CN104035731A - 一种刀片式服务器的存储头结点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刀片式服务器的存储头结点，包括：存储控制单元，用于接收并存储数据信息，对数据信息根据其他存储头结点的计算任务进行处理并反馈；通过SAS单元及硬盘背板的读写控制指令读写数据信息；SAS单元将数据信息转换SAS信号的数据信息后，写入磁盘存储单元；磁盘存储单元，根据接收到的写入控制指令/读取控制指令，写入/读取经过SAS单元的SAS信号的数据信息；硬盘背板，用于根据来自存储控制单元的读写控制指令实现数据信息的读写。本发明通过PCIe总线技术与SAS模块，实现了简化系统的部署和实施，通过SAS单元和存储控制单元的控制指令实现数据信息的读写，以完成计算任务并反馈到相应的存储头节点，实现了数据信息存储和处理的统一管理。
Description
技术领域
本发明涉及服务器领域，尤指一种刀片式服务器的存储头结点。
背景技术
随着网络数据量爆炸式的增长，在数据存储及处理过程中，对存储及处理数据的服务器在综合能力的要求也不断的提高。目前的刀片式服务器主要采用标准的外置存储构建系统，通过系统中的光纤通道(FC)交换模块与外置存储相连；对各外置存储分别采用线缆实现与存储控制装置连接。在大数据的不断发展过程中，各外置存储分别采用线缆进行连接的方式，给刀片式系统的存储拓展的部署和实施带来很大困难。同时，由于目前刀片式服务器对系统接收的来自计算节点的数据信息的数据存储和对数据信息进行控制实现数据处理过程过于孤立，无法实现对数据存储和处理的统一管理。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种刀片式服务器的存储头结点，能够简化刀片式系统的部署和实施，对服务器的数据存储和处理进行统一管理。
为了达到本发明的目的，本发明提供一种刀片式服务器的存储头结点，包括：存储控制单元、串行连接小型计算机系统接口SAS单元、硬盘背板和磁盘存储单元；其中，
存储控制单元，用于接收并存储数据信息；将接收到的数据信息输出给SAS单元；根据来自其他存储头结点的计算任务对接收到的数据信息进行处理并反馈回相应的存储头结点；向硬盘背板发送写入控制指令；根据接收到的计算任务，向硬盘背板发送读取控制指令；
SAS单元包括：转换读写模块和扩展模块；其中，
转换模块，与存储控制模块通过高速串行点对点双通道高带宽传输PCIe相连，用于将来自存储控制单元的数据信息转换为SAS信号的数据信息并输出给扩展模块；从磁盘存储单元读取进行计算任务需要的数据信息，转换为PCIe信号后发往存储控制单元，进行计算任务；
扩展模块，与存储控制单元通过PCIe连接，包含有用于磁盘扩展的端口，用于扩展存储介质；将来自转换模块的SAS信号的数据信息输出给磁盘存储单元；
磁盘存储单元，用于在接收到写入控制指令时，写入来自SAS单元的SAS信号的数据信息；在接收到读取控制指令时，读取计算任务所需的SAS信号的数据信息；根据刀片式服务器对存储空间的需求增删相应的存储介质；
硬盘背板，用于将来自存储控制单元的写入控制指令输出给磁盘存储单元；根据读取数据信息的控制指令，读取计算任务需要分析和处理数据信息到存储控制单元进行计算任务。
进一步地，硬盘背板，还用于将存储控制模块中的写入控制指令和读取控制指令经由系统中背板发往刀片式服务器的集中管理模块，以对存储头结点进行监控。
进一步地，存储介质具体包括：用于存储的串行连接小型计算机系统接口SAS、和/或串行高级技术附件SATA、和/或固态硬盘SSD的介质。
进一步地，存储控制单元具体包括：存储转换模块、PCIe总线交换处理模块和处理模块；其中，
存储转换模块，用于将接收的数据信息由光纤通道FC信号转换为PCIe信号，发往PCIe总线交换处理模块；将PCIe信号转换为FC信号，经FC交换机与各计算节点通信；
