CN105094699B - 一种云服务器存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云服务器存储系统，包括：硬盘存储模块、背板模块和计算扩展单元。云服务器存储系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。硬盘存储模块设置于前端区域。背板模块设置于中端区域。计算扩展单元设置于后端区域。通过本发明的方案，能够提供一种高可用、易维护，可同时用于整机柜云服务器和通用存储型服务器的存储系统。

Description

一种云服务器存储系统

技术领域

本发明涉及网络资源存储技术，尤其涉及一种云服务器存储系统。

背景技术

将计算资源、存储资源、IO资源去耦池化，通过高速网络将池化的资源进行互联是云计算对于服务器的要求，云服务器在这种要求下应运而生。在云服务器中存储不再作为一种独立的设备，而是作为一种池化的资源。但是，在现有技术中，尚未实现存储模块热更换等多种RAS特性，不能达到高可用和易维护性，并且现有的系统不能同时用于整机柜云服务器和通用存储型服务器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种云服务器存储系统，能够提供一种高可用、易维护，可同时用于整机柜云服务器和通用存储型服务器的存储系统。

为了达到上述目的，本发明提出了一种云服务器存储系统，该系统包括：硬盘存储模块、背板模块和计算扩展单元。

云服务器存储系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。

硬盘存储模块设置于前端区域。

背板模块设置于中端区域。

计算扩展单元设置于后端区域。

优选地，

前段区域划分成多个相同的硬盘存储箱，每个硬盘存储箱放置多个硬盘存储模块。

硬盘存储箱支持各规格的硬盘存储模块。

优选地，

前端区域划分为2个相同的硬盘存储箱，分别为第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱；第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱中分别包括3个板载的存储桥片。

在第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱内，硬盘存储模块采用6x4排列。

第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱分别支持24个硬盘存储模块。

每个存储桥片分别与8个硬盘存储模块相连。

优选地，前段区域和中端区域之间为线缆放置区域；线缆放置区域设置有Z型折叠缆索装置。

背板模块和硬盘存储箱采用线缆进行信号互联和电源分配；Z型折叠缆索装置用于固定线缆。

优选地，该系统还包括多个风扇。

中端区域划分为中端前方区域和中端后方区域。

背板模块设置于中端后方区域。

多个风扇设置于终端前方区域，沿背板模块的长度方向依次均匀排列。

优选地，该系统包括多个计算扩展单元；每个计算扩展单元控制硬盘存储箱中的多个硬盘存储模块。

后端区域划分为后端前方区域和后端后方区域。

多个计算扩展单元依次排布在后端后方区域。

每个计算扩展单元包括通过背板模块互联的1个IO交换模块和1个计算模块。

多个计算扩展单元包含的多个IO交换模块和多个计算模块依次交错排布。

每个IO交换模块包括：一个IO箱、一个IO底板和一个针pin脚为直角形态的围组件互连表达PCIE插槽slot。

IO箱用于装载并保护所述IO底板和PCIE slot；IO底板垂直地面固定于IO箱的侧面；PCIE slot与IO底板连接，并平行于IO底板，用于插载标准PCIE卡；标准PCIE卡输出一组PCIEx8信号到属于同一个计算扩展单元的计算模块。

优选地，

计算扩展单元为6个；每个计算扩展单元分别控制硬盘存储箱中的8个硬盘存储模块；其中，第一计算扩展单元至第三计算扩展单元中的计算模块与第一硬盘存储箱相连；第四计算扩展单元至第六计算扩展单元中的计算模块与第二硬盘存储箱相连。

各计算模块用于分别输出一组支持NTB功能的PCIEx8，经过背板模块，连接属于同一个计算扩展单元的IO交换模块，进行IO扩展。

各计算模块还用于分别输出一组不支持NTB功能的PCIEx8信号，经过背板模块和线缆，连接到存储桥片，并扩展出8组统计分析系统SAS或串行高级技术附件SATA信号分别连接到8个硬盘存储模块。

优选地，

该系统还包括电源分配单元PDU模块、电源供应单元PSU模块和SMC管理模块。

PDU模块为1个、PSU模块为2个、SMC管理模块为1个。

1个PDU模块、2个PSU模块和1个SMC管理模块沿多个计算扩展单元依次排列在后端前方区域。

背板模块，用于实现计算模块、IO交换模块和硬盘存储箱之间的信号互连，PDU模块和PSU模块之间的电源分配以及PSU模块到系统各个模块的电源供应。

优选地，

每个计算模块分别包括：1个处理器、1个基板管理控制器BMC管理芯片、1个显卡芯片和4个内存；处理器与1个显卡芯片及4个内存分别相连；BMC管理芯片与显卡芯片相连。

