CN102968280B - 一种存储系统及存储设备、控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储系统及存储设备、控制设备，存储系统包括控制设备以及至少两个存储设备；控制设备包括系统控制器及转换器；转换器与系统控制器连接，并且转换器设置有至少两个第一接口，其中，至少两个第一接口为单通道串行小型计算机系统接口，或者，至少两个第一接口为周边元件扩展x1接口；每个存储设备包括连接器及存储单元，每个连接器包括第二接口和第三接口；每个连接器的第二接口与转换器的一个第一接口连接，连接器的第三接口与存储单元连接，从而使得至少两个存储设备并行连接于控制设备。通过上述方式，本发明能够实现存储设备并行连接于控制设备，减少部份存储设备的访问延时，方便存储系统扩展存储容量。

Description

一种存储系统及存储设备、控制设备

技术领域

本发明涉及存储技术领域，特别是涉及一种存储系统及存储设备、控制设备。

背景技术

随着信息技术的发展，尤其是网络技术的发展，电子数据量呈现几何式的增长。单个硬盘存储电子数据的方式已经满足不了大数据的存储要求。目前，一般采用将多个硬盘组成的存储阵列的方式存储大数据。在实际应该用中，随着业务扩展，数据量增长，当前存储阵列的存储容量不能满足要求时，还可以对存储阵列进行扩展，增加存储容量。因此，存储阵列在具备较好的可靠性和可维护性的同时还需具备较好的可扩展性。

请参阅图1，图1是现有技术中存储系统的结构示意图。现有技术中存储系统70包括控制阵列71和存储阵列72。控制阵列71包括系统控制器711和串行小型计算机系统接口控制器712。系统控制器711设置有PCIEx4(周边元件扩展x4通道)接口。串行小型计算机系统接口控制器712连接于系统控制器711的PCIEx4接口，并且串行小型计算机系统接口控制器712输出一个4LaneSAS接口。存储阵列72包括串行小型计算机系统接口扩展器721和至少一个硬盘722。存储阵列72的数量为多个。一级存储阵列72串行小型计算机系统接口扩展器721的一端与硬盘722连接，另一端通过4Lane线缆与串行小型计算机系统接口控制器712的4LaneSAS接口连接，再一端与二级存储阵列72的串行小型计算机系统接口扩展器721连接。二级存储阵列72的串行小型计算机系统接口扩展器721除了一端与一级存储阵列72的串行小型计算机系统接口扩展器721连接之外，另一端与本级存储阵列72的硬盘722连接，再一端与三级存储阵列72的串行小型计算机系统接口扩展器721连接，依此类推，控制阵列71与存储阵列72形成串行连接。为了提高存储系统70的可靠性，控制阵列71还设置备用的系统控制器713和备用的串行小型计算机系统接口控制器714，存储阵列72还设置备用的串行小型计算机系统接口扩展器723。串行小型计算机系统接口扩展器723与硬盘722连接，并且系统控制器713、串行小型计算机系统接口控制器714和串行小型计算机系统接口扩展器723反方向串行连接。所述反方向串行连接是作为一个备份连接，当然上述的串行连接出现异常时，控制阵列71可通过反方向串行连接访问存储阵列72。

现有技术中的存储阵列采用串行组网方式，随着存储阵列的递增，访问延时逐级递增，影响访问速度。又因为设置有正反两个串行连接，当需要增加存储阵列以进行扩容时，必须拔掉原有业务的一个线缆，才能插入新存储阵列，对原有业务造成一定影响。进一步的，由于存储阵列间使用4LaneSAS线缆实现连接，而4LaneSAS线缆硬度高、线缆粗，因此不方便现场走线，并且走线的距离也较短。

发明内容

本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种存储系统及存储设备、控制设备，减少部份存储设备的访问延时，方便存储系统扩展存储容量。

