CN105446425B - 在大容量存储底盘组件的前区中用的底盘输入/输出模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适于在大容量存储底盘组件的前区中使用的底盘输入/输出(I/O)模块。在一个示例中该底盘I/O模块包括：I/O模块壳体；在I/O模块壳体的外部可用的主I/O连接器；在I/O模块壳体的外部可用的多个子组件连接器；一个或多个电源模块；以及电耦合至该主I/O连接器、多个子组件连接器以及一个或多个电源模块的接口模块，其中该接口模块配置为调节安装在大容量存储底盘组件中的一个或多个大容量存储子组件的操作，调节从一个或多个电源模块至一个或多个大容量存储子组件的电力供给，并促进在一个或多个大容量存储子组件和主I/O连接器之间的电信号的交换。

Description

在大容量存储底盘组件的前区中用的底盘输入/输出模块
技术领域
本公开的多个方面涉及数据存储系统领域，尤其涉及大容量存储底盘组件。
背景技术
大容量存储系统用于存储大量数字数据。随着计算机系统和网络的数量和性能的增长，存在对越来越多存储系统容量的需求。云计算和大规模数据处理进一步提高了对能够传输和保持大量数据的数字数据存储系统的需求。
大容量存储系统典型地通过大量海量存储设备形成。大容量存储底盘组件是保持和操作多个大容量存储子组件的模块化单元。大容量存储系统的容量可通过安装一个或多个额外的大容量存储底盘组件至机架或其它支撑结构而大幅增量式提高。
大容量存储子组件是可添加至大容量存储底盘组件的模块化单元。每个大容量存储子组件保持和操作多个存储装置，例如硬盘驱动器(HDD)。大容量存储底盘组件的存储容量可通过安装额外的大容量存储子组件至该底盘组件而增量式提高。
在大容量存储系统中主要考虑效率和易于维护性。重要的是技术人员可简单和快速访问和安装或服务大容量存储系统的各部件。此外，强烈期望的是大容量存储底盘组件的各部件可由技术人员安全地访问。
发明内容
本公开提供了一种适用于大容量存储底盘组件的前区的底盘输入/输出(I/O)模块。在一个示例中，该底盘I/O模块包括：I/O模块壳体；在I/O模块壳体上外部可用的主I/O连接器；在I/O模块壳体上外部可用的多个子组件连接器；一个或多个电源模块；以及电耦合至该主I/O连接器、多个子组件连接器以及一个或多个电源模块的接口模块，其中，该接口模块配置为调节安装在大容量存储底盘组件中的一个或多个大容量存储子组件的操作，调节从一个或多个电源模块至一个或多个大容量存储子组件的电源的供给，并促进一个或多个大容量存储子组件和主I/O连接器之间的电信号的交换。
附图说明
图1示出了在大容量存储底盘组件中使用的示例性底盘输入/输出(I/O)模块。
图2示出了包括已安装底盘I/O模块的示例性大容量存储底盘组件。
图3示出了其中底盘I/O模块未安装至底盘托盘的大容量存储底盘组件。
图4示出了包括后表面的底盘I/O模块的模块后区。
图5示出了其中电源模块部分从底盘I/O模块移除的大容量存储底盘组件。
图6示出了其中底盘I/O模块通过铰链至少部分附着于底盘托盘的I/O模块架的大容量存储底盘组件。
图7示出了包括保持装置的电源模块。
图8示出了示例性大容量存储子组件的细节。
图9示出了包括托盘后区的气流结构的底盘托盘。
具体实施方式
下文的描述和相关附图教导了本发明的最佳模式。为了教导发明原理，最佳模式的一些传统方面可能被简化或省略。下述权利要求规定了本发明的保护范围。最佳模式的一些方面可能没有落在权利要求规定的本发明的保护范围内。因此，本领域技术人员将理解落入本发明保护范围的由最佳模式所得到的变型。本领域技术人员将理解下文描述的特征能够以多种方式组合以形成本发明的多种变型。所以，本发明并不限于下文描述的特定示例，而仅由权利要求及其等同物进行限制。
图1示出了在大容量存储底盘组件100中使用的示例性底盘输入/输出(I/O)模块140。示出的该示例中的底盘I/O模块140包括I/O模块壳体141、在I/O模块壳体141的外表面上可用的主I/O连接器149、在I/O模块壳体141的外表面上可用的多个子组件连接器143、一个或多个保持装置157、一个或多个电源模块150以及接口模块148。
