CN103593031B - 一种磁盘框及使用该磁盘框的存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁盘框及使用该磁盘框的存储装置。磁盘框包括外框体及背板组件，背板组件包括均固定在外框体内的主背板和从背板；主背板与从背板均为长条状，且二者的长度方向相同；从背板位于主背板宽度方向上的一侧，从背板与主背板之间设有间隙；主背板上设有主信号传输通道；从背板上设有次信号传输通道，次信号传输通道用于传输速率低于主信号传输通道中信号流速率的信号流。将背板组件拆分为主背板与从背板两块板，通过主背板与从背板之间的间隙可以通风，从而可以有效提高背板组件整体的通风能力，提高散热性能；主背板用于传输高速信号，可采用质量较高的板材；从背板用于传输低速信号，可采用质量较差的板材，从而有效降低成本。

Description

一种磁盘框及使用该磁盘框的存储装置

技术领域

本发明涉及存储设备领域，尤其涉及一种磁盘框及使用该磁盘框的存储装置。

背景技术

随着科技的发展，存储容量需求爆发性增长。在受访企业中，有68.6％在选择存储架构时主要看重性能，有59.5％更加看重成本，由于更多企业对存储性能的追求，使得对于高性能PCIe SSD(PCIe接口标准的固态硬盘；PCIe：Peripheral Component InterconnectExpress，快捷外设互联标准)存储的需求来的特别迫切，而且，由于Flash(构成SSD的关键芯片)价格已经降低到可以和SAS硬盘相当的量级，因此可以预见，PCIe SSD在主存储的应用会越来越多。目前由于受制于PCIe SSD价格的限制，还有没有得到在主存储装置系统的应用，都是作为Cache来使用的；

目前市场上使用主存储装置一般表现为SAS/SATA磁盘框，对于2U(1U＝1.75英寸＝44.45毫米)高度可以放入标准机柜里面设备，其宽度方向受限(440mm左右)，最多可以放置25块2.5寸磁盘。现有的SAS/SATA 2.5寸磁盘框，所有的磁盘都首先连接到背板上，然后通过背板和级联板(实现SAS/SATA信号扩展、管理等功能)相连接，由于SAS/SATA磁盘的规格要求为最大功耗为10W(满足所有的硬盘厂家要求)，其背板开孔率经过优化，最大可以做到大约13.4％，在风道上面的开孔率是可以满足其散热要求的。

若磁盘框中安装PCIe SSD磁盘，由于PCIe SSD磁盘性能的增强，需要PCIe信号带宽做相应的增加(即需要增加PCIe Lane的数量)，这会导致背板到级联板连接器数量的增加，如果仅考虑这一点，在原有磁盘框背板的基础上增加到级联板的连接器，则需要去掉背板上若干开孔，重新计算开孔率为11.45％，即降低了背板开孔率。

由于PCIe磁盘接口的尺寸大于SAS磁盘接口的尺寸，其需要占用更多的背板空间，对现有的背板经过布局优化，PCIe SSD磁盘背板使用原有开孔方案最大只能开孔12％，其代价是牺牲背板的层叠，而且这个开孔率，经过热设计评估，不能够满足25W规格的PCIeSSD磁盘的热设计要求。

以上现有技术的主要缺陷在于：首先，现有硬件背板开孔方案不能够满25W或者更高功率PCIe SSD磁盘的散热要求，瓶颈在于背板的开孔率；使用现有背板方案，由于增加开孔需要占用背板空间，势必会增加走线难度，因此会导致背板的层叠增加，增加背板成本，且此背板上需要走高速信号，板材的要求会比较高。

发明内容

本发明提供一种磁盘框及使用该磁盘框的存储装置，可提高背板的通风性能，同时降低成本。

一方面，提供了一种磁盘框，包括外框体及背板组件，其特征在于，所述背板组件包括均固定在所述外框体内的主背板和从背板；

所述主背板与所述从背板均为长条状，且二者的长度方向相同；所述从背板位于所述主背板宽度方向上的一侧，所述从背板与所述主背板之间设有间隙；所述主背板与所述从背板分置于所述磁盘框中风道的前后位置；

所述主背板上设有主信号传输通道；所述从背板上设有次信号传输通道，所述次信号传输通道用于传输速率低于所述主信号传输通道中信号流速率的信号流。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述从背板与所述主背板相互平行。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，在所述主背板的宽度方向上，所述从背板具有相对靠近所述主背板的从通风边缘；

