

具体实施方式

图1是包括多个封装102的示例存储系统100(例如，适于安装存储装置封装及系统其它部件的“支架”)的框图。每个封装102适于容纳通过各自的拖运器104通信耦合的多个存储设备106，用于与适当的存储控制器和/或主机系统通信。每个存储设备106可以是任何适当的大容量存储设备，包括例如旋转磁或光盘驱动器、固态驱动器，等等。每个存储设备可以利用多种众所周知、商业上可以获得的通信介质和协议中任何一种通信耦合，所述协议包括例如串行连接SCSI(SAS)、串行高级技术附件(SATA)、并行SCSI或者ATA，等等。每个封装102都包括一个或多个拖运器。每个拖运器104适于接纳多个存储设备106。

每个封装102的每个拖运器104适于从其各自封装的前开口滑出来并由此从该拖运器的右和/或左侧(从系统100的前面看该系统100)提供对与该拖运器耦合的每个存储设备106的通路。相比之下，现有的封装设计仅对在封装前开口处访问的有限数量的存储设备提供通路，或者通过封装的顶部开口提供对更大量存储设备的通路。当封装位于存储系统支架的高处时，这种顶部开口封装是很难访问的。如此，与现有的封装设计相比，更高密度的存储设备106可以耦合在封装102中，并且，当拖运器向前滑出封装的前开口时，所有存储设备106都很容易从拖运器104的左侧和右侧访问，而不管封装安装在存储系统中的高度。

本领域普通技术人员将理解，每个封装102都可以包括覆盖前开口的前盖(例如，为了美观和/或控制冷却气流)。这种前盖可以是可除去的或者可被铰接，以便允许访问封在封装102中的拖运器104。如图1中所示，为了本讨论的简化和简洁，任何这种盖子都除去了。

本领域普通技术人员将很容易认识到，任何数量的这种封装102都可以安装在存储系统100中，并且每个封装都可以包括任何数量的拖运器104，每个拖运器104适于接纳任何数量的存储设备106。

图2是提供一个拖运器104的附加示例细节的框图。图2是显示从其封装102除去的拖运器104的透视顶视图的框图。拖运器104包括适于接纳多个存储设备106的底板印制电路组件(PCA)200。底板PCA 200将多个存储设备106中的每一个与一个或多个后连接器208通信耦合，而所述一个或多个后连接器208又将所述存储设备与存储系统的其它部件(例如，存储控制器和/或主机系统)耦合。后连接器208可以是仅仅把电信号从多个存储设备106延伸到系统的控制部件(例如，系统100的其它部件和/或主机系统)的简单无源部件。在一些示例实施方式中，后连接器208可以包括有源部件，以将来自多个存储设备106的电信号转换成另一种通信介质和协议。例如，存储设备106可以是SATA存储设备，而后连接器208可以转换信号，以在SAS通信介质和协议上发送。或者，例如，SAS存储设备106可以通过后连接器208耦合，使得信号被转换成光纤通道(FC)介质和协议。由后连接器208进行的多种其它可能的转换对本领域普通技术人员将是很显然的。底板PCA 200是具有与底板PCA 200的前沿基本上正交的第一侧和第二侧的基本平面部件。第一侧包括多个连接器(未示出)，每个连接器适于接纳来自对应的存储设备106的匹配的连接器。在一些实施方式中，保持架(cage)202.1对存储设备106的插入和除去提供引导和支撑。如此，保持架202.1把每个存储设备106约束到适当的位置，以便与底板PCA 200第一侧上的对应连接器匹配。

保持架202.1适于与底板PCA 200的右侧(第一侧)耦合，以便引导、定位并约束存储设备106，以便使其插入并与第一侧上的连接器匹配。保持架202.1可以通过任何合适的手段(可拆卸地或者以别的方式)附接到底板PCA 200。在一些实施方式中，拖运器104包括附接到底板PCA 200的第二侧的第二保持架202.2。底板PCA 200的第二侧也包括多个连接器(未示出)，每个连接器适于接纳来自对应的存储设备106的匹配的连接器。保持架202.2(如同保持架202.1)引导、定位并约束存储设备106，以便使其与底板PCA 200第二侧上的连接器匹配。保持架202.2(如同保持架202.1)可以通过任何合适的手段(可拆卸地或者以别的方式)附接到底板PCA 200。