PCIe总线交换处理模块，与处理模块通过PCIe连接，用于将来自其他存储头结点的计算任务需要分析和处理数据信息发往处理模块，同时将接收到的数据信息输出给SAS单元；
处理模块，用于接收来自其他存储头结点的计算任务，完成的对网络、低速基础I/O和管理的处理并反馈回相应的存储头结点。
进一步地，存储控制单元还包括：存储模块、与存储模块和网络交换模块；其中，
存储模块，包括有独立的支持非易失性存储介质存储扩展通道，用于将处理模块需要处理及处理完的数据信息进行存储；
网络交换模块，用于接收系统中发往处理模块的计算任务的信息；将计算任务的处理结果发往相应的存储头结点。
进一步地，SAS单元还包括级联模块，与扩展模块连接，用于拓展连接磁盘簇JBOD设备。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括：存储控制单元、串行连接小型计算机系统接口(SAS)单元、硬盘背板和磁盘存储单元；其中，存储控制单元，用于接收并存储数据信息；将接收到的数据信息输出给SAS单元；根据来自其他存储头结点的计算任务对接收到的数据信息进行处理并反馈回相应的存储头结点；向硬盘背板发送写入控制指令；根据接收到的计算任务，向硬盘背板发送读取控制指令；SAS单元包括：转换读写模块和扩展模块；其中，转换模块，与存储控制模块通过高速串行点对点双通道高带宽传输(PCIe)相连，用于将来自存储控制单元的数据信息转换为SAS信号的数据信息并输出给扩展模块；从磁盘存储单元读取进行计算任务需要的数据信息，转换为PCIe信号后发往存储控制单元，进行计算任务；扩展模块，与存储控制单元通过PCIe连接，包含有用于磁盘扩展的端口，用于扩展存储介质；将来自转换模块的SAS信号的数据信息输出给磁盘存储单元；磁盘存储单元，用于在接收到写入控制指令时，写入来自SAS单元的SAS信号的数据信息；在接收到读取控制指令时，读取计算任务所需的SAS信号的数据信息；根据刀片式服务器对存储空间的需求增删相应的存储介质；硬盘背板，用于将来自存储控制单元的写入控制指令输出给磁盘存储单元；根据读取数据信息的控制指令，读取计算任务需要分析和处理数据信息到存储控制单元进行计算任务。本发明通过PCIe总线技术与SAS模块，实现了简化系统的部署和实施，通过SAS单元和存储控制单元的控制指令实现数据信息的读写，以完成计算任务并反馈到相应的存储头节点，实现了数据信息存储和处理的统一管理。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明刀片式服务器的存储头结点的结构框图。
具体实施方式
图1为本发明刀片式服务器的存储头结点的结构框图，如图1所示，包括：存储控制单元、串行连接小型计算机系统接口(SAS)单元、硬盘背板和磁盘存储单元；其中，
存储控制单元，用于接收并存储数据信息；将接收到的数据信息输出给SAS单元；根据来自其他存储头结点的计算任务对接收到的数据信息进行处理并反馈回相应的存储头结点；向硬盘背板发送写入控制指令；根据接收到的计算任务，向硬盘背板发送读取控制指令。
这里，数据信息来自系统中计算节点，属于现有的网络设备，在此不再赘述。
SAS单元包括：转换读写模块和扩展模块；其中，
转换模块，与存储控制模块通过高速串行点对点双通道高带宽传输PCIe相连，用于将来自存储控制单元的数据信息转换为SAS信号的数据信息并输出给扩展模块；从磁盘存储单元读取进行计算任务需要的数据信息，转换为PCIe信号后发往存储控制单元，进行计算任务；
扩展模块，与存储控制单元通过PCIe连接，包含有用于磁盘扩展的端口，用于扩展存储介质；将来自转换模块的SAS信号的数据信息输出给磁盘存储单元；