所述从通风边缘包括第一段子边缘和第二段子边缘，所述第一段子边缘向所述主背板延伸形成连接耳；

在垂直于所述主背板的板面的方向上，所述连接耳与所述主背板重叠且通过连接件连接，所述从背板上与所述第二段子边缘相对应的部分与所述主背板无重叠。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述主背板上与所述第二段子边缘相对应处的形状与所述第二段子边缘的形状吻合。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述连接件为螺丝柱或者线缆。

在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述主背板上设有磁盘信号连接器及级联板信号连接器；

在所述主背板的宽度方向上，所述级联板信号连接器的尺寸大于所述磁盘信号连接器的尺寸；

在相对远离所述从背板的主背板边缘上，与所述级联板信号连接器的对应位置处形成有凸起、与所述磁盘信号连接器的对应位置处形成有缺口。

第二方面，提供了一种存储装置，包括前述任一种的磁盘框、多个磁盘、级联板、风扇及电源；

多个所述磁盘沿所述磁盘框的主背板的长度方向排布设置，各所述磁盘及所述级联板均连接至所述主背板的主信号传输通道；

所述风扇及所述电源均连接至所述磁盘框的从背板的次信号传输通道。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述磁盘具有相对设置的前端和后端，所述磁盘的后端与所述主背板连接；所述磁盘的前端及后端均设有磁盘通风孔。

在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述磁盘框的背板将所述磁盘框的外框体分隔为前腔和后腔，所述磁盘位于所述前腔中，所述级联板、所述风扇及所述电源均位于所述后腔；所述主背板相对所述从背板靠近所述前腔。

在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述风扇为两个，两个所述风扇分别位于所述级联板在所述主背板长度方向上的两侧。

本发明的磁盘框及使用该磁盘框的存储装置，将背板组件拆分为主背板与从背板两块板，通过主背板与从背板之间的间隙可以通风，从而可以有效提高背板组件整体的通风能力，提高散热性能；无需在主背板及从背板上开设过多孔而占用较多背板空间，不会增加走线难度。

另外，主背板用于传输高速信号，可采用质量较高的板材；从背板用于传输低速信号，可采用质量较差的板材，从而有效降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例提供的存储装置的结构示意图；

图2是图1中存储装置的磁盘框的示意图；

图3是图2中磁盘框A-A处的剖面图；

图4是图2中磁盘框的背板组件的示意图；

图5是图4中磁盘框的主背板的示意图；

图6是图4中磁盘框的从背板的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1及图2，本发明中优选实施例提供的一种存储装置，其包括磁盘框1、多个磁盘2、级联板3、风扇4及电源5。磁盘框1包括外框体11及背板组件12。背板组件12、多个磁盘2、级联板3、风扇4及电源5均设置外框体11内。背板组件12将磁盘框1的外框体11分隔为前腔11a和后腔11b，磁盘2位于前腔11a中，级联板3、风扇4及电源5均位于后腔11b中。

如图2至图6所示，背板组件12包括均固定在外框体11内的主背板121和从背板122。主背板121为长条状，从背板122位于主背板121宽度方向上的一侧，从背板122与主背板121之间设有间隙。将背板组件12拆分为主背板121与从背板122两块板，通过主背板121与从背板122之间的间隙可以通风，从而可以有效提高背板组件12整体的开孔率，提高散热性能。

在本实施例中，如图2、图3所示，从背板122与主背板121相互平行，使得间隙位于垂直于主背板121的板面的方向上。从背板122与主背板121相互平行，无需对存储装置的其他部件的连接结构做改动，可利于主背板121及从背板122与其他部件之间的装配连接，且二者之间的间隙大小易于控制，使得背板组件12结构紧凑，占用空间较小。主背板121相对从背板122靠近前腔11a，以利于主背板121与位于前腔11a中的多个磁盘2配合连接，同时利于从背板122与位于后腔11b中的风扇4、电源5的配合连接。

如图4、图5所示，主背板121上开设有多个主通风孔1210，以利于通风散热。多个磁盘2沿主背板121的长度方向排布设置。主背板121上设有主信号传输通道，各磁盘2及级联板3均连接至主信号传输通道，以通过该主信号传输通道实现信息传递。利用主信号传输通道使得主背板121可用于传输高速信号，可采用质量较高的板材。主背板121可根据与各磁盘2及级联板3连接需要将外形尺寸做到最小。可在主背板121上无需与磁盘2及级联板3连接的部分开设主通风孔1210，以利于通风。

