CN107729220B - 一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法 - Google Patents

一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，属于服务器硬盘背板领域，设计步骤包括：在主板的每个控制器上接出一组VPP信号线，VPP信号线通过每个端口的连接器边带通道传递至背板；控制器向背板端循环发送VPP地址，背板端接收到控制器发送的数据流后，对地址信息进行解析；若背板通道模拟的VPP地址与控制器发出的地址相同，控制器将对应盘位的硬盘点灯信息发送给背板；背板将VPP上的串行数据流转换为并行信号，点亮对应端口的背板灯，并将监控到的硬盘在位信息上传至控制器。本发明的设计方法，解决了现有NVMe硬盘背板无法正常点亮Locate灯的问题，并在连接器中增加地址线信息，实现多NVMe的灵活配置。

Description

一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法
技术领域
本发明涉及服务器硬盘背板领域，具体来说涉及一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法。
背景技术
随着CPU、显卡性能的不断提升，服务器的计算瓶颈逐渐向存储设备转移，存储技术也随之升级，硬盘传输速率从6G提升至12G，并将逐步提速至24G。硬盘类型在最初的SATA/SAS机械硬盘的基础上，逐步衍生出SATAe/M.2/NVMe等新的硬盘类型，主流硬盘形态也由原来的机械硬盘升级为SSD。在这种背景下，对服务器硬盘背板的兼容性提出了更高的要求。主流的计算型服务器背板一般支持SATA/SAS/NVMe硬盘混插，同时配备PCIe/SATAM.2作为系统盘使用，而旧一代的服务器硬盘背板主要支持SATA/SAS硬盘，连接器pin定义遵循SFF-8643。
现有的硬盘背板设计方案，主要实现了SAS/SATA硬盘点灯，这种点灯方式主要依赖于主控端发出的SGPIO信号，而SGPIO是一种串行总线，不区分设备端地址，一组信号能够点亮多个硬盘指示灯。此外，现有的SAS/SATA硬盘背板不支持SFF-8639，即下行连接器未定义NVMe硬盘的带内信号pin，同时由于SFF-8643中未定义CPU发出硬盘点灯的VPP信号，因此现有的SAS/SATA背板也不支持NVMe硬盘点灯功能。
在NVME硬盘方面，对于现有的NVMe硬盘背板，NVMe错误信息由BMC通过读硬盘Fru的I2C通道获取，点灯状态指示很不稳定，而且因为获取不到硬盘的定位指示信号，Locate指示灯无法正常点亮，因此无法实现完整的NVMe硬盘点灯功能。
发明内容
本发明提供一种硬盘背板点灯的设计方法，解决现有的NVMe硬盘背板无法正常点亮Locate灯的问题，并在连接器中增加地址线信息，实现多NVMe的灵活配置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，包括主板和背板，所述设计方法包括下述步骤：
在主板的每个控制器上接出一组VPP信号线，VPP信号线通过每个端口的连接器边带通道传递至背板；
控制器向背板端循环发送VPP地址，背板的可编程逻辑器接收到控制器发送的数据流后，对控制器发送的地址信息进行解析；
若背板通道模拟的VPP地址与控制器发出的地址相同时，控制器将对应盘位的硬盘点灯信息发送给背板的可编程逻辑器；
背板的可编程逻辑器对控制器发送的硬盘点灯信息进行逻辑转换，将VPP上的串行数据流转换为并行信号，点亮对应端口的背板灯，并将背板监控到的硬盘在位信息上传至控制器。
基于上述方案，本设计方法做如下优化：
为实现多NVMe的灵活配置，在同一款机型上可以使用CPU0、CPU1及Tri-mode作为NVMe的上行控制器，所述背板连接器采用Oculink连接器，将Oculink连接器上的预留信号pin作为地址线，主板端通过上下拉电阻定义每个端口地址，背板端读取地址线信息，解析后为对应通道分配VPP地址。同时，在背板端添加拨码开关，拨码开关的状态列表由各机型NVMe配置确定，背板的可编程逻辑器根据读取到的状态信息确定上行控制器的类型、用来与控制器交互的通道以及NVMe的硬盘数量信息。在完成地址分配、配置识别后，背板的可编程逻辑器解析VPP信息，点亮对应端口的LED，同时将背板监控到的硬盘所在位置信息上传至控制器端。
进一步的，所述的Oculink连接器支持SAS/SATA/PCIe信号链路，每个连接器支持4个SAS/SATA硬盘或1个NVMe硬盘，上行连接器中其余的信号pin设计定义为SGPIO或者VPP，在支持NVMe的模式下，设计定义有PERST#/WAKE#信号。
进一步的，所述控制器不同PCIE端口的VPP地址通过VPP index中的寄存器确定，具体通过BIOS将PCIE端口的VPP地址写入与其对应的VPP index。
作为优选，所述背板的可编程逻辑器采用CPLD逻辑器，CPLD模拟PCA9555模块电路，每个PCA9555模块电路传递两个端口的背板点灯信息，每个端口占用8位数据信息。每个端口的背板点灯信息包括有NVMe硬盘的fault、locate以及present信息，所述fault、locate及present信息对应占用的字节数分别为0、1和4，其余几位用作预留。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、本发明的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，NVMe硬盘点灯依赖于主控端发出VPP信号，通过VPP信号实现NVMe硬盘背板点亮Locate/Error灯，实现了完整的多NVMe硬盘背板点灯方案，和现有技术相比，本设计方法不再依赖于BMC，而是控制器通过带内信号监控NVMe硬盘工作状态，Error灯能够更加稳定地点亮，CPU和Tri-mode控制器可以通过VPP点亮Locate灯，弥补了现有技术中NVMe硬盘背板无法正常点亮Locate灯的功能缺憾。该背板点灯方案兼容CPU、tri-mode控制器，可以应用于多种场景。