当存储设备106插入到保持架中并与对应的连接器耦合时，保持架202.1和202.2中的孔204.1和204.2分别使空气可以通过保持架并绕存储设备106流动。可以采用合适的风扇(未示出)或者其它手段与拖运器和/或封装结合地通过孔204.1和204.2提供任何需要的气流。

滑动部件206(可拆卸地或者以别的方式)附接到拖运器104，以便允许拖运器104向前滑出放置该拖运器的封装的前开口。在一种示例实施方式中，滑动部件206可以(可拆卸地或者以别的方式)在底板PCA 200的任何一侧上附接到保持架202.1和202.2。在其它示例实施方式中(未示出)，单个滑动部件可以(可拆卸地或者以别的方式)直接附接到底板PCA 200。滑动部件可以是与拖运器104以及与存储系统的对应部件(即，封装或支架中允许滑动部件206及附接的拖运器104向前滑动出其封装的前开口的元件)关联的任何合适的滑动结构。

拖运器104的一个或多个后连接器208用来把底板PCA 200(及其所附接的多个连接器和匹配的存储设备)耦合到存储控制器和/或主机系统。带状电缆、电缆链、无线耦合及其它允许信号发送介质延伸的通信耦合手段都可以用来耦合后连接器208与存储控制器和/或主机系统，使得当拖运器104在其封装中向前滑动时(以便允许访问存储设备106)，所有信号连接都可以保持有效。如此，当拖运器104向前滑动并且在通电的同时，存储设备106可以被用户从底板PCA 200的第一侧或者第二侧访问(例如，与现有的封装设计相比，存储设备106的热插拔会更容易地实现)。

图3是显示从其封装102除去的拖运器104的透视底视图的框图。与图2相比，图3示出了允许附接到底板PCA 200的存储设备106与外部存储控制器和/或主机系统的冗余耦合的一对后连接器208。另外，附加的孔204.1和204.2可以分别在保持架202.1和202.2的后侧存在，进一步增强通过保持架围绕存储设备106的气流。

图4是提供底板PCA 200第一侧的示例附加细节的图，除去了其保持架和存储设备。多个连接器400布置在第一侧上，每个连接器适于与存储设备的对应连接器匹配。每个连接器400可以是适于期望的通信介质和协议的任何合适的连接器，包括例如SAS连接器、SATA连接器和FC连接器。信号迹线402适当地布置在底板PCA 200上，以便把每个连接器400与每个后连接器208耦合。如图4中所示，一些示例实施方式可以提供通过迹线402与每个连接器400耦合的多个(即，冗余的)后连接器208。在高可靠性存储应用中，这种冗余耦合可能是优选的。应理解，如图4中所示的迹线402仅仅是暗示每个连接器和一个或多个后连接器中每一个之间的耦合。底板PCA 200上的这种信号迹线的实际设计与路线确定是众所周知的设计选择问题。例如，许多PCA设计提供多层衬底板，使得迹线可以沿多层中的任何一层确定路线。此外，如上面所指出的，在底板PCA 200的第一侧和第二侧都包括多个连接器400的情况下，适当的信号迹线402还把底板PCA 200的第二侧上的每个连接器与一个或多个后连接器中的每一个耦合到一起。

图5和图6是显示用于在底板PCA 200上定位与布局连接器400的两个示例实施方式的图。在底板PCA 200的第一和第二侧都具有多个用于与存储设备106耦合的连接器400的情况下，连接器400可以设置到底板PCA 200上，以避免或者减少在PCA任何一侧上连接器的物理重叠。这种重叠可能对底板PCA 200的制造提出不期望的挑战。在图5的一种示例实施方式中，底板PCA 200是从其前沿查看的，并且示出了在底板PCA 200相对的侧上垂直交错的多个连接器400。在图5的示例实施方式中，第二侧(如图所示，左侧)上的连接器400(及由此还有存储设备106)可以设置得比第一侧(如图所示，右侧)上的连接器400(及由此还有存储设备106)稍高。在底板PCA 200每一侧上的多个连接器400的这种布置减少了多个连接器400的物理重叠的问题。图6示出了第二种示例实施方式，其中，与图5相比，底板PCA 200的任何一侧上的多个连接器400以不同的样式交错。在图6的配置中，底板PCA 200的第二侧上的多个连接器400相对于底板PCA 200的第一侧上的多个连接器以与图5不同的样式交错。不同于图5的配置，第二侧(如图所示，左侧)上的连接器400(及由此还有存储设备106)相对于与第一侧(如图所示，右侧)上的连接器400耦合的连接器400(及由此还有存储设备106)的朝向上下翻转(即，反转)。在这种配置中，与图5的配置相比，存储设备在底板PCA 200的两侧设置到对称的高度。这种对称性对于方便制造和/或对于拖运器104减小的高度尺寸会是有利的。作为设计选择问题，底板PCA 200的任何一侧上的多个连接器400的其它配置对于特定应用可能是有利的。