主背板121上设有与多个磁盘2一一配合的多个磁盘信号连接器20、及与级联板3对应配合的级联板信号连接器30，各磁盘2通过与之对应的磁盘信号连接器20连接至主背板121且连接至主信号传输通道，级联板3通过对应的级联板信号连接器30连接至主背板121并连接至主信号传输通道，以便于装配连接。

主背板121的尺寸在保证能够设置级联板信号连接器30及磁盘信号连接器20的同时做到最小。各磁盘信号连接器20与各磁盘2排布一致，均为沿主背板121的长度方向排布。在主背板121的宽度方向上，级联板信号连接器30的尺寸大于磁盘信号连接器20的尺寸，在相对远离从背板122的主背板121边缘上，与级联板信号连接器30的对应位置处形成有凸起121a、与磁盘信号连接器20的对应位置处形成有缺口121b。利用缺口121b可在主背板121的边缘与外框体11的内表面之间形成通风口，以利于通风散热。

从背板122上设有次信号传输通道，用于传输速率低于主信号传输通道中信号流速率的信号流，使得从背板122可用于传输低速信号。传递低速信号的风扇4、电源5及其他传递信号为低速信号的部件可均连接至从背板122的次信号传输通道。由于从背板122用于传输低速信号，因此从背板122的板材质量可以较差，以降低成本。

如图4及图6所示，从背板122上设有与电源5对应配合的电源连接器50，电源5通过电源连接器50连接至从背板122且连接至次信号传输通道，以便于从背板122与电源5之间的连接。

从背板122为长条状，其长度方向与主背板121的长度方向一致。在主背板121的宽度方向上，从背板122具有相对靠近主背板121的从通风边缘，主背板121具有相对靠近从背板122的主通风边缘，主通风边缘与从通风边缘之间形成所述间隙。

从通风边缘包括第一段子边缘和第二段子边缘，第一段子边缘向主背板121延伸形成连接耳1221。在垂直于主背板121的板面的方向上，连接耳1221与主背板121重叠且通过连接件连接，从背板122上与第二段子边缘相对应的部分与主背板121无重叠。连接件可以为螺丝柱或者线缆，通过连接件实现主背板121与从背板122之间的连接，同时，主信号传输通道与次信号传输通道通过连接件互联。

从背板122上仅连接耳1221处与主背板121重叠，重叠区域比较小，从而节约成本。从通风边缘中的第一段子边缘与第二段子边缘均可以为两段或两段以上，第一段子边缘与第二段子边缘可交替设置，使得连接耳1221为多个，可增强从背板122与主背板121之间的连接强度，使得背板组件12为一个整体，从而将从背板122与主背板121中的任一个与外框体11固定连接即可实现背板组件12整体与外框体11的固定连接。

在垂直于主背板121的板面的方向上，从背板122上与第二段子边缘相对应的部分与主背板121无重叠，即，第二段子边缘整体或部分与相对应的主通风边缘在主背板121的宽度方向上位于同一位置，或者，第二段子边缘整体或部分在主背板121的宽度方向上向远离主背板121的方向偏移。此结构可减小空气流通过背板组件12时的阻力，提高空气流动速度，从而增强散热能力。本实施例中，主背板121上与第二段子边缘相对应处的形状与第二段子边缘的形状吻合，即第二段子边缘整体与相对应的主通风边缘在主背板121的宽度方向上位于同一位置，例如，主背板121的主通风边缘处形成有凸起的位置在从背板122相应位置形成有凹陷，主背板121形成有凹陷的位置在从背板122的相应位置形成有凸台。以便充分利用从背板122的尺寸设置电源连接器50，同时可保证从背板122的结构强度。

从背板122上未设有电源连接器50的部分可开设从通风孔，以便通风散热。磁盘2具有相对设置的前端和后端，磁盘2的后端与主背板121连接；磁盘2的前端及后端均设有磁盘通风孔，以便于对磁盘2的通风散热。

风扇4为两个，两个风扇4分别位于级联板3在主背板121长度方向上的两侧，以保证空气在外框体11内流动的均衡性，保证存储装置中各部位的有效散热。

本发明提供的磁盘框1及存储装置，将背板组件12拆分为主背板121与从背板122两块板，分置于磁盘框1中风道的前后位置，且主背板121与从背板122之间只有连接处存在重叠；气流在风道中经过主背板121时，通过主背板121上开设的通风孔、及主背板121上下两部分的无阻挡区域之后，在流向从背板122，由于从背板122位于主背板121宽度方向上的一侧，且主背板121与从背板122之间具有间隙，气流可通过该间隙通过背板组件12，从而做到背板组件12整体开孔率可控，不会成为阻挡风道的瓶颈。由于气流可经过主背板121上下两部分的无阻挡区域，故主背板121亦可无需开设通风孔。

