CN107577569A - 一种服务器硬盘连接结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种服务器硬盘连接结构及其应用方法，连接结构包括主板连接结构和硬盘背板连接结构，所述的主板连接结构包括CPU、主板连接器和SAS卡，所述的CPU和SAS卡分别与主板连接器连接；所述的硬盘背板连接结构包括硬盘背板连接器和硬盘连接器，所述的硬盘连接器具有标准接口，且所述硬盘连接器与所述硬盘背板连接器连接；所述主板连接器和所述硬盘背板连接器之间通过线缆实现数据交互。应用方法包括以下步骤：步骤1：插入硬盘并检测硬盘类型；步骤2：根据确定的硬盘类型执行硬盘准备操作；步骤3：通过点灯判断硬盘工作状态。该方案既支持PCIE硬盘，又支持SAS、SATA硬盘，客户只需要更换硬盘就可以满足其要求，大大减少了客户成本。

Description

一种服务器硬盘连接结构及其应用方法

技术领域

本发明涉及服务器主板和硬盘背板设计领域，具体的说是一种服务器硬盘连接结构及其应用方法。

背景技术

随着服务器市场的快速发展，服务器产品已经在各行各业逐步普及，针对的客户群体也越来越多样化，有些客户会根据自己的需求去重新调整服务器硬盘的配置，或者服务器以bear bone(即：去掉CPU、内存、硬盘后的服务器)的方式出货，硬盘由客户自己选择。

然而，目前的服务器主板上，以两路或多路CPU为主。如图1所示，若支持PCIE硬盘，需要走CPU的PCIE信号，通过线缆连接到PCIE硬盘背板上的连接器，然后再连接到硬盘上。若支持SAS或SATA硬盘，需要在主板上插一个SAS卡，通过线缆连接到SAS或SATA硬盘背板上，然后再插SAS或SATA硬盘。

通过上述描述可知，现有技术在同一块背板上，不能同时兼容PCIE或SAS/SATA硬盘，若更换硬盘配置时，只能更换另外一种背板，这样以来，就会影响到客户体验，同时也增加了客户成本。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种服务器硬盘连接结构及其应用方法，通过连接器设计，既支持PCIE硬盘，又支持SAS、SATA硬盘，客户只需要更换硬盘就可以满足其要求，大大减少了客户成本。

本发明具体实施例采用以下技术方案：

一种服务器硬盘连接结构，包括主板连接结构和硬盘背板连接结构，所述的主板连接结构包括CPU、主板连接器和SAS卡，所述的CPU和SAS卡分别与主板连接器连接；所述的硬盘背板连接结构包括硬盘背板连接器和硬盘连接器，所述的硬盘连接器具有标准接口，且所述硬盘连接器与所述硬盘背板连接器连接；所述主板连接器和所述硬盘背板连接器之间通过线缆实现数据交互。

进一步的，所述服务器硬盘连接结构还包括信号控制结构，所述的信号控制结构包括CPLD(复杂可编程逻辑器件)，所述CPLD和所述硬盘连接器分别通过I2C总线接收BMC(管理控制器)的BMC_I2C管理信号，所述的CPLD与硬盘连接器连接。

进一步的，所述服务器硬盘连接结构还包括指示灯，所述的指示灯与CPLD连接，通过灯光亮灭或颜色变换指示硬盘工作状态。

一种服务器硬盘连接结构的应用方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤1：插入硬盘并检测硬盘类型；

步骤2：根据确定的硬盘类型执行硬盘准备操作；

步骤3：通过点灯判断硬盘工作状态。

进一步的，步骤1的具体实现过程为：

1)检测硬盘是否插入，若是，进入下一步，若否，插入硬盘；

2)判断PEDET信号是否为Low，若是，进入下一步，若否，则硬盘为PCIE硬盘；

3)检测硬盘传输速率是否大于6G/s，若是，则硬盘为SAS硬盘，若否，则硬盘为SATA硬盘。

进一步的，如果硬盘类型为PCIE硬盘，所述步骤2的具体实现过程为：CPU会发出PCIE信号，根据硬盘配置不同，可区分为PCIEX1/PCIEX2/PCIEX4不同的速率，同时系统端会发出一组100MHZ差分CLOCK信号给PCIE硬盘使用，在插上硬盘时PERST信号对每个硬盘进行复位。

进一步的，如果硬盘类型为SATA或SAS硬盘，所述步骤2的具体实现过程为：SAS卡调用与硬盘匹配的管理协议，并通过向硬盘发送和接收数据确认硬盘传输正常。

进一步的，步骤3通过指示灯的亮灭判断硬盘是否正常工作，通过指示灯的颜色变换判断硬盘到位情况和硬盘出错情况。

本发明具体实施例的有益效果是：

1、设置了具有标准接口的硬盘连接器，用户不需要更换硬盘背板，只需要更换硬盘，不仅降低了使用成本，而且减少了更换的作业难度，提高了工作效率。

2、增加了CPLD，实现了管理指令的可编辑性，同时，利用BMC和I2C总线技术实现了对CPLD和硬盘连接器的集中管理，可以及时响应硬盘更换或工作状态变换等情况，缩短了硬盘管理时间，大大提高了硬盘工作效率。