第一方面，提供一种存储系统，包括：存储系统包括：控制设备以及至少两个存储设备；控制设备包括系统控制器及转换器；转换器与系统控制器连接，并且转换器设置有至少两个第一接口，其中，至少两个第一接口为单通道串行小型计算机系统接口，或者，至少两个第一接口为周边元件扩展x1接口，当所述第一接口为单通道串行小型计算机系统接口的情况下，所述转换器为串行小型计算机系统接口控制器转换器，所述连接器为串行小型计算机系统接口扩展器，所述第二接口为单通道串行小型计算机系统接口，当所述第一接口为周边元件扩展x1接口的情况下，所述转换器为周边元件扩展接口转换器；每个存储设备包括连接器及存储单元，每个连接器包括第二接口和第三接口；每个连接器的第二接口与转换器的一个第一接口连接，连接器的第三接口用于连接存储单元，从而使得至少两个存储设备并行连接于控制设备。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，连接器为串行小型计算机系统接口控制器；第二接口为为周边元件扩展x1接口。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，连接器包括串行小型计算机系统接口控制器和串行小型计算机系统接口扩展器；串行小型计算机系统接口控制器与串行小型计算机系统接口扩展器连接；第三接口设置于串行小型计算机系统接口扩展器；第二接口设置于串行小型计算机系统接口控制器；第二接口为为周边元件扩展x1接口。

第二方面，提供一种控制设备，包括控制设备包括系统控制器和转换器；系统控制器与转换器连接；转换器设置有至少两个第一接口，并且每一个第一接口用于连接一个存储设备，其中，至少两个第一接口为单通道串行小型计算机系统接口，或者，至少两个第一接口为周边元件扩展x1接口，当所述第一接口为单通道串行小型计算机系统接口时，所述转换器为串行小型计算机系统接口控制器，当所述第一接口为周边元件扩展x1接口时，所述转换器为周边元件扩展接口转换器。

第三方面，提供一种存储设备，包括连接器及存储单元；连接器设置有第二接口和第三接口；第三接口用于连接存储单元，第二接口用于与控制设备的一个接口连接，其中，所述第三接口与所述存储单元一一对应；当所述第二接口为单通道串行小型计算机系统接口时，所述连接器为串行小型计算机系统接口扩展器；当所述第二接口周边元件扩展x1接口时，所述连接器为串行小型计算机系统接口控制器，或者，所述连接器包括串行小型计算机系统接口控制器和串行小型计算机系统接口扩展器，其中，所述串行小型计算机系统接口控制器与串行小型计算机系统接口扩展器连接，所述第三接口设置于串行小型计算机系统接口扩展器，所述第二接口设置于串行小型计算机系统接口控制器。

本发明实施方式的有益效果是：本发明通过将控制设备中用于连接存储设备的多通道接口转换成多个单通道接口。每一个单通道接口连接一个存储设备，从而实现存储设备并行连接于控制设备。而存储设备并行连接于控制设备，使得每个存储设备的访问延时均为控制设备的延时和存储设备的延时之和，避免了现有技术中的部份存储设备的访问延时除了自身的延时和控制设备的延时之外，还需要加上与其串接的上级存储设备的延时，有效地减少部份存储设备的访问延时。进一步的，存储设备间不存在物理连接关系，在存储系统需要扩展存储容量时，直接将新存储设备连接于控制设备的空闲的第一接口即可，不影响存储系统原来的业务，非常方便扩展存储系统的存储容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中存储系统的结构示意图；

图2是本发明存储系统第一实施方式的结构示意图；

图3是本发明存储系统第二实施方式的结构示意图；

图4是本发明控制设备实施方式的结构示意图；

图5是本发明存储设备实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图2，图2是本发明存储系统第一实施方式的结构示意图。如图所示，存储系统10包括控制设备11和存储设备12。控制设备11包括系统控制器111和转换器112。系统控制器111与转换器112连接，并且转换器112上设置有至少两个第一接口1121。在本发明实施方式中，转换器112可选为串行小型计算机系统接口控制器(SerialAttachedSmallComputerSystemInterfaceController，SASController)，第一接口1121可选为单通道串行小型计算机系统(1LaneSAS)接口，并且1LaneSAS接口由多通道串行小型计算机系统接口转换得到。其中，SASController连接于系统控制器111的多通道串行小型计算机系统接口，例如：4LaneSAS接口，并将多通道串行小型计算机系统接口进行转换，输出至少两个1LaneSAS接口，其中，这里的1LaneSAS接口就是指第一接口1121。