接口模块148耦合至并与主I/O连接器149通信，而且耦合至并与多
个子组件连接器143通信。接口模块148在主I/O连接器149和多个子组件连接器143之间中继电信号和数据，包括路由电信号和数据，即多路复用多个子组件连接器143至主I/O连接器149。接口模块148进一步耦合至一个或多个电源模块150，其中接口模块148调节从一个或多个电源模块150至多个子组件连接器143的电源供给。提供至多个子组件连接器143的电源用于为任意安装的大容量存储子组件120供电(参见图2)。提供至多个子组件连接器143的电源还用于为安装在大容量存储底盘组件100的后部的一个或多个后部冷却风扇180供电(参见图9)。
底盘I/O模块140促进了技术人员或其他操作人员的简便访问。底盘I/O模块140安装至大容量存储底盘组件100的托盘前区111。因此，底盘I/O模块140位于大容量存储设备的存储架的前通道处。该前通道区通常要比后通道区温度低，其中排出安装好的大容量存储底盘组件100的所有冷却气流。前通道区对于控制电子器件来说是更良好的环境，诸如接口模块148。在后通道区中的温度可达华氏温度大约一百三十度。而且，前通道区对于技术人员和其他操作人员来说更为舒适。
主I/O连接器149位于底盘I/O模块140的前表面144或模块前区142。主I/O连接器149包括用于底盘I/O模块140和用于大容量存储底盘组件100的主连接器。主I/O连接器149配置为耦合至外部总线、网络或系统。主I/O连接器149在多个存储驱动子组件120和一个或多个外部设备或系统之间交换信号或通信。在大容量存储底盘组件100和外部设备或系统之间交换的所有电信号都通过主I/O连接器149。因此，主I/O连接器149包括合适的通信链路，包括电的、光的或用于传输数字数据的其它合适的通信链路。
多个子组件连接器143位于I/O模块壳体141的外表面上与主I/O连接器149间隔开的位置。在一些示例中，多个子组件连接器143位于后表面145或模块后区147上。在一些示例中，多个子组件连接器143位于与主I/O连接器149相反的外部表面上。多个子组件连接器143包括配置为耦合至各个大容量存储子组件120的连接器。
一个或多个电源模块150提供电源至大容量存储底盘组件100。一个或多个电源模块150均通过一个或多个相应的电力电缆151接收独立的电源供应。因此，大容量存储底盘组件100包括一个或多个独立和冗余的电源模块150。
在一些示例中，多个子组件连接器143通过接口模块148耦合至两个电源模块150。在接口模块148的控制下，多个子组件连接器143将电源传输至大容量存储子组件120。因此，两个电源模块150为大容量存储子组件120提供冗余的电力来源。
示出的示例中的接口模块148配置为控制大容量存储底盘组件100的操作，这样数字数据被有效存储并从安装在大容量存储底盘组件100中的所有大容量存储子组件120中调用。接口模块148在主I/O连接器149和多个子组件连接器143之间中继电信号。接口模块148在主I/O连接器149和各个大容量存储子组件120之间切换电信号。此外，在一些示例中，接口模块148调节大容量存储底盘组件100的各个大容量存储子组件120的操作。接口模块148可对各个大容量存储子组件120加电或断电。
在一些示例中接口模块148接收子模块，包括一个或多个切换模块138和一个或多个服务模块139。期望数量的切换模块138和服务模块139可安装在接口模块148中。作为替换的或者此外，一个或多个切换模块138和一个或多个服务模块139可被移除和替代，以便适应大容量存储底盘组件100的特定用法或配置。一个或多个切换模块138包括用于配置一个或多个大容量存储子组件120的开关。一个或多个切换模块138包括用于控制一个或多个大容量存储子组件120的操作的开关。一个或多个服务模块139包括用于接收在一个或多个大容量存储子组件120和外部设备或系统之间交换的电信号的电路。一个或多个服务模块139包括用于传送在一个或多个大容量存储子组件120和外部设备或系统之间交换的电信号的电路。一个或多个服务模块139包括用于解释和处理控制底盘I/O模块140和大容量存储底盘组件100的操作的所接收的控制信号的电路。
