CN105159617A - 一种池化存储系统架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种池化存储系统架构，包括池化存储引擎、离散存储设备池及M个计算单元，离散存储设备池为池化存储引擎对N个存储设备进行池化后形成的，M和N均为正整数；每个计算单元均与池化存储引擎连接；池化存储引擎与离散存储设备池连接，用于为计算单元分配离散存储设备池的存储资源。其中，N个存储设备被池化后形成离散存储设备池，池化存储引擎可以将离散存储设备池中的存储资源根据各个计算单元的需求动态分配给各计算单元，并在计算单元的需求发生变化时动态调整各个计算单元的存储资源配置，即实现计算单元间对于存储资源的动态共享，从而避免了计算单元的存储应用与存储资源不统一的情况的发生，大大提高了存储资源的利用率。

Description

一种池化存储系统架构

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储技术领域，更具体地说，涉及一种池化存储系统架构。

背景技术

服务器系统架构是实现服务器各项功能的基础，而本地磁盘存储是传统的服务器系统架构无法规避的环节。

现有技术的服务器系统架构中，每个计算单元均具有与之对应的本地磁盘，而通常情况下，每个计算单元对应的本地磁盘所提供的存储资源是相同的，但是由于每个计算单元的存储应用不同，就会出现存储资源与存储应用不统一的问题。并且，由于本地磁盘完全隶属于本地计算单元，而无法被远端其它计算单元高效访问，因此，当本地存储应用不足时，多余的存储资源被闲置；而当本地存储资源不足时，无法实时动态的为其添加存储资源，这就大大降低了存储资源的利用率。

综上所述，现有技术的服务器系统架构中存在对存储资源的利用率较低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种池化存储系统架构，以解决现有技术中的服务器系统架构中存在的对存储资源的利用率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种池化存储系统架构，包括池化存储引擎、离散存储设备池及M个计算单元，所述离散存储设备池为所述池化存储引擎对N个存储设备进行池化后形成的，M和N均为正整数；

每个所述计算单元均与所述池化存储引擎连接；所述池化存储引擎与所述离散存储设备池连接，用于为所述计算单元分配所述离散存储设备池的存储资源。

优选的，所述池化存储引擎分别通过PCIE链路与所述离散存储设备池及所述计算单元连接。

优选的，所述池化存储引擎包括交换芯片及管理CPU；所述交换芯片分别与所述离散存储设备池及所述计算单元连接，用于在所述管理CPU的控制下为所述计算单元分配所述离散存储设备池的存储资源。

优选的，所述交换芯片还连接有EEPROM，所述EEPROM用于存储所述交换芯片的操作信息和FW配置文件。

优选的，所述管理CPU还连接有Flash及内存，所述Flash用于存储所述管理CPU的Bios，所述内存用于在所述管理CPU的控制下进行数据处理及数据存储。

优选的，所述管理CPU还连接有mSATA、调试接口及接入接口，其中，所述mSATA用于连接本地磁盘，所述调试接口用于对所述管理CPU进行调试和管理，所述接入接口用于供外部设备接入。

优选的，所述离散存储设备池集成于所述池化存储引擎上。

优选的，所述计算单元包括计算节点及IO设备，所述计算节点通过所述IO设备与所述池化存储引擎连接。

优选的，所述计算单元包括内存及两个微处理器，所述两个微处理器分别与所述内存连接，所述两个微处理器之间互联；所述IO设备包括两个PCIEslot插槽，任一所述PCIEslot插槽内插入有PCIEre-driverAdd-in卡，所述PCIEre-driverAdd-in卡具有用于与所述池化存储引擎连接的QSFP接口；所述两个PCIEslot插槽分别与所述两个微处理器一一对应连接。

优选的，所述池化存储引擎还包括至少一个扩展接口，所述扩展接口用于连接其他池化存储系统架构中的池化存储引擎以扩展存储资源及计算资源，或者用于连接其他存储设备以扩展存储资源，或者用于连接其他计算单元以扩展计算资源。