存储设备12的数量至少为两个。每一个存储设备12均包括连接器121和存储单元122。连接器121设置有第二接口1211和第三接口1212。第三接口1212用于连接存储单元122。其中，第三接口1212的数量可以为多个，每一个第三接口1212连接一个存储单元122。每一个连接器121的第二接口1211与转换器112的一个第一接口1121连接，从而实现存储设备12并行连接于控制设备11。在本发明实施方式中，连接器121可选为SASExpander(串行小型计算机系统接口扩展器)，第二接口1211可选为1LaneSAS接口。

存储系统10还包括连线13。连线13的数量与存储设备12的数量相同。每一条连线13的一端与存储设备12的第二接口1211连接，另一端与转换器112的一个第一接口1121连接，从而实现存储设备12与控制设备11的连接。在本发明实施方式中，连线13可选为1Lane(单通道)电缆或1Lane光缆。相比于4Lane电缆和4Lane光缆，1Lane电缆和1Lane光缆仅传输1Lane信号，横截面较小、线缆较软、方便现场布线，并且1Lane电缆和1Lane光缆容易获得、容易实现远距离传输方案。其中，1Lane电缆的实现方案有：SFP(SmallForm-factorPluggables，小型可插拔模块)+电缆、或者带RJ45头的CAT电缆，实现1Lane信号传输。1Lane光缆的实现方案有：SFP+光缆，实现1Lane信号传输。

进一步的，为了提高存储系统10的可靠性，控制设备11还可设置备用系统控制器(图未视)和备用转换器(图未视)，备用系统控制器与备用转换器连接。每一存储设备12也设置备用连接器(图未视)。备用连接器连接备用转换器，并且备用连接器也连接存储设备12内部的存储单元122。

在本发明实施方式中，转换器112将系统控制器111的多通道串行小型计算机系统接口转换成多个单通道串行小型计算机系统接口，其中，单通道串行小型计算机系统接口为第一接口1121。存储设备12分别与转换器112的一个第一接口1121连接，从而实现存储设备12并行连接于控制设备11。由于存储设备12并行连接于控制设备11，使得每个存储设备12的访问延时均为控制设备11的延时和存储设备12的延时之和，避免了现有技术中的部份存储设备12的访问延时除了自身的延时之外，还需要加上与其串接的上级存储设备12的延时，有效地减少部份存储设备12的访问延时。进一步的，存储设备12并行连接于控制设备11，使得存储设备12间不存在物理连接关系，若存储系统10需要扩展存储容量时，直接将新存储设备12连接于控制设备11的空闲的第一接口1121即可，不影响存储系统10原来的业务，非常方便扩展存储系统的存储容量。

请参阅图3，图3是本发明存储系统第二实施方式的结构示意图。如图所示，存储系统20包括控制设备21和存储设备22。控制设备21包括系统控制器211和转换器212。系统控制器211与转换器212连接。转换器212上设置有至少两个第一接口2121。在本发明实施方式中，转换器212可选为PCIESwitch(周边元件扩展接口转换器)，第一接口2121可选为PCIEx1接口。其中，PCIESwitch连接于系统控制器211的多通道周边元件扩展接口，例如：PCIEx4接口等，PCIESwitch将多通道周边元件扩展接口进行转换，输出至少两个PCIEx1接口，其中，这里所说的PCIEx1接口为第一接口2121。

存储设备22的数量至少为两个。每一个存储设备22均包括连接器221和存储单元222。连接器221包括串行小型计算机系统接口控制器2211和串行小型计算机系统接口扩展器2212。串行小型计算机系统接口控制器2211设置第二接口2213。第二接口2213与转换器212的一个第一接口2121连接，从而实现存储设备22并行连接于控制设备21。在本发明实施方式中，第二接口2213可选为PCIEx1接口。

串行小型计算机系统接口扩展器2212与串行小型计算机系统接口控制器2211连接。第三接口2214设置于串行小型计算机系统接口扩展器2212。第三接口2214连接存储单元222。其中，串行小型计算机系统接口扩展器2212主要作用是扩展第三接口2214的数量，使得连接器221能够连接更多存储单元222。当然，在本发明实施方施中，也可以不设置串行小型计算机系统接口扩展器2212，第三接口2214设置于串行小型计算机系统接口控制器2211，但串行小型计算机系统接口控制器2211连接存储单元222的数量为串行小型计算机系统接口控制器2211自身携带的第三接口2214的数量。