本发明提供的背板组件可以极大提高磁盘框中背板组件的整体通风效果，在本实施例中，在满足主背板121及从背板122与其他部件的连接需求的同时，主背板121上方与外框体11内壁之间的空间、主背板121下方缺口的空间是背板组件12整体所在风道截面面积的42％，即可将背板组件12的整体开孔率至少提升到42％左右，再结合主背板121上开设的通风孔，背板组件11的开孔率可以轻松提升到50％左右甚至更高，能够完全解决背板组件本身对风道的阻挡。

使用现有SAS/SATA磁盘框的方案，按照PCIE SSD磁盘的散热规格，经评估在2U的空间中最多只能放置20盘以下，而使用本发明提供的磁盘框可以将放置PCIE SSD磁盘的数量提升到25盘，并且可以兼容现有SAS/SATA的外框体的结构设计，只需要更换其中的背板组件即可实现兼容。

在上述实施方式中，主背板121与从背板122相互平行设置，无需对风扇、电源及磁盘的连接结构做改动，即可实现装配连接；作为另外的实施方式，亦可是，主背板与从背板之间略有夹角近似平行；或者，从背板倾斜设置，其远离主背板的一侧朝前腔或后腔倾斜，并使得从背板与主背板之间具有一定夹角。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种磁盘框，包括外框体及背板组件，其特征在于，所述背板组件包括均固定在所述外框体内的主背板和从背板；

所述主背板与所述从背板均为长条状，且二者的长度方向相同；所述从背板位于所述主背板宽度方向上的一侧，所述从背板与所述主背板之间设有间隙；所述主背板与所述从背板分置于所述磁盘框中风道的前后位置；

所述主背板上设有主信号传输通道；所述从背板上设有次信号传输通道，所述次信号传输通道用于传输速率低于所述主信号传输通道中信号流速率的信号流；

在所述主背板的宽度方向上，所述从背板具有相对靠近所述主背板的从通风边缘；

所述从通风边缘包括第一段子边缘和第二段子边缘，所述第一段子边缘向所述主背板延伸形成连接耳；

在垂直于所述主背板的板面的方向上，所述连接耳与所述主背板重叠且通过连接件连接，所述从背板上与所述第二段子边缘相对应的部分与所述主背板无重叠。

2.根据权利要求1所述的磁盘框，其特征在于，所述从背板与所述主背板相互平行。

3.根据权利要求1所述的磁盘框，其特征在于，所述主背板上与所述第二段子边缘相对应处的形状与所述第二段子边缘的形状吻合。

4.根据权利要求1所述的磁盘框，其特征在于，所述连接件为螺丝柱或者线缆。

5.根据权利要求1所述的磁盘框，其特征在于，所述主背板上设有磁盘信号连接器及级联板信号连接器；

在所述主背板的宽度方向上，所述级联板信号连接器的尺寸大于所述磁盘信号连接器的尺寸；

在相对远离所述从背板的主背板边缘上，与所述级联板信号连接器的对应位置处形成有凸起、与所述磁盘信号连接器的对应位置处形成有缺口。

6.一种存储装置，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的磁盘框、多个磁盘、级联板、风扇及电源；

多个所述磁盘沿所述磁盘框的主背板的长度方向排布设置，各所述磁盘及所述级联板均连接至所述主背板的主信号传输通道；

所述风扇及所述电源均连接至所述磁盘框的从背板的次信号传输通道。

7.根据权利要求6所述的存储装置，其特征在于，所述磁盘具有相对设置的前端和后端，所述磁盘的后端与所述主背板连接；所述磁盘的前端及后端均设有磁盘通风孔。

8.根据权利要求6所述的存储装置，其特征在于，所述磁盘框的背板将所述磁盘框的外框体分隔为前腔和后腔，所述磁盘位于所述前腔中，所述级联板、所述风扇及所述电源均位于所述后腔；所述主背板相对所述从背板靠近所述前腔。

9.根据权利要求6所述的存储装置，其特征在于，所述风扇为两个，两个所述风扇分别位于所述级联板在所述主背板长度方向上的两侧。