每个电源模块150包括允许空气流过电源模块150的格栅、网或其它通风结构，其中通过大容量存储底盘组件100的空气将冷却电源模块150。此外，在一些示例中电源模块150包括电源冷却风扇155，该电源冷却风扇155可由接口模块148供能以帮助冷却电源模块150。此外，电源冷却风扇155可由接口模块148供能以帮助冷却大容量存储底盘组件100。
此外，在一些示例中，接口模块148执行冷却功能，调节对位于大容
量存储底盘组件100后部的一个或多个后部冷却风扇180的电源供给。接口模块148配置为测量大容量存储底盘组件100的一个或多个位置处的温度并调节一个或多个后部冷却风扇180的风扇速度。
在操作中，其中底盘I/O模块140被安装至大容量存储底盘组件100并且大容量存储底盘组件100被安装至一存储支架或其它结构，底盘I/O模块140被置于大容量存储底盘组件100的前部以及该存储支架的前部。底盘I/O模块140因此可被技术人员快速和简单访问。底盘I/O模块140可被移动或移除以快速和简单安装或移除大容量存储子组件120。技术人员可访问接口模块148以及快速和简单安装或移除切换模块138和服务模块139。技术人员可快速和简单安装或移除电源模块150。
在一些示例中，在大容量存储底盘组件100的前区中使用的底盘I/O模块140包括：I/O模块壳体141；在I/O模块壳体141的外部可用的主I/O连接器149；在I/O模块壳体141的外部可用的多个子组件连接器143；一个或多个电源模块150；以及电耦合至主I/O连接器149、多个子组件连接器143和一个或多个电源模块150的接口模块148，其中接口模块148配置为调节安装在大容量存储底盘组件100中的一个或多个大容量存储子组件120的操作，调节从一个或多个电源模块150至一个或多个大容量存储子组件120的电源供给，并促进在一个或多个大容量存储子组件120和主I/O连接器149之间的电信号的交换。
图2示出了包括已安装底盘I/O模块140的示例性大容量存储底盘组件100。大容量存储底盘组件100包括配置为安装在数字数据大容量存储设备的支架或其它结构中的大容量存储组件。数字大容量存储的大幅增量可通过添加大容量存储底盘组件100而被添加至数字存储设备。
大容量存储底盘组件100包括底盘托盘110、安装至大容量存储底盘组件100的一个或多个大容量存储子组件120以及安装至大容量存储底盘组件100的底盘I/O模块140。底盘托盘包括托盘前区111和托盘后区112。底盘托盘110包括槽、轨道、孔、突起或用于接收和保持一个或多个大容量存储子组件120的其它物理结构。托盘前区111包括配置为接收底盘I/O模块140的I/O模块架114。底盘I/O模块140被置于托盘前区111中，而在I/O模块架114上，一个或多个大容量存储子组件120从托盘前区111大体延伸至托盘后区112。
底盘I/O模块140电耦合至一个或多个大容量存储子组件120。底盘
I/O模块140提供电力至一个或多个大容量存储子组件120。底盘I/O模块140与一个或多个大容量存储子组件120以及外部系统或设备交换电信号。底盘I/O模块140提供电力至并操作安装在托盘后区112的一个或多个后部冷却风扇180。
I/O模块架114包括槽、轨道、孔、突起或用于使底盘I/O模块140能够可移除地耦合至底盘托盘110的其它物理结构。底盘I/O模块140的一个或多个保持装置157配置为可移除地将底盘I/O模块140固定至底盘托盘110。当一个或多个保持装置157基本啮合时，底盘I/O模块140被一个或多个保持装置157固定至底盘托盘110的适当位置。当一个或多个保持装置157将底盘I/O模块140固定就位时，底盘I/O模块140则机械和电耦合至安装在大容量存储底盘组件100中的大容量存储子组件120，并且底盘I/O模块140的多个子组件连接器143接合大容量存储子组件120的子组件连接器123。