磁盘存储单元，用于在接收到写入控制指令时，写入来自SAS单元的SAS信号的数据信息；在接收到读取控制指令时，读取计算任务所需的SAS信号的数据信息；根据刀片式服务器对存储空间的需求增删相应的存储介质；
硬盘背板，用于将来自存储控制单元的写入控制指令输出给磁盘存储单元；根据读取数据信息的控制指令，读取计算任务需要分析和处理数据信息到存储控制单元进行计算任务。
需要说明的是，转换模块与存储控制单元通过PCIe3.0x8的数据链路相连，扩展模块与磁盘存储单元通过PCIe3.0x8的数据链路相连，随着PCIe及数据容量的变化，这里的数据链路标准可以进行相应的调整。另外，刀片式服务器对存储空间的需求是通过本领域技术人员对数据量进行分析后作出的判断，根据判断结论，在扩展单元上认为增删相应的存储介质。
进一步地，存储介质具体包括：用于存储的串行连接小型计算机系统接口(SAS)、和/或串行高级技术附件(SATA)、和/或固态硬盘(SSD)的介质，根据存储介质的变化，具体的存储介质可以相应调整。
需要说明的是，这里的控制单元主要采用Adaptec公司的Adaptec6805芯片或艾萨华(LSI)公司的LSI2208芯片设计，将PCIe信号转换为SAS信号。扩展模块主要采用Adaptec或LSI公司的SAS Expander芯片设计，单个SAS Expander芯片至少可以连接24个磁盘，SAS扩展模块通过磁盘背板与磁盘存储单元中的24个磁盘分别连接，将计算节点发送的数据信息(包含计算任务所需的数据信息)通过SAS单元存储到磁盘存储单元中的存储介质中。
进一步地，硬盘背板，还用于将所述存储控制模块中的写入控制指令和读取控制指令经由系统中背板发往刀片式服务器的集中管理模块，以对存储头结点进行监控。
需要说明的是，存储头结点还包括电源板，与系统中背板连接，用于从中背板上提取电力，以保障存储头结点的稳定运行。该部分为本领域技术人员的公知常识，在此不再赘述。
存储控制单元具体包括：存储转换模块、PCIe总线交换处理模块和处理模块；其中，
存储转换模块，用于将接收的数据信息由光纤通道(FC)信号转换为PCIe信号，发往PCIe总线交换处理模块；将PCIe信号转换为FC信号，经FC交换机与各计算节点通信；
PCIe总线交换处理模块，与处理模块通过PCIe连接，用于将来自其他存储头结点的计算任务需要分析和处理数据信息发往处理模块，同时将接收到的数据信息输出给SAS单元；
处理模块，用于接收来自其他存储头结点的计算任务，完成的对网络、低速基础I/O和管理的处理并反馈回相应的存储头结点。
需要说明的是，计算节点为现有系统中存在的节点，是在数据处理中存在的常规节点，本领域技术人员应当知道计算节点在系统中的作用。
PCIe总线交换处理模块，与处理模块通过PCIe连接，用于将计算任务需要分析和处理数据信息发往处理模块，同时将处理的数据信息发往SAS单元，以存储到磁盘存储单元；
处理模块，用于接收计算节点的计算任务的信息，完成的对网络、低速基础I/O和管理的处理；将完成的计算任务的反馈给计算节点。
需要说明的是，处理模块为刀片式服务器原有的单元，采用ARM或片上SOC处理器，主要用作负载量小的计算任务的处理以及整个存储头节点计算任务的处理。
存储控制单元还包括：存储模块、与存储模块和网络交换模块；其中，
存储模块，包括有独立的支持非易失性存储介质存储扩展通道，用于将处理模块需要处理及处理完的数据信息进行存储；
网络交换模块，用于接收系统中发往处理模块的计算任务的信息；将计算任务的处理结果发往相应的存储头结点。
需要说明的是，存储头结点的处理模块和网络交换模块中包含有I/O模块，I/O模块与网络交换模块通过PCIe3.0x4的链路连接，用于将其他存储头结点发送的计算任务发往处理模块，进行数据处理；并将处理结果反馈给发送计算任务的存储头结点。