存储系统20还包括连线23。连线23的数量与存储设备22的数量一一对应。每一条连线23的一端与存储设备22的第二接口2213连接，另一端与转换器212的一个第一接口2121连接，从而实现存储设备22与控制设备21的连接。在本发明实施方式中，连线23可选为1Lane电缆或光缆。相比于4Lane电缆和4Lane光缆，1Lane电缆和1Lane光缆仅传输1Lane信号，横截面较小、线缆较软、方便现场布线，并且1Lane电缆和1Lane光缆容易获得、容易实现远距离传输方案。

进一步的，为了提高存储系统20的可靠性，控制设备21还可设置备用系统控制器(图未视)和备用转换器(图未视)，备用系统控制器与备用转换器连接。每一存储设备22也设置备用连接器(图未视)。备用连接器连接备用转换器，并且备用连接器也连接存储设备22内部的存储单元222。

在本发明实施方式中，通过转换器212将系统控制器211的多通道周边元件扩展接口转换成多个单通道周边元件扩展接口，其中，多个单通道周边元件扩展接口为第一接口。存储设备22分别与转换器212的一个第一接口连接，从而实现存储设备22并行连接于控制设备21。而存储设备22并行连接于控制设备21，使得每个存储设备22的访问延时均为控制设备21的延时和存储设备22的延时之和，避免了现有技术中的部份存储设备22的访问延时除了自身的延时和控制设备21的延时之外，还需要加上与其串接的上级存储设备22的延时，有效地减少部份存储设备22的访问延时。进一步的，存储设备22并行连接于控制设备22，使得存储设备22间不存在物理连接关系，若存储系统20需要扩展存储容量时，直接将新存储设备22连接于控制设备21的空闲的第一接口2121即可，不影响存储系统20原来的业务，非常方便扩展存储系统20的存储容量。

需要说明的是：在上述附图2和附图3所示的本发明实施方式中，均仅画出两个存储设备，附图中的两个存储设备不是为了限定存储系统中的存储设备的数量仅为两个，而是以两个存储设备为例进行说明，其中，存储系统中的存储设备可以为两个或者两个以上。

本发明又提供了控制设备实施方式。请参阅图4，图4是本发明控制设备实施方式的结构示意图。如图所示，控制设备30包括系统控制器301和转换器302。转换器302与系统控制器301连接。转换器302将系统控制器301的多通道接口转换成至少两个单通道第一接口3021。每一个第一接口3021连接一个存储设备31，使得存储设备31均并行连接于控制设备30。

其中，转换器302可选为SASController，第一接口3021可选为1LaneSAS接口。SASController连接于系统控制器301的多通道串行小型计算机系统接口，例如：4LaneSAS接口，SASController将多通道串行小型计算机系统接口进行转换，从而输出至少两个1LaneSAS接口，其中，这里所说的1LaneSAS接口为第一接口3021。

其中，转换器302又可选为PCIESwith(周边元件扩展接口转换器)，第一接口3021可选为PCIEx1接口。PCIESwith连接于系统控制器301的多通道的PCIE接口，例如：PCIEx4接口，PCIESwith将多通道的PCIE接口转换，从而输出至少两个PCIEx1接口，其中，这里所说的PCIEx1接口为第一接口3021。

在本发明实施方式中，通过转换器将系统控制器的多通道接口转换成多个单通道接口。每一单通道接口连接一个存储设备，从而实现了存储设备并行连接于控制器设备。从而使得每个存储设备的访问延时均为控制设备的延时和存储设备的延时之和，避免了现有技术中的部份存储设备的访问延时除了自身的延时和控制设备的延时之外，还需要加上与其串接的上级存储设备的延时，有效地减少部份存储设备的访问延时。存储设备均并行连接于控制设备，使得存储设备间不存在物理连接关系，若存储系统需要扩展存储容量时，直接将新存储设备连接于控制设备的空闲的第一接口即可，不影响存储系统原来的业务，非常方便扩展存储系统的存储容量。

本发明还提供存储设备实施方式。请参阅图5，图5是本发明存储设备实施方式的结构示意图。如图所示，存储设备50包括连接器501和存储单元502。连接器501包括第二接口5011和第三接口5012。第三接口5012用于与存储单元502连接。第二接口5011用于与控制设备51的一个接口连接。

