CN104460927A - 一种4u高密度存储系统供电设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种4U高密度存储系统供电设备及方法，包括3+1冗余电源模块、4U机箱空间以及计算节点；其中，所述计算节点的个数为8个，所述计算节点放置在4U机箱空间中，所述3+1冗余电源模块与计算节点电连接；所述3+1冗余电源模块包括PSU电源模块、计算中板本发明4U高密度存储系统供电设备及方法可提高系统整体供电效率，降低整体功耗；同时，存储节点采取可伸缩的供电线缆取电，实现节点带电维护，增强系统的可维护性。
Description
技术领域
本发明涉及存储系统供电领域，涉及一种4U高密度存储系统供电设备及方法。
背景技术
随着互联网的快速发展，尤其是当前互联网、通信行业的海量数据进行采集、分类、分析、处理、存储。目前网络数据的承载主体—数据中心，其空间已经被成千上网的服务器、存储机柜所占据，随着互联网业务量的不断增加，数据中心网络数据的存储量已经成为制约业务发展的瓶颈。有些网络运营商，为了满足业务的需求，不得不投入巨资，重新建造新的、规模更大的数据中心机房。另一些网络运营商为节省成本，只能采取充分利用现有机房空间的办法，尽可能提高数据中心的吞吐量，来暂时满足自身业务的发展需要。为了尽可能满足这类客户的需求，不同形态的高密度存储系统也应运而生。随着存储系统密度的增加，系统功耗和散热成为存储系统设计的瓶颈；同时，随着存储系统密度的增加，硬盘的数量也越来越大，出现故障也很难避免，一旦某块硬盘出现故障，需要更换时，如何实现带电维护存储系统的硬盘也是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种4U高密度存储系统供电设备及方法，以提高系统整体供电效率，降低整体功耗；同时，存储节点采取可伸缩的供电线缆取电，实现节点带电维护，增强系统的可维护性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种4U高密度存储系统供电设备，其特征在于包括3+1冗余电源模块、4U机箱空间以及计算节点；其中，所述计算节点的个数为8个，所述计算节点放置在4U机箱空间中，所述3+1冗余电源模块与计算节点电连接；所述3+1冗余电源模块包括PSU电源模块、计算中板。
进一步地，所述3+1冗余电源模块采用集中供电的方式向所述计算节点供电。
进一步地，所述3+1冗余电源模块与计算节点之间的点连接方式为采用板对板的connector方式直接连接。
进一步地，所述8个计算节点中的任意一个均包含2块硬盘，每一块所述硬盘的大小均为2.5英寸。
进一步地，所述PSU电源模块的数量为2-8个。
进一步地，所述4U机箱空间包含风扇，风扇的数量为1-5个，风扇安装在4U空间上且风扇正对着所述计算中板。
进一步地，所述PSU电源模块上具有板对板连接接口。
进一步地，所述计算中板上具有板对板连接接口、节点接口、导流铜排。
本发明另一方案为：
一种4U高密度存储系统供电方法，包括以下步骤：
1）、根据最大支持的系统配置，确定好电源模块的输出额定功率，选择与电源模块配套的连接器、计算中板配套的板对板连接器，设计计算中板的layout及P12V输入滤波电容的容值、数量；
2）、评估单个计算节点的最大功耗，计算出供电端的最大输入电流，以设计合适的热拔插线路；
3）、依据2块3.5“硬盘的总功耗，选择合适的供电转接线及配套端口、并设计好2口硬盘背板；
4）、待节点主板、计算中板、硬盘背板准备好后，将4个PSU插接在计算中板上；
5）、节点主板与2块2.5“硬盘通过托盘构成一个整体，硬盘插接在1U的硬盘背板上，搭建完成计算节点，并将计算节点直接插接在计算中板上。
相较于现有技术，本发明4U高密度存储系统供电设备及方法可提高系统整体供电效率，降低整体功耗；同时，存储节点采取可伸缩的供电线缆取电，实现节点带电维护，增强系统的可维护性。
附图说明
图1为本发明4U高密度存储系统供电设备的结构示意图。
图2 为本发明4U高密度存储系统供电设备的整体供电结构图。
图3 为本发明4U高密度存储系统供电设备的计算节点连接示意图。
图4为本发明4U高密度存储系统供电设备的单个计算节点结构图。
图5 为本发明4U高密度存储系统供电方法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行说明。
本发明提出一种4U高密度存储系统供电设备及方法在4U的机箱空间内，集成有8个计算节点（每个节点支持2块3.5“硬盘，整体支持48块硬盘），通过4个电源模块与电源背板互联，构成3+1冗余电源池来给整个4U存储系统集中供电。同时，为增强计算节点的硬盘可维护性，采用板对板连接方式取电，实现对计算节点供电，8个计算节点直接竖插在机箱内。
如图1所示，本发明一种4U高密度存储系统供电设备包括3+1冗余电源模块、4U机箱空间以及计算节点；其中，所述计算节点的个数为8个，所述计算节点放置在4U机箱空间中，所述3+1冗余电源模块与计算节点电连接；所述3+1冗余电源模块包括PSU电源模块、计算中板。
在其中一个实施例中所述3+1冗余电源模块采用集中供电的方式向所述计算节点供电。所述3+1冗余电源模块与计算节点之间的点连接方式为采用板对板的connector方式直接连接。所述8个计算节点中的任意一个均包含2块硬盘，每一块所述硬盘的大小均为2.5英寸。所述PSU电源模块的数量为2-8个。
在其中一个实施例中所述4U机箱空间包含风扇，风扇的数量为1-5个，风扇安装在4U空间上且风扇正对着所述计算中板。
在其中一个实施例中，所述PSU电源模块上具有板对板连接接口。
在其中一个实施例中所述3+1冗余电源模块包含计算中板，所述计算中板上具有板对板连接接口、节点接口、导流铜排。
在其中一个实施例中所述PSU电源模块上的板对板连接接口跟所述计算中板上的板对板连接接口相互连接。
如图2所示为系统的整体供电结构图，图示的箭头表示供电的流向。PSU一共4块（PSU1、PSU2、PSU3、PSU4），分布在计算中板两侧，PSU插接在计算中板上，实现3+1冗余供电；计算节点通过板对板的connector方式直接插接在计算中板上。
如图3所示，计算节点上集成有1颗公头connector（包含4PIN供电引脚，20Pin信号引脚），供电引脚支持30A/PIN，信号pin支持1A/PIN；4个PSU直接插接在计算中板上，给整个系统供电。