显卡芯片用于输出一组内部集成电路I2C信号和一组通用输入/输出GPIOs信号到SMC管理模块。

BMC管理芯片用于输出一组千兆管理信号到SMC管理模块。

SMC管理模块用于通过千兆管理信号、I2C管理信号和GPIOs管理信号收集计算模块的设备信息，对计算模块的运行状态进行监控并管理。

SMC管理模块输出6组千兆管理网络信号、6组I2C管理信号和6组GPIOs管理信号分别反馈给6个计算模块。

优选地，

SMC管理模块包括1个SMC芯片、1个千兆网络交换芯片和1个管理模块面板。

SMC芯片，用于与每个计算模块的显卡芯片相连，接收每个计算模块发送的I2C信号和GPIOs信号，并对I2C信号和GPIOs信号进行反馈，返回I2C管理信号和GPIOs管理信号。

SMC芯片，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到管理模块面板。

千兆网络交换芯片，分别与SMC芯片和BMC管理芯片相连，用于接收BMC管理芯片发送的千兆管理信号并进行反馈，返回千兆管理网络信号；还用于直接为管理模块面板提供2组千兆管理网口信号。

与现有技术相比，本发明包括：硬盘存储模块、背板模块和计算扩展单元。云服务器存储系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。硬盘存储模块设置于前端区域。背板模块设置于中端区域。计算扩展单元设置于后端区域。通过本发明的方案，能够提供一种高可用、易维护，可同时用于整机柜云服务器和通用存储型服务器的存储系统。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1为本发明的云服务器存储系统组成框图；

图2为本发明的云服务器存储系统组成结构俯视图；

图3为本发明的云服务器存储系统组成结构前视图；

图4为本发明的云服务器存储系统组成结构后视图；

图5为本发明的云服务器存储系统互联结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。

本发明基于第一代Intel Xeon SOC——Broadwell-DE处理器，提出了一种支持IO扩展，高可用的整机柜云服务器存储方案。该方案采用了多种创新性的架构设计，具有IO扩展设备热插拔、存储模块热更换等多种RAS特性，高可用、易维护。不仅可用于整机柜云服务器的存储方案，也可作为一种通用存储型服务器架构方案。

为了达到上述目的，本发明提出了一种云服务器存储系统01，如图1所示，该系统包括：硬盘存储模块02、背板模块03和计算扩展单元04。

云服务器存储系统01划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。具体如图2所示。

硬盘存储模块02设置于前端区域。如图3所示，在本发明实施例中，设置该前度区域为4U的高度。

优选地，

前段区域划分成多个相同的硬盘存储箱，每个硬盘存储箱放置多个硬盘存储模块02。在本发明实施例中，将前段区域划分成多个相同的硬盘存储箱更便于印刷电路板PCB加工及控制成本。

硬盘存储箱支持各规格的硬盘存储模块02。例如，在本发明实施例中为2.5寸和3.5寸的硬盘存储模块02。

在本发明实施例中，前段区域的硬盘存储区采用上维护。具体如图2所示。

优选地，

前端区域划分为2个相同的硬盘存储箱，分别为第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱；第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱中分别包括3个板载的存储桥片。如图3所示。

在第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱内，硬盘存储模块采用6x4排列。

第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱分别支持24个硬盘存储模块02。

每个存储桥片分别与8个硬盘存储模块02相连。

优选地，前段区域和中端区域之间为线缆放置区域；线缆放置区域设置有Z型折叠缆索装置。具体如图2所示。

背板模块03和硬盘存储箱采用线缆进行信号互联和电源分配；Z型折叠缆索装置用于固定线缆。在本发明实施例中，为支持热插拔定制开发了“Z”型缆索，并采用线缆实现背板模块03与硬盘存储箱之间的信号互连。

在本发明实施例中，该线缆采用miniSAS线缆。

背板模块03设置于中端区域。如图2所示。

优选地，该系统还包括多个风扇05。

中端区域划分为中端前方区域和中端后方区域。

背板模块03设置于中端后方区域。

多个风扇05设置于终端前方区域，沿背板模块03的长度方向依次均匀排列。

计算扩展单元04设置于后端区域。如图2、图4所示。

优选地，该系统包括多个计算扩展单元04；每个计算扩展单元04控制硬盘存储箱中的多个硬盘存储模块02。

后端区域划分为后端前方区域和后端后方区域。在本发明实施例中，该后端前方区域设置为1U的高度，后端后方区域设置为3U的高度。

多个计算扩展单元04依次排布在后端后方区域。

每个计算扩展单元04包括通过背板模块互联的1个IO交换模块和1个计算模块。

多个计算扩展单元04包含的多个IO交换模块和多个计算模块依次交错排布。

每个IO交换模块包括：一个IO箱、一个IO底板和一个针pin脚为直角形态的围组件互连表达PCIE插槽slot。具体如图4所示。

IO箱用于装载并保护所述IO底板和PCIE slot；IO底板垂直地面固定于IO箱的侧面；PCIE slot与IO底板连接，并平行于IO底板，用于插载标准PCIE卡；标准PCIE卡输出一组PCIEx8信号到属于同一个计算扩展单元的计算模块。