3、增加指示灯，实现对硬盘正常工作、到位、出错等主要状态的实时显示，减少技术人员维修时间，提高工作效率。

4、针对硬盘插入后的情况，通过对硬盘进行分类、准备和状态判断，确保每一块硬盘均可以正常工作，减少了人工检查的时间，提高了工作效率。

附图说明

图1是现有技术中硬盘连接的原理图；

图2是本发明中硬盘连接结构具体实施例的连接原理图；

图3是本发明中硬盘连接结构具体实施例的信号传输原理图；

图4是本发明应用方法的整体流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员能够更好地理解、实现本发明，下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

如图2所示一种服务器硬盘连接结构的具体实施例，包括主板连接结构和硬盘背板连接结构、信号控制结构和指示灯，主板连接结构设置在服务器主板上，硬盘背板连接结构、指示灯信号控制结构中的CPLD均设置在同一块硬盘背板上。

所述的主板连接结构包括CPU、主板连接器和SAS卡，所述的CPU和SAS卡分别与主板连接器连接；所述的硬盘背板连接结构包括硬盘背板连接器和硬盘连接器，所述的硬盘连接器具有标准接口，且所述硬盘连接器与所述硬盘背板连接器连接；所述主板连接器和所述硬盘背板连接器之间通过线缆实现数据交互；所述的信号控制结构包括CPLD，所述CPLD和所述硬盘连接器分别通过I2C总线接收BMC的BMC_I2C管理信号，所述的CPLD与硬盘连接器连接；所述服务器硬盘连接结构还包括指示灯，所述的指示灯与CPLD连接，通过灯光亮灭或颜色变换指示硬盘工作状态。

对于上述结构，下面结合图3对每一部分的功能进行详细阐述。

CPU可以不用单独设置，采用主板上的CPU即可，CPU主要将PCIE信号发送给主板连接器，由于现在主流的PCIE硬盘是X4的，所以可支持PCIEx1/PCIE x2/PCIE x4。

SAS卡主要是将SATA信号发送到主板连接器，同时为SAS硬盘和SATA硬盘提供管理协议。

主板连接器和硬盘背板连接器均选用OCULink，通过线缆相连，选用该连接器的好处是占用空间小，方便走线。

硬盘连接器需要具有标准接口，因此选用SFF8639，可同时支持PCIE硬盘、SATA硬盘和SAS硬盘。SFF8639最大可支持到PCIEX4(Lane 0/1/2/3)的带宽，如果插上PCIEX1硬盘时，只会用到SFF8639上的Lane0；如果插上PCIEX2硬盘时，只会用到SFF8639上的Lane0/1；如果插上PCIEX4硬盘时，会全部使用PCIEX4的信号，即Lane0/1/2/3/4。SFF8639连接器上有一个detect pin引脚，可侦测是PCIE硬盘或者是SAS/SATA硬盘，如果侦测到PCIE硬盘时就会让CPU发出PCIE信号。

管理信号均通过I2C总线传输，I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。

BMC_I2C信号对CPLD芯片、SFF8639等进行管理。

系统端的SGPIO对SATA和SAS硬盘进行点灯操作，CPU_VPP_I2C信号对PCIE硬盘进行点灯。

背板上的PCIE硬盘、SATA硬盘和SAS硬盘都共用同一组LED灯，即AcitveLED表示传输数据，亮绿色表示正常工作，不亮表示异常；Locate LED表示定位灯，亮蓝色表示寻找到相应的硬盘，不亮表示异常；Error LED表示错误灯，亮红色表示硬盘有错误行为，不亮表示正常工作。

CPLD利用其自身的可编辑性能，可以接收BMC_I2C信号、SGPIO信号、CPU_VPP_I2C信号，并将信号传达的命令转化成脚本执行，因此CPLD直接与指示灯、硬盘连接器等终端结构直接连接。

如图4所示，针对上述结构的具体实施方式，本发明还提出了一种服务器硬盘连接结构的应用方法，所述的方法包括以下步骤：

步骤1：插入硬盘并检测硬盘类型，具体实现过程为：

1)检测硬盘是否插入，当有硬盘插入时，SFF8639连接器的PRESENT信号为Low，表示有硬盘插上，进入下一步，如果没有信号，表示没有硬盘，需要重新插入硬盘。

2)插入硬盘后，SFF8639连接器上有一个detect pin引脚来侦测，如果PEDET信号变Low，表示插的是SATA硬盘或SAS硬盘，PEDET信号为High，表示插上的是PCIE硬盘。