尽管本发明已经在附图和以上描述中进行了说明和描述，但是这种说明和描述本质上应当被看作是示例性的而不是约束性的。示出并描述了本发明的一种实施方式及其轻微变体。期望对属于本发明主旨范围内的所有改变与修改进行保护。本领域技术人员将认识到，以上所述实施方式的变体落在本发明的范围内。因此，本发明不限于以上所讨论的具体示例和说明，本发明只通过以下权利要求及其等价物来限定。

Claims

1.一种存储系统(100)，其特征在于，所述存储系统包括：

存储装置封装(102)，所述存储装置封装包括具有基本上是平面的顶部、底部、右侧和左侧的基本上矩形的盒体，从而定义了可经由前开口进入的内部空间，所述存储装置封装还包括接纳通过所述前开口的拖运器的槽；以及

拖运器(104)，适于通过所述前开口滑到所述槽中，所述拖运器包括：

基本上是平面的底板印制电路组件(PCA)(200)，所述底板PCA具有与第二表面平行且从所述第二表面物理偏移的第一表面，其中所述第一表面和第二表面在相反的方向上自所述底板PCA朝外，并与所述底板PCA的前沿基本上正交，所述底板PCA具有基本上与所述存储装置封装的右侧和左侧平行的前沿，其中所述底板PCA的所述前沿在所述拖运器已完全滑到所述槽中时最接近所述前开口，且所述底板PCA的所述第一表面和第二表面与所述拖运器在所述槽中的行进方向平行；

与所述第一表面耦合的第一多个连接器(400)，其中所述第一多个连接器中的每一个连接器适于将所述底板PCA通信耦合到存储设备；

与所述第二表面耦合的第二多个连接器，其中所述第二多个连接器中的每一个连接器适于将所述底板PCA通信耦合到存储设备；以及

与所述底板PCA的后沿耦合的后连接器(208)，所述后连接器适于将所述第一多个连接器中的每一个连接器及所述第二多个连接器中的每一个连接器与在所述拖运器外面的所述存储装置封装内的电路耦合，

其中，当所述拖运器从所述存储装置封装的前开口向前滑动朝外延伸时，存储设备能够与所述第一多个连接器或所述第二多个连接器中的任何一个耦合和/或去耦，其中当所述底板PCA的所述前沿处于基本上垂直的朝向时，所述第一表面位于所述底板PCA的左侧部分，且所述第二表面位于所述底板PCA的右侧部分，且其中所述第二多个连接器中的每一连接器在所述底板PCA上相对于所述第一多个连接器中的对应连接器交错定位。

2.如权利要求1所述的存储系统，

其中存储设备能够在电力施加到所述存储设备和所述底板PCA且所述拖运器向前滑动时物理耦合到所述底板PCA和/或从所述底板PCA去耦。

3.如权利要求1所述的存储系统，

其中所述拖运器还包括：

与所述底板PCA的所述第一表面耦合的保持架(202.1)，所述保持架具有多个引导装置，所述引导装置适于接纳并定位多个存储设备中的每一个，以便使每一个存储设备与所述第一多个连接器中的对应连接器耦合。

4.如权利要求1所述的存储系统，

其中所述拖运器还包括：

与所述底板PCA的后沿耦合的第二后连接器，其中所述第二后连接器与所述第一多个连接器通信耦合，并且其中所述第二后连接器适于提供所述第一多个连接器中的每一个连接器与所述拖运器外面的电路的冗余通信耦合。