在一个示例中该一个或多个保持装置157包括可转动凸轮装置。在示出的示例中一个或多个保持装置157包括当大体转动至一保持位置时接合底盘托盘110的多个部分的可转动凸轮装置。当底盘I/O模块140处于底盘托盘110中的大体适当的位置时一个或多个保持装置157可被转动，其中一个或多个保持装置157接合一个或多个相应的保持结构116。在一些实施例中，一个或多个保持结构116包括在底盘托盘110中形成的凸起或凹陷。
图3示出了大容量存储底盘组件100，其中底盘I/O模块140从底盘托盘110中移除。可以看到，一个或多个保持结构116形成在底盘托盘110上。一个或多个保持结构116包括预定尺寸的凸起或凹陷，其中一个或多个保持结构116与一个或多个保持装置157相互作用。一个或多个保持装置157接触一个或多个保持结构116并将底盘I/O模块140固定在底盘托盘110中。
在此附图中，可看到每个大容量存储子组件120包括相应的子组件连接器123。大容量存储子组件120的子组件连接器123用于在大容量存储子组件120和在底盘I/O模块140的后表面145上的相应的多个子组件连接器143之间交换电信号。此外，大容量存储子组件120的各个子组件连接器123从底盘I/O模块140接收电力。该电力使各个大容量存储子组件120运行。
从该附图中可看到，每个大容量存储子组件120包括气流窗口125，它包括前和后气流窗口125。大容量存储子组件120的前气流窗口125大体匹配于底盘I/O模块140的后表面145上的相应气流窗口153。通过大容量存储底盘组件100的气流穿过底盘I/O模块140并进入每个大容量存储子组件120的每个气流窗口125。该气流冷却底盘I/O模块140。此外，该气流冷却大容量存储子组件120。
图4示出底盘I/O模块140的模块后区147，包括后表面145。模块后区147包括配置为大体与已安装大容量存储子组件120对齐的多个接口区149。每个接口区149包括子组件连接器143和气流窗口153。
图5示出了大容量存储底盘组件100，其中电源模块150部分从底盘I/O模块140中移除。每个电源模块150配置为在底盘I/O模块140中的相应插座中被接收。一个或多个电源模块150可各自从底盘I/O模块140中移除。
图6示出了大容量存储底盘组件100，其中底盘I/O模块140通过铰链159至少部分地固定至底盘托盘110的I/O模块架114。铰链159包括永久或可移除的铰链。在一些示例中，底盘I/O模块140可相对于铰链159滑动，其中底盘I/O模块140可被向前拉并向下转动，以便于接近大容量存储底盘组件100的其余部分。
图7示出了一种包括保持装置160的电源模块150。保持装置160包括通过横梁162相连的末端元件161。末端元件161通过铰链165可枢转地附接至电源模块150。电力电缆保持环163从横梁162的一侧延伸。当电力电缆连接器153插入电力电缆插座152时电力电缆保持环163构造成围绕电力电缆连接器153配合。
保持装置160操作为保持电源模块150在底盘I/O模块140中的适当位置。应当理解，保持装置160确保电力电缆151在电源模块150从底盘I/O模块140中移除前从电源模块150中移除。
在附图中，虚线示出保持装置160处于第一位置。第一位置包括稳固位置，其中电力电缆保持环163让电力电缆连接器153或者电力电缆151穿过。在电力电缆连接器153就位的情况下，保持装置160不能从第一位置、即稳固位置，枢转。在该稳固位置，中，末端元件161的底部166结合底盘I/O模块140中的相应结构。底部166可包括钩子、凸起、凸轮结构或用于保持在底盘I/O模块140中的电源模块150的任意其它适当装置。
在附图中，实线示出保持装置160处于第二位置。第二位置包括非稳固位置，其中电力电缆连接器153已经从电力电缆插座152中移除(因此已经从电力电缆保持环163中移除)。末端元件161的底部166不再接合底盘I/O模块140。电源模块150现在可从底盘I/O模块140中移除。