其中，若控制设备51的接口为1LaneSAS接口，则连接器501可选为SASExpander，第二接口5011可选为1LaneSAS接口。

其中，若控制设备51的接口为PCIEx1接口，则连接器501为SASController，第二接口5011为PCIEx1接口。或者，连接器501包括SASController和SASExpander，第二接口5011为PCIEx1接口，并设置于SASController，第三接口5012设置于SASExpander。SASExpander用于扩展第三接口5012的数量。

在本发明实施方式中，通过设置连接器的第二接口，其与控制设备的接口相一致，并通过存储设备的连接器的第二接口与控制设备的一个接口，实现存储设备并行连接于控制器设备。存储设备并行连接于控制器设备，使得每个存储设备的访问延时均为控制设备的延时和存储设备的延时之和，避免了现有技术中的部份存储设备的访问延时除了自身的延时和控制设备的延时之外，还需要加上与其串接的上级存储设备的延时，有效地减少部份存储设备的访问延时。进一步的，存储设备并行连接于控制设备，使得存储设备间不存在物理连接关系，若存储系统需要扩展存储容量时，直接将新存储设备连接于控制设备的空闲的第一接口即可，不影响存储系统原来的业务，非常方便扩展存储系统的存储容量。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种存储系统，其特征在于，所述存储系统包括：

控制设备以及至少两个存储设备；

所述控制设备包括系统控制器及转换器；

所述转换器与系统控制器连接，并且所述转换器设置有至少两个第一接口，其中，所述至少两个第一接口为单通道串行小型计算机系统接口，或者，所述至少两个第一接口为周边元件扩展x1接口；

每个所述存储设备包括连接器及存储单元，每个所述连接器包括第二接口和第三接口；

每个所述连接器的第二接口与转换器的一个第一接口连接，所述连接器的第三接口用于连接存储单元，从而使得所述至少两个存储设备并行连接于控制设备；

其中，当所述第一接口为单通道串行小型计算机系统接口的情况下，所述转换器为串行小型计算机系统接口控制器转换器，所述连接器为串行小型计算机系统接口扩展器，所述第二接口为单通道串行小型计算机系统接口，当所述第一接口为周边元件扩展x1接口的情况下，所述转换器为周边元件扩展接口转换器。

2.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述连接器为串行小型计算机系统接口控制器；

所述第二接口为周边元件扩展x1接口。

3.根据权利要求2所述的存储系统，其特征在于，所述连接器包括串行小型计算机系统接口控制器和串行小型计算机系统接口扩展器；

所述串行小型计算机系统接口控制器与串行小型计算机系统接口扩展器连接；

所述第三接口设置于串行小型计算机系统接口扩展器；

所述第二接口设置于串行小型计算机系统接口控制器；

所述第二接口为为周边元件扩展x1接口。

4.一种控制设备，其特征在于，所述控制设备包括系统控制器和转换器；

所述系统控制器与转换器连接；

所述转换器设置有至少两个第一接口，并且每一个所述第一接口用于连接一个存储设备，其中，所述至少两个第一接口为单通道串行小型计算机系统接口，或者，所述至少两个第一接口为周边元件扩展x1接口，当所述第一接口为单通道串行小型计算机系统接口时，所述转换器为串行小型计算机系统接口控制器，当所述第一接口为周边元件扩展x1接口时，所述转换器为周边元件扩展接口转换器。

5.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括连接器及存储单元；

所述连接器设置有第二接口和第三接口；

所述第三接口用于连接存储单元，所述第二接口用于与控制设备的一个接口连接，其中，所述第三接口与所述存储单元一一对应；

当所述第二接口为单通道串行小型计算机系统接口时，所述连接器为串行小型计算机系统接口扩展器；

当所述第二接口周边元件扩展x1接口时，所述连接器为串行小型计算机系统接口控制器，或者，所述连接器包括串行小型计算机系统接口控制器和串行小型计算机系统接口扩展器，其中，所述串行小型计算机系统接口控制器与串行小型计算机系统接口扩展器连接，所述第三接口设置于串行小型计算机系统接口扩展器，所述第二接口设置于串行小型计算机系统接口控制器。