3)SAS硬盘可支持到12G/s的速率，而SATA硬盘只能达到6G/s的速率，但是他们物理链路是一样的。当SFF8639上插上非PCIE硬盘时，所插盘有可能是SAS硬盘或者是SATA硬盘，所以SAS卡会根据二者速率的不同区分为所插硬盘是SAS硬盘还是SATA硬盘。

步骤2：根据确定的硬盘类型执行硬盘准备操作。如果硬盘类型为PCIE硬盘，CPU会发出PCIE信号，根据硬盘配置不同，可区分为PCIEX1/PCIEX2/PCIEX4不同的速率，同时系统端会发出一组100MHZ差分CLOCK信号给PCIE硬盘使用，在插上硬盘时PERST信号对每个硬盘进行复位。如果硬盘类型为SATA或SAS硬盘，所述步骤2的具体实现过程为：SAS卡调用与硬盘匹配的管理协议，SATA硬盘使用SATA协议，SAS盘使用SAS协议，同时通过向硬盘发送和接收数据确认硬盘传输正常。

步骤3：SATA和SAS硬盘通过系统端的SGPIO来进行点灯操作，PCIE硬盘通过CPU_VPP_I2C信号来进行点灯，以上三种硬盘共用一组LED灯，其中Active LED亮绿色表示硬盘正常工作，不亮表示异常；Locate LED亮蓝色表示定位到此硬盘，不亮表示异常；Error LED亮红色表示硬盘出现错误，不亮表示正常。

由于现在一台服务器上有很多的硬盘，人们操作时并不知道是在哪个硬盘上作业的，所以就设置了这个Locate LED，以方便人们快速定位在哪个硬盘，在系统下通过点亮这个硬盘Locate LED，亮蓝色的硬盘就表示是要寻找的。

Error LED是代表报错的灯，亮红色表示这个硬盘有报错的动作，主要是对硬盘的插拔或者硬盘本身质量出现了问题，它就会进行报错，表示这个硬盘已经不能进行正常工作。

出现以上两种情况时，Locate灯和Error灯就会同时亮，颜色为粉色。

尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种服务器硬盘连接结构，其特征是，包括主板连接结构和硬盘背板连接结构，所述的主板连接结构包括CPU、主板连接器和SAS卡，所述的CPU和SAS卡分别与主板连接器连接；所述的硬盘背板连接结构包括硬盘背板连接器和硬盘连接器，所述的硬盘连接器具有标准接口，且所述硬盘连接器与所述硬盘背板连接器连接；所述主板连接器和所述硬盘背板连接器之间通过线缆实现数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种服务器硬盘连接结构，其特征是，所述服务器硬盘连接结构还包括信号控制结构，所述的信号控制结构包括CPLD，所述CPLD和所述硬盘连接器分别通过I2C总线接收BMC的BMC_I2C管理信号，所述的CPLD与硬盘连接器连接。

3.根据权利要求2所述的一种服务器硬盘连接结构，其特征是，所述服务器硬盘连接结构还包括指示灯，所述的指示灯与CPLD连接，通过灯光亮灭或颜色变换指示硬盘工作状态。

4.一种服务器硬盘连接结构的应用方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：

步骤1：插入硬盘并检测硬盘类型；

步骤2：根据确定的硬盘类型执行硬盘准备操作；

步骤3：通过点灯判断硬盘工作状态。

5.根据权利要求4所述的一种服务器硬盘连接结构的应用方法，其特征是，步骤1的具体实现过程为：

1)检测硬盘是否插入，若是，进入下一步，若否，插入硬盘；

2)判断PEDET信号是否为Low，若是，进入下一步，若否，则硬盘为PCIE硬盘；

3)检测硬盘传输速率是否大于6G/s，若是，则硬盘为SAS硬盘，若否，则硬盘为SATA硬盘。

6.根据权利要求4所述的一种服务器硬盘连接结构的应用方法，其特征是，如果硬盘类型为PCIE硬盘，所述步骤2的具体实现过程为：CPU会发出PCIE信号，根据硬盘配置不同，可区分为PCIEX1/PCIEX2/PCIEX4不同的速率，同时系统端会发出一组100MHZ差分CLOCK信号给PCIE硬盘使用，在插上硬盘时PERST信号对每个硬盘进行复位。

7.根据权利要求4所述的一种服务器硬盘连接结构的应用方法，其特征是，如果硬盘类型为SATA或SAS硬盘，所述步骤2的具体实现过程为：SAS卡调用与硬盘匹配的管理协议，并通过向硬盘发送和接收数据确认硬盘传输正常。

8.根据权利要求4所述的一种服务器硬盘连接结构的应用方法，其特征是，步骤3中，通过指示灯的亮灭判断硬盘是否正常工作，通过指示灯的颜色变换判断硬盘到位情况和硬盘出错情况。