在本发明实施例中，采用pin脚为直角形态的PCIE slot插槽，这样标准PCIE卡可以平行于IO底板插入PCIE slot中，每个IO交换模块支持热插拔。

优选地，

计算扩展单元04为6个；每个计算扩展单元04分别控制硬盘存储箱中的8个硬盘存储模块02；其中，第一计算扩展单元至第三计算扩展单元中的计算模块与第一硬盘存储箱相连；第四计算扩展单元至第六计算扩展单元中的计算模块与第二硬盘存储箱相连。

各计算模块用于分别输出一组支持NTB功能的PCIEx8，经过背板模块03，连接属于同一个计算扩展单元的IO交换模块，进行IO扩展。

各计算模块还用于分别输出一组不支持NTB功能的PCIEx8信号，经过背板模块03和线缆，连接到存储桥片，并扩展出8组统计分析系统SAS或串行高级技术附件SATA信号分别连接到8个硬盘存储模块02。

优选地，

该系统还包括电源分配单元PDU模块06、电源供应单元PSU模块07和SMC管理模块08。具体如图4所示。

PDU模块06为1个、PSU模块07为2个、SMC管理模块08为1个。

1个PDU模块06、2个PSU模块07和1个SMC管理模块08沿多个计算扩展单元依次排列在后端前方区域。

背板模块03，用于实现计算模块、IO交换模块和硬盘存储箱之间的信号互连，PDU模块06和PSU模块07之间的电源分配以及PSU模块07到系统各个模块的电源供应。

优选地，

每个计算模块分别包括：1个处理器、1个基板管理控制器BMC管理芯片、1个显卡芯片和4个内存；处理器与1个显卡芯片及4个内存分别相连；BMC管理芯片与显卡芯片相连。具体如图5所示。在本发明实施例中，处理器为Broadwell-DE SOC处理器；显卡芯片为AST2400。其中，板载的BMC管理芯片和AST2400芯片，支持万兆网络接口，VGA显示、USB接口、千兆管理网口、开关按钮，并且板载2块mSATA硬盘。

显卡芯片用于输出一组内部集成电路I2C信号和一组通用输入/输出GPIOs信号到SMC管理模块。

BMC管理芯片用于输出一组千兆管理信号到SMC管理模块。

SMC管理模块用于通过千兆管理信号、I2C管理信号和GPIOs管理信号收集计算模块的设备信息，对计算模块的运行状态进行监控并管理。

SMC管理模块输出6组千兆管理网络信号、6组I2C管理信号和6组GPIOs管理信号分别反馈给6个计算模块。

优选地，

SMC管理模块包括1个SMC芯片、1个千兆网络交换芯片和1个管理模块面板。具体如图5所示。在本发明实施例中，SMC芯片为AST1250；千兆网络交换芯片为BCM6396。

SMC芯片，用于与每个计算模块的显卡芯片相连，接收每个计算模块发送的I2C信号和GPIOs信号，并对I2C信号和GPIOs信号进行反馈，返回I2C管理信号和GPIOs管理信号。

SMC芯片，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到管理模块面板。

千兆网络交换芯片，分别与SMC芯片和BMC管理芯片相连，用于接收BMC管理芯片发送的千兆管理信号并进行反馈，返回千兆管理网络信号；还用于直接为管理模块面板提供2组千兆管理网口信号。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云服务器存储系统，其特征在于，所述系统包括：硬盘存储模块、背板模块和计算扩展单元；

所述云服务器存储系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域；

所述硬盘存储模块设置于所述前端区域；

所述背板模块设置于所述中端区域；

所述计算扩展单元设置于所述后端区域；

其中，每个所述计算扩展单元包括通过所述背板模块互联的1个IO交换模块和1个计算模块；所述系统包括多个所述计算扩展单元；多个所述计算扩展单元包含的多个所述IO交换模块和多个所述计算模块依次交错排布；