本发明提供的一种池化存储系统架构，包括池化存储引擎、离散存储设备池及M个计算单元，所述离散存储设备池为所述池化存储引擎对N个存储设备进行池化后形成的，M和N均为正整数；每个所述计算单元均与所述池化存储引擎连接；所述池化存储引擎与所述离散存储设备池连接，用于为所述计算单元分配所述离散存储设备池的存储资源。与现有技术相比，本申请提供的一种池化存储系统架构中，N个存储设备被池化后形成离散存储设备池，池化存储引擎可以将离散存储设备池中的存储资源根据各个计算单元的需求动态分配给各计算单元，并在计算单元的需求发生变化时动态调整各个计算单元的存储资源配置，即实现计算单元间对于存储资源的动态共享，从而避免了背景技术中提到的计算单元的存储应用与存储资源不统一的情况的发生，大大提高了存储资源的利用率。

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，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种池化存储系统架构的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种池化存储系统架构的第二种结构示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种池化存储系统架构，该系统架构可以包括池化存储引擎、离散存储设备池及M个计算单元，离散存储设备池为池化存储引擎对N个存储设备进行池化后形成的，M和N均为正整数；

每个计算单元均与池化存储引擎连接；池化存储引擎与离散存储设备池连接，用于为计算单元分配离散存储设备池的存储资源。

其中，M和N的取值可以根据实际需要进行确定。当M的取值为1时，一种池化存储系统架构的结构示意图如图1所示，包括计算单元11、池化存储引擎12及离散存储设备池13。

需要说明的是，“池化”简单来说，就是将离散的存储设备构建成一个虚拟的存储资源池，即离散存储设备池。当对存储资源池内的存储资源进行调用时无需考虑需要调用的存储资源属于哪个存储设备，而是将存储资源池内的全部存储资源作为一个整体来调用其中的部分存储资源。

本申请提供的一种池化存储系统架构中，N个存储设备被池化后形成离散存储设备池，池化存储引擎可以将离散存储设备池中的存储资源根据各个计算单元的需求动态分配给各计算单元，并在计算单元的需求发生变化时动态调整各个计算单元的存储资源配置，即实现计算单元间对于存储资源的动态共享，从而避免了背景技术中提到的计算单元的存储应用与存储资源不统一的情况的发生，大大提高了存储资源的利用率。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构适用于存储应用的种类多样多变的云计算应用，当其应用于整机柜云服务器时，能够使得整机柜云服务器的各计算单元无需再配置本地存储，大大提高了存储资源的利用率。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构，池化存储引擎可以分别通过PCIE链路与离散存储设备池及计算单元连接。

PCIE是最新的总线和接口标准，其属于高速串行点对点双通道高带宽传输，因此，采用PCIE链路实现池化存储引擎与离散存储设备池之间的连接及池化存储引擎与计算单元之间的连接，能够大大提高存储带宽，降低存储延迟，从而能够进一步优化本申请公开的一种池化存储系统架构的性能。而池化存储引擎与离散存储设备池及计算单元的连接所采用的PCIE链路优选为PCIEx4链路，或者是PCIEx8链路，或者是PCIEx16链路，以进一步提高传输带宽，达到更优的数据传输效果。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构，池化存储引擎可以包括交换芯片及管理CPU；交换芯片分别与离散存储设备池及计算单元连接，用于在管理CPU的控制下为计算单元分配离散存储设备池的存储资源。

池化存储引擎内部设置有交换芯片及管理CPU，其中，管理CPU用于控制交换芯片完成相关操作，而交换芯片在管理CPU的控制下为计算单元分配离散存储设备池的存储资源。由此，保证了池化存储引擎顺利完成其需要完成的相关操作，如为计算单元分配离散存储设备池的存储资源。