图8示出了一种示例性大容量存储子组件120的细节。大容量存储子组件120包括子组件壳体121、子组件连接器123、子组件盖129以及安装在子组件壳体121中的多个存储驱动器128。在一些示例中，存储驱动器包括数字存储设备，它包括一个或多个磁盘存储介质，诸如硬盘驱动器(HDD)。此外，存储驱动器可包括混合存储驱动器，它包括与固态存储介质合并的一个或多个磁盘存储介质。
子组件壳体121的内表面可包括任何形式的引导或对齐机制或结构，以接收多个存储驱动器128。子组件壳体121的内表面可包括任何形式的附接或压制机制或结构，以接收多个存储驱动器128。应当理解，大容量存储子组件120可与任意数量的已安装存储驱动器128一起使用。进一步地，子组件壳体121的外表面可包括用于将子组件壳体121安装在大容量存储底盘组件100中的机制或结构(或者设计为接收和操作大容量存储子组件120的其它容器或构造)。
子组件壳体121包括在末端上的气流窗口125。气流窗口125允许空气纵向移动通过大容量存储子组件120。冷却气流可在安装于大容量存储子组件120中的各个存储驱动器128周围行进和/或穿过所述各个存储驱动器128。
在所示示例中，子组件连接器123固定至沿着子组件壳体121的底部区域延伸的子组件背板122。子组件连接器123为大容量存储子组件120交换电信号，其中数字数据存储于大容量存储子组件120并从大容量存储子组件120中取回。子组件连接器123还提供电力至大容量存储子组件120。多个背板走线耦合至子组件连接器123并延伸至用于每个存储驱动器128的连接器。当大容量存储子组件120安装在大容量存储底盘组件100中时，子组件连接器123可耦合至底盘I/O模块140的相应的子组件连接器143。
图9示出了底盘托盘110，其包括托盘后区112的气流结构。在示出的示例中的底盘托盘110包括形成在托盘后区112中的一个或多个气流格栅177。一个或多个相应的后部冷却风扇180位于一个或多个气流格栅177处并驱使空气通过大容量存储底盘组件100。因此，一个或多个后部冷却风扇180还驱使空气通过安装在大容量存储底盘组件100中的大容量存储子组件120。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了特定展示和描述，本领域技
术人员将理解可在不脱离本发明精神和保护范围的情况下作出形式和细节方面的诸多改变。因此，所公开的发明应认为仅是说明性的，其范围仅由所附的权利要求之规定限制。

Claims (15)

1.一种底盘输入/输出(I/O)模块，适于在大容量存储底盘组件的前区中使用，包括：
输入/输出模块壳体；
在输入/输出模块壳体的外部可用的主输入/输出连接器；
在输入/输出模块壳体的外部可用的多个子组件连接器；
一个或多个电源模块；以及
电耦合至所述主输入/输出连接器、所述多个子组件连接器以及所述一个或多个电源模块的接口模块，其中该接口模块配置为调节安装于大容量存储底盘组件中的一个或多个大容量存储子组件的操作，调节从所述一个或多个电源模块至所述一个或多个大容量存储子组件的电力供给，并促进所述一个或多个大容量存储子组件和所述主输入/输出连接器之间的电信号的交换，
其中，所述一个或多个电源模块中的电源模块还包括：
可枢转地附接至该电源模块的保持装置；以及
从该保持装置延伸并构造成围绕电力电缆连接器配合的电源线保持环，其中该电源线保持环的第一位置防止该电源模块从所述底盘输入/输出模块移除，除非相应的电力电缆已被移除，其中该电源线保持环的第二位置允许该电源模块从底盘输入/输出模块移除，并且，其中当电力电缆不在电源线保持环中时该保持装置能够从第一位置枢转至第二位置。
2.权利要求1的底盘输入/输出模块，其中，该底盘输入/输出模块还包括配置为可移除地固定该底盘输入/输出模块至大容量存储底盘组件的底盘托盘的一个或多个保持装置。
3.权利要求1的底盘输入/输出模块，其中，该底盘输入/输出模块还包括配置为可移除地固定该输入/输出模块壳体至大容量存储底盘组件的底盘托盘的一个或多个保持装置，该一个或多个保持装置包括配置为与所述底盘托盘中的相应保持结构接合的一个或多个凸轮装置。