SAS单元还包括级联模块，与扩展模块连接，用于拓展连接磁盘簇(JBOD)设备。这里，级联单元通过与扩展单元相连，可以将外置存储通过级联单元提供的接口接入到刀片式服务器中，实现磁盘存储单元外部分磁盘存储空间的灵活拓展。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本申请发明中涉及的链路连接标准，存储介质的类型，以上实施例只是针对优选方式来对本发明进行陈述。其实现手段，可以采用类似的方法进行替换等，根据实际情况可以做适当调整。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种刀片式服务器的存储头结点，其特征在于，包括：存储控制单元、串行连接小型计算机系统接口SAS单元、硬盘背板和磁盘存储单元；其中，
存储控制单元，用于接收并存储数据信息；将接收到的数据信息输出给SAS单元；根据来自其他存储头结点的计算任务对接收到的数据信息进行处理并反馈回相应的存储头结点；向硬盘背板发送写入控制指令；根据接收到的计算任务，向硬盘背板发送读取控制指令；
SAS单元包括：转换读写模块和扩展模块；其中，
转换模块，与存储控制模块通过高速串行点对点双通道高带宽传输PCIe相连，用于将来自存储控制单元的数据信息转换为SAS信号的数据信息并输出给扩展模块；从磁盘存储单元读取进行计算任务需要的数据信息，转换为PCIe信号后发往存储控制单元，进行计算任务；
扩展模块，与存储控制单元通过PCIe连接，包含有用于磁盘扩展的端口，用于扩展存储介质；将来自转换模块的SAS信号的数据信息输出给磁盘存储单元；
磁盘存储单元，用于在接收到写入控制指令时，写入来自SAS单元的SAS信号的数据信息；在接收到读取控制指令时，读取计算任务所需的SAS信号的数据信息；根据刀片式服务器对存储空间的需求增删相应的存储介质；
硬盘背板，用于将来自存储控制单元的写入控制指令输出给磁盘存储单元；根据读取数据信息的控制指令，读取计算任务需要分析和处理数据信息到存储控制单元进行计算任务。
2.根据权利要求1所述的存储头结点，其特征在于，所述硬盘背板，还用于将所述存储控制模块中的写入控制指令和读取控制指令经由系统中背板发往刀片式服务器的集中管理模块，以对存储头结点进行监控。
3.根据权利要求1或2所述的存储头结点，其特征在于，所述存储介质具体包括：用于存储的串行连接小型计算机系统接口SAS、和/或串行高级技术附件SATA、和/或固态硬盘SSD的介质。
4.根据权利要求1所述的存储头结点，其特征在于，所述存储控制单元具体包括：存储转换模块、PCIe总线交换处理模块和处理模块；其中，
存储转换模块，用于将接收的数据信息由光纤通道FC信号转换为PCIe信号，发往PCIe总线交换处理模块；将PCIe信号转换为FC信号，经FC交换机与各计算节点通信；
PCIe总线交换处理模块，与处理模块通过PCIe连接，用于将来自其他存储头结点的计算任务需要分析和处理数据信息发往处理模块，同时将接收到的数据信息输出给SAS单元；
处理模块，用于接收来自其他存储头结点的计算任务，完成的对网络、低速基础I/O和管理的处理并反馈回相应的存储头结点。
5.根据权利要求1所述的存储头结点，其特征在于，所述存储控制单元还包括：存储模块、与存储模块和网络交换模块；其中，
存储模块，包括有独立的支持非易失性存储介质存储扩展通道，用于将处理模块需要处理及处理完的数据信息进行存储；
网络交换模块，用于接收系统中发往处理模块的计算任务的信息；将计算任务的处理结果发往相应的存储头结点。
6.根据权利要求1所述的存储头结点，其特征在于，所述SAS单元还包括级联模块，与扩展模块连接，用于拓展连接磁盘簇JBOD设备。
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