其中，交换芯片还可以连接有EEPROM，EEPROM用于存储交换芯片的操作信息和FW配置文件。

EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，电可擦可编程只读存储器)，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片；EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，一般为即插即用。本申请将交换芯片连接有用于存储交换芯片的操作信息及FW配置文件的EEPROM，可以在用户需要时对交换芯片的操作信息进行查询，比如当交换芯片发生故障时，可通过对于EEPROM的查询，确定交换芯片发生故障的操作信息，进一步定位故障所在，等；另外，FW是Firmware(固件)的简称，固件就是写入EROM(可擦写只读存储器)或EEPROM中的程序，其担任着一个系统最基础最底层工作的软件；而在硬件设备中，固件就是硬件设备的灵魂，因为一些硬件设备除了固件以外没有其它软件组成，因此固件也就决定着硬件设备的功能及性能，因此，可根据实际需要利用FW配置文件对交换芯片的一些功能及性能进行具体设置。可见，通过EEPROM，既可以对交换芯片的操作信息进行实时监控，还可以根据实际需要对交换芯片的一些功能及性能进行具体设置，保证了交换芯片的工作的顺利完成，完善了池化存储引擎的功能，有利于池化存储系统架构的顺利实现。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构，管理CPU还可以连接有Flash及内存，Flash用于存储管理CPU的Bios，内存用于在管理CPU的控制下进行数据处理及数据存储。

Flash是一种动画创作与应用程序开发于一身的创作软件，管理CPU能够利用flash对其Bios进行存储，而Bios是英文"BasicInputOutputSystem"的缩略词，直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。在本申请中，Bios能够为管理CPU提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，以保证管理CPU的正常运行。

内存(Memory)是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。本申请中，内存就是用于在管理CPU的控制下完成对数据的处理及存储，以保证管理CPU的正常运行。

另外，管理CPU还可以连接有mSATA、调试接口及接入接口，其中，mSATA用于连接本地磁盘，调试接口用于对管理CPU进行调试和管理，接入接口用于供外部设备接入。

mSATA(mini-SATA)是迷你版本SATA接口，可用于连接本地磁盘，由此，能够在池化存储系统架构发生故障，而无法调用离散存储设备池中的存储资源时，为池化存储系统架构连接上本地磁盘，以保证池化存储系统架构的正常运行。

管理人员可通过调试接口对管理CPU进行调试及管理，使得管理CPU能够按照工作人员的实际需要进行某项工作，且，按时对管理CPU进行调试可在其出现故障时及时发现，以避免池化存储系统架构因管理CPU的故障而无法正常运行情况的发生。

当有外部设备需要与管理CPU进行数据通信或者其他操作时，可将外部设备通过接入接口接入，由此，能够完成池化存储系统架构的功能，保证了管理CPU与外部设备之间能够顺利进行数据通信等操作。

需要说明的是，离散存储设备池可以集成于池化存储引擎上。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构，计算单元可以包括计算节点及IO设备，计算节点通过IO设备与池化存储引擎连接。

IO设备即为基本输入/输出设备，计算节点可通过IO设备与池化存储引擎连接，以保证池化存储系统架构的正常工作。具体的，计算单元可以包括内存及两个微处理器，两个微处理器分别与内存连接，两个微处理器之间互联；IO设备可以包括两个PCIEslot插槽，任一PCIEslot插槽内插入有PCIEre-driverAdd-in卡，PCIEre-driverAdd-in卡具有用于与池化存储引擎连接的QSFP接口；两个PCIEslot插槽分别与两个微处理器一一对应连接。

其中，计算单元包括内存及两个微处理器的设置，能够保证系统对于计算资源的需求，并且，通过QSFP与池化存储引擎之间通过QSFP线缆连接，而QSFP是一种高度线缆，保证了数据的传输速度，优化了池化存储系统架构的性能。

上述实施例提供的一种池化存储系统架构中，池化存储引擎还可以包括至少一个扩展接口，扩展接口用于连接其他池化存储系统架构中的池化存储引擎以扩展存储资源及计算资源，或者用于连接其他存储设备以扩展存储资源，或者用于连接其他计算单元以扩展计算资源。

当需要对池化存储系统架构的存储资源进行扩展时，可直接通过扩展接口连接其他存储设备，以使得新连接的其他存储设备能够融入离散存储设备池中；而当需要对池化存储系统架构中的计算资源进行扩展时，可直接通过扩展接口连接其他计算单元，以获取需要的计算资源；当既需要扩展存储资源又需要扩展计算资源时，可通过扩展接口连接其他的池化存储系统架构中的池化存储引擎，由此，将两个池化存储系统架构视为一个整体，既扩展了存储资源又扩展了计算资源。可见，通过扩展接口的设置，能够使得池化存储系统架构的存储资源和计算资源可以根据实际需要进行扩展，完善了池化存储系统架构的功能。其中，扩展接口的数目可以根据实际需要进行确定。