（图中以计算节点1为例，通过板对板的connector方式，直接插接在计算中板上取电）；计算节点2、3、4…、8的取电方式和节点1相同；系统散热风扇通过转接线插接在计算中板上取电。
如图4为单个计算节点的结构示意图。计算节点支持2颗CPU、4组内存，以增强数据处理能力；计算主板的供电输入端集成有热拔插功能单元，用来实现带电拔插维护；包含两块2.5”hdd，实现RAID1，用来安装计算节点的OS（即：Operating System），同时保证系统的安全性。
本发明一种4U高密度存储系统供电设备需要长时间不间断操作、高可靠的系统，往往需要高可靠的电源供应，因此采用了3+1冗余电源设计是其中的关键部分，在系统中起着重要作用。该3+1冗余电源配置两个以上的电源，当一个电源出现故障时，其它电源可以立刻投入，并且不能中断设备的正常运行，这类似于UPS电源的工作原理，当市电断电时由电池顶替供电，而冗余电源的区别主要是由不同的电源供电。 电源冗余有交流220V及各种直流电压的应用，本发明采用的是低压直流（如DC5V、DC12V等）的3+1冗余电源方案设计。电源冗余一般可以采取的方案由容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N＋1备份、冗余热备份方式。本发明采用的是并联均流的N+1备份方式。容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大；冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作，这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口；；冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其它空载，主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小；并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电，这种方案在一个电源故障时不会影响负载供电，是最适合本发明的供电方式。
本发明一种4U高密度存储系统供电设备方法包括以下步骤：
1）、根据最大支持的系统配置，确定好电源模块的输出额定功率，选择与电源模块配套的连接器、计算中板配套的板对板连接器，设计计算中板的layout（通过最大额定电流，确定PCB铺设铜箔的宽度）及P12V输入滤波电容的容值、数量；
2）、评估单个计算节点的最大功耗（包含主板和硬盘总功耗），计算出供电端的最大输入电流，以设计合适的热拔插线路；
3）、依据2块3.5“硬盘的总功耗，选择合适的供电转接线及配套端口、并设计好2口硬盘背板；
4）、待节点主板、计算中板、硬盘背板（支持2块2.5“HDD）准备好后，将4个PSU插接在计算中板上；
5）、节点主板与2块2.5“硬盘通过托盘构成一个整体，硬盘插接在1U的硬盘背板上。这样计算节点搭建完成；
6）、计算节点直接插接在计算中板上；其他的计算节点也按照类似的方式连接在计算中板上；
这样整个4U计算系统的供电链路即可搭建完成。
本发明实现对系统所有计算节点的集中供电，可提高系统整体供电效率，降低整体功耗；同时，计算节点供电输入端集成有热拔插线路，通过板对板的connector方式与计算中板互联取电，实现节点带电推拉维护，增强计算系统的可维护性。
综上所述，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，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上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4U高密度存储系统供电设备，其特征在于包括3+1冗余电源模块、4U机箱空间以及计算节点；其中，所述计算节点的个数为8个，所述计算节点放置在4U机箱空间中，所述3+1冗余电源模块与计算节点电连接；所述3+1冗余电源模块包括PSU电源模块、计算中板。
2.如权利要求1所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述3+1冗余电源模块采用集中供电的方式向所述计算节点供电。
3.如权利要求1所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述3+1冗余电源模块与计算节点之间的点连接方式为采用板对板的connector方式直接连接。
4.如权利要求1所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述8个计算节点中的任意一个均包含2块硬盘，每一块所述硬盘的大小均为2.5英寸。
5.如权利要求4所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述PSU电源模块的数量为2-8个。
6.如权利要求5所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述4U机箱空间包含风扇，风扇的数量为1-5个，风扇安装在4U空间上且风扇正对着所述计算中板。
7.如权利要求6所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述PSU电源模块上具有板对板连接接口。
8.如权利要求7所述4U高密度存储系统供电设备，其特征在于：所述计算中板上具有板对板连接接口、节点接口、导流铜排。
9.一种4U高密度存储系统供电方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、根据最大支持的系统配置，确定好电源模块的输出额定功率，选择与电源模块配套的连接器、计算中板配套的板对板连接器，设计计算中板的layout及P12V输入滤波电容的容值、数量；
2）、评估单个计算节点的最大功耗，计算出供电端的最大输入电流，以设计合适的热拔插线路；
3）、依据2块3.5“硬盘的总功耗，选择合适的供电转接线及配套端口、并设计好2口硬盘背板；
4）、待节点主板、计算中板、硬盘背板准备好后，将4个PSU插接在计算中板上；
5）、节点主板与2块2.5“硬盘通过托盘构成一个整体，硬盘插接在1U的硬盘背板上，搭建完成计算节点，并将计算节点直接插接在计算中板上。
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