4.权利要求1的底盘输入/输出模块，还包括：
铰链，配置为可转动地固定该输入/输出模块壳体至底盘托盘；以及
一个或多个保持装置，配置为当底盘输入/输出模块大体处于底盘托盘的安装位置时可移除地固定该输入/输出模块壳体至大容量存储底盘组件的底盘托盘。
5.权利要求1的底盘输入/输出模块，其中，该接口模块进一步调节从所述一个或多个电源模块至位于大容量存储底盘组件的后区的一个或多个后部冷却风扇的电力供给。
6.权利要求1的底盘输入/输出模块，其中，所述一个或多个电源模块中的电源模块包括至少一个电源冷却风扇，所述接口模块配置为向所述至少一个电源冷却风扇供电以冷却该电源模块或至少部分冷却该大容量存储底盘组件。
7.权利要求2的底盘输入/输出模块，还包括：
配置为可转动地固定该输入/输出模块壳体至所述底盘托盘的铰链；以及
一个或多个保持装置，配置为当底盘输入/输出模块大体处于大容量存储底盘组件的底盘托盘中的已安装位置时可移除地固定该输入/输出模块壳体至该底盘托盘。
8.权利要求2的底盘输入/输出模块，其中，该接口模块进一步调节从所述一个或多个电源模块至位于大容量存储底盘组件的后区的一个或多个后部冷却风扇的电力供给。
9.权利要求2的底盘输入/输出模块，其中，所述一个或多个电源模块中的电源模块包括至少一个电源冷却风扇，所述接口模块配置为向所述至少一个电源冷却风扇供电以冷却该电源模块或至少部分冷却该大容量存储底盘组件。
10.一种大容量存储底盘组件，包括：
配置为接收多个大容量存储子组件的底盘托盘；
接收于在底盘托盘中的一个或多个大容量存储子组件；以及
安装在底盘托盘中的底盘输入/输出(I/O)模块，该底盘输入/输出模块包括：
输入/输出模块壳体；
在输入/输出模块壳体的外部可用的主输入/输出连接器；
在输入/输出模块壳体的外部可用的多个子组件连接器；
一个或多个电源模块；以及
电耦合至所述主输入/输出连接器、所述多个子组件连接器以及所述一个或多个电源模块的接口模块，其中该接口模块配置为调节安装在大容量存储底盘组件中的所述一个或多个大容量存储子组件的操作，调节从所述一个或多个电源模块至所述一个或多个大容量存储子组件的电力供给，并促进所述一个或多个大容量存储子组件和所述主输入/输出连接器之间的电信号交换，
其中，所述一个或多个电源模块中的电源模块还包括：
可枢转地附接至该电源模块的保持装置；以及
从该保持装置延伸并构造成围绕电力电缆连接器配合的电源线保持环，其中该电源线保持环的第一位置防止该电源模块从底盘输入/输出模块移除，除非相应的电力电缆已被移除，其中该电源线保持环的第二位置允许该电源模块从底盘输入/输出模块移除，并且，其中当电力电缆不在该电源线保持环中时该保持装置能够从第一位置枢转至第二位置。
11.权利要求10的大容量存储底盘组件，其中，该底盘输入/输出模块还包括一个或多个保持装置，该一个或多个保持装置配置为可移除地固定该底盘输入/输出模块至大容量存储底盘组件的底盘托盘。
12.权利要求10的大容量存储底盘组件，其中，该底盘输入/输出模块还包括配置为可移除地固定该输入/输出模块壳体至大容量存储底盘组件的底盘托盘的一个或多个保持装置，该一个或多个保持装置包括配置为与所述底盘托盘中的相应保持结构接合的一个或多个凸轮装置。
13.权利要求10的大容量存储底盘组件，还包括：
配置为可转动地固定该输入/输出模块壳体至底盘托盘的铰链；以及
一个或多个保持装置，配置为当底盘输入/输出模块大体处于大容量存储底盘组件的底盘托盘中的已安装位置时可移除地固定该输入/输出模块壳体至该底盘托盘。
14.权利要求10的大容量存储底盘组件，其中，该接口模块进一步调节从所述一个或多个电源模块至位于大容量存储底盘组件的后区的一个或多个后部冷却风扇的电力供给。
15.权利要求10的大容量存储底盘组件，其中，所述一个或多个电源模块中的电源模块包括至少一个电源冷却风扇，所述接口模块配置为向所述至少一个电源冷却风扇供电以冷却该电源模块或至少部分冷却该大容量存储底盘组件。
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