本申请提供的一种池化存储系统架构的核心部分为池化存储引擎，其位于池化存储系统架构的中心位置。当本发明提供的一种池化存储系统架构包括上述实施例中涉及的所有部件时，其结构示意图如图2所示。其中，交换芯片采用PLX的PEX9797PCIE交换芯片，存储设备采用NVMeSSD(基于NVMe的固态硬盘)，离散存储设备池采用14块“2.5”的NVMeSSD硬盘，CPU采用AvotonMgmCPU，计算单元的计算节点采用EP-2S计算节点，IO设备采用IOBOX设备，且计算节点的微处理器用Xeon表示。则交换芯片输出8个PCIEx4到板边QSFP连接器作为与计算单元的连接接口，与8个计算单元一一对应连接；2个PCIEx4到板边QSFP连接器作为扩展接口；14个PCIEx4分别与14个NVMeSSD的接口一一对应连接，以实现存储设备的池化共享，形成离散存储设备池；输出一组PCIEx1、一组I2C及一组JTAG到管理CPU；输出一组I2C到EEPROM。而管理CPU输出一组SATA信号到mSATA；输出一组DDR3信号到内存的DIMMslot；输出一组RS232信号至调试接口COM，输出一组USB信号至调试接口CONN；输出一组GbE至接入接口RJ45。另外，同一计算节点内的两个微处理器之间利用SPI接口互联；每个微处理器均通过一组DDR4信号与内存连接，同时通过一组PCIEx8与IO设备的PCIEslot连接。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种池化存储系统架构，其特征在于，包括池化存储引擎、离散存储设备池及M个计算单元，所述离散存储设备池为所述池化存储引擎对N个存储设备进行池化后形成的，M和N均为正整数；

每个所述计算单元均与所述池化存储引擎连接；所述池化存储引擎与所述离散存储设备池连接，用于为所述计算单元分配所述离散存储设备池的存储资源。

2.根据权利要求1所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述池化存储引擎分别通过PCIE链路与所述离散存储设备池及所述计算单元连接。

3.根据权利要求1所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述池化存储引擎包括交换芯片及管理CPU；所述交换芯片分别与所述离散存储设备池及所述计算单元连接，用于在所述管理CPU的控制下为所述计算单元分配所述离散存储设备池的存储资源。

4.根据权利要求3所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述交换芯片还连接有EEPROM，所述EEPROM用于存储所述交换芯片的操作信息和FW配置文件。

5.根据权利要求3所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述管理CPU还连接有Flash及内存，所述Flash用于存储所述管理CPU的Bios，所述内存用于在所述管理CPU的控制下进行数据处理及数据存储。

6.根据权利要求5所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述管理CPU还连接有mSATA、调试接口及接入接口，其中，所述mSATA用于连接本地磁盘，所述调试接口用于对所述管理CPU进行调试和管理，所述接入接口用于供外部设备接入。

7.根据权利要求6所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述离散存储设备池集成于所述池化存储引擎上。

8.根据权利要求1所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述计算单元包括计算节点及IO设备，所述计算节点通过所述IO设备与所述池化存储引擎连接。

9.根据权利要求8所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述计算单元包括内存及两个微处理器，所述两个微处理器分别与所述内存连接，所述两个微处理器之间互联；所述IO设备包括两个PCIEslot插槽，任一所述PCIEslot插槽内插入有PCIEre-driverAdd-in卡，所述PCIEre-driverAdd-in卡具有用于与所述池化存储引擎连接的QSFP接口；所述两个PCIEslot插槽分别与所述两个微处理器一一对应连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的池化存储系统架构，其特征在于，所述池化存储引擎还包括至少一个扩展接口，所述扩展接口用于连接其他池化存储系统架构中的池化存储引擎以扩展存储资源及计算资源，或者用于连接其他存储设备以扩展存储资源，或者用于连接其他计算单元以扩展计算资源。