每个所述IO交换模块包括：一个IO箱、一个IO底板和一个针pin脚为直角形态的围组件互连表达PCIE插槽slot；所述IO箱用于装载并保护所述IO底板和PCIE slot；所述IO底板垂直地面固定于所述IO箱的侧面；所述PCIE slot与所述IO底板连接，并平行于所述IO底板，用于插载标准PCIE卡；所述标准PCIE卡输出一组PCIEx8信号到属于同一个所述计算扩展单元的所述计算模块。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述前端区域划分成多个相同的硬盘存储箱，每个所述硬盘存储箱放置多个所述硬盘存储模块；

所述硬盘存储箱支持各规格的所述硬盘存储模块。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述前端区域划分为2个相同的硬盘存储箱，分别为第一硬盘存储箱和第二硬盘存储箱；所述第一硬盘存储箱和所述第二硬盘存储箱中分别包括3个板载的存储桥片；

在所述第一硬盘存储箱和所述第二硬盘存储箱内，所述硬盘存储模块采用6x4排列；

所述第一硬盘存储箱和所述第二硬盘存储箱分别支持24个所述硬盘存储模块；

每个所述存储桥片分别与8个所述硬盘存储模块相连。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述前端区域和所述中端区域之间为线缆放置区域；所述线缆放置区域设置有Z型折叠缆索装置；

所述背板模块和所述硬盘存储箱采用线缆进行信号互联和电源分配；所述Z型折叠缆索装置用于固定所述线缆。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多个风扇；

所述中端区域划分为中端前方区域和中端后方区域；

所述背板模块设置于所述中端后方区域；

所述多个风扇设置于所述中端前方区域，沿所述背板模块的长度方向依次均匀排列。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，每个所述计算扩展单元控制所述硬盘存储箱中的多个所述硬盘存储模块；

所述后端区域划分为后端前方区域和后端后方区域；

多个所述计算扩展单元依次排布在所述后端后方区域。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述计算扩展单元为6个；每个所述计算扩展单元分别控制所述硬盘存储箱中的8个所述硬盘存储模块；其中，第一计算扩展单元至第三计算扩展单元中的计算模块与所述第一硬盘存储箱相连；第四计算扩展单元至第六计算扩展单元中的计算模块与所述第二硬盘存储箱相连；

各所述计算模块用于分别输出一组支持NTB功能的PCIEx8，经过所述背板模块，连接属于同一个所述计算扩展单元的所述IO交换模块，进行IO扩展；

各所述计算模块还用于分别输出一组不支持NTB功能的PCIEx8信号，经过所述背板模块和线缆，连接到所述存储桥片，并扩展出8组统计分析系统SAS或串行高级技术附件SATA信号分别连接到8个所述硬盘存储模块。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括电源分配单元PDU模块、电源供应单元PSU模块和SMC管理模块；

所述PDU模块为1个、所述PSU模块为2个、所述SMC管理模块为1个；

1个所述PDU模块、2个所述PSU模块和1个所述SMC管理模块沿多个所述计算扩展单元依次排列在所述后端前方区域；

所述背板模块，用于实现所述计算模块、IO交换模块和所述硬盘存储箱之间的信号互连，所述PDU模块和所述PSU模块之间的电源分配以及所述PSU模块到所述系统各个模块的电源供应。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

每个所述计算模块分别包括：1个处理器、1个基板管理控制器BMC管理芯片、1个显卡芯片和4个内存；所述处理器与1个所述显卡芯片及4个所述内存分别相连；所述BMC管理芯片与所述显卡芯片相连；

所述显卡芯片用于输出一组内部集成电路I2C信号和一组通用输入/输出GPIOs信号到SMC管理模块；

所述BMC管理芯片用于输出一组千兆管理信号到所述SMC管理模块；

所述SMC管理模块用于通过所述千兆管理信号、所述I2C管理信号和所述GPIOs管理信号收集所述计算模块的设备信息，对所述计算模块的运行状态进行监控并管理；

所述SMC管理模块输出6组千兆管理网络信号、6组I2C管理信号和6组GPIOs管理信号分别反馈给6个所述计算模块。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述SMC管理模块包括1个SMC芯片、1个千兆网络交换芯片和1个管理模块面板；

所述SMC芯片，用于与每个所述计算模块的所述显卡芯片相连，接收每个所述计算模块发送的所述I2C信号和所述GPIOs信号，并对所述I2C信号和所述GPIOs信号进行反馈，返回所述I2C管理信号和所述GPIOs管理信号；

所述SMC芯片，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到所述管理模块面板；

所述千兆网络交换芯片，分别与所述SMC芯片和所述BMC管理芯片相连，用于接收所述BMC管理芯片发送的所述千兆管理信号并进行反馈，返回所述千兆管理网络信号；还用于直接为所述管理模块面板提供2组千兆管理网口信号。