2、本设计方法的NVMe背板使用Oculink作为上行信号连接器，通过定义Oculink中的预留信号线，使主板和背板间能够更有效的同步地址信息，背板与控制器互联架构，能够兼容多种控制器。使用Oculink扩展地址线的方式，支持地址自动识别，同时通过背板拨码开关，支持不同配置，利用这种方式，实现了使用不同的上行控制器连接多NVMe，以及从不同控制器引出不同数量的上行端口，实现了NVMe背板的灵活配置。
附图说明
图1是本发明实施例的多NVMe硬盘背板点灯设计方法流程图；
图2是本发明实施例的互联拓扑图；
图3是本发明实施例的多NVMe硬盘背板点灯设计方法工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了方便对发明技术方案的理解，对本方法中涉及的英文缩写予以解释和说明。
NVMe：Non-Volatile Memory Express，非易失性存储器；
SSD：Solid State Drives，固态硬盘；
PCIe：Peripheral Component Interconnect Express，外围组件互联总线；
Tri-mode卡：新一代RAID卡增加支持NVMe硬盘格式；
VPP：Virtual Pin Port，虚拟针端口；
BMC：Baseboard Management Contorller，基板管理控制器。
如图1所示，本发明的多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，包括主板和背板，所述设计方法包括下述步骤：
在主板的每个控制器上接出一组VPP信号线，VPP信号线通过每个端口的连接器边带通道传递至背板；
控制器向背板端循环发送VPP地址，背板的可编程逻辑器接收到控制器发送的数据流后，对控制器发送的地址信息进行解析；
若背板通道模拟的VPP地址与控制器发出的地址相同时，控制器将对应盘位的硬盘点灯信息发送给背板的可编程逻辑器；
背板的可编程逻辑器对控制器发送的硬盘点灯信息进行逻辑转换，将VPP上的串行数据流转换为并行信号，点亮对应端口的背板灯，并将背板监控到的硬盘在位信息上传至控制器。
具体而言，如图2、图3所示，为实现多NVMe的灵活配置，在同一款机型上可以使用CPU0、CPU1及Tri-mode作为NVMe的上行控制器，所述背板连接器采用Oculink连接器，将Oculink连接器上的预留信号pin作为地址线，主板端通过上下拉电阻定义每个端口地址，背板端读取地址线信息，解析后为对应通道分配VPP地址。同时，在背板端添加拨码开关，拨码开关的状态列表由各机型NVME配置确定，背板的可编程逻辑器根据读取到的状态信息确定上行控制器的类型、用来与控制器交互的通道以及NVME的硬盘数量信息。在完成地址分配、配置识别后，背板的可编程逻辑器解析VPP信息，点亮对应端口的LED，同时将背板监控到的硬盘所在位置信息上传至控制器端。
所述的Oculink连接器支持SAS/SATA/PCIe信号链路，每个连接器支持4个SAS/SATA硬盘或1个NVMe硬盘，上行连接器中其余的信号pin设计定义为SGPIO或者VPP，在支持NVMe的模式下，设计定义有PERST#/WAKE#信号。考虑到Tri-mode标准外插卡的应用情景，即X8或X16的子卡，该子卡兼容支持SAS/SATA/NVMe，SFF-9402中定义了BP_type和Ctrl_type两个pin，用来给背板识别上行信号控制器来自CPU还是Tri-mode卡。
所述控制器不同PCIE端口的VPP地址通过VPP index中的寄存器确定，具体通过BIOS将PCIE端口的VPP地址写入对应的VPP index。
所述背板的可编程逻辑器采用CPLD逻辑器，CPLD模拟PCA9555模块电路，每个PCA9555模块电路传递两个端口的背板点灯信息，每个端口占用8位数据信息。每个端口的背板点灯信息包括有NVMe硬盘的fault、locate及present信息，所述fault、locate及present信息对应占用的字节数分别为0、1和4，其余几位用作预留。
进一步来说，在本设计中，Intel CPU目前可供使用的8个设备地址包括：0x40、0x42、0x44、0x46、0x4C、0x4E，每个CPU共有48条PCIe lane，最大支持12盘NVMe，每两个盘分配一个VPP address，只需在8个地址列表中挑选6个。每个CPU发出一组VPP信号线，信号线通过每个端口的连接器背板通道传递至背板。Tri-mode卡采用Broadcom Tri-mode卡，该卡可支持两种规格：上行带宽为X8的子卡可挂载2个NVME，两个NVMe VPP address为0x40、0x42，均使用VPP寄存器的低8位信息；上行带宽为X16的可挂载4个NVMe，前两个NVMe VPPaddress为0x40，后两个NVMe VPP address为0x42。
在本发明实施例中，通过设计实现新的NVMe硬盘点灯方案，解决了上一代NVMe硬盘背板无法点亮Locate灯的问题，兼容新产品中CPU及Tri-mode卡主控端解决方案，硬盘背板CPLD程序中加入了VPP地址识别及数据解析，提取有效的数据控制位正确点亮背板指示灯。本设计方法还解决了NVMe硬盘背板设计问题，对于新一代产品中支持NVMe硬盘的配置具有重要的意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下所作的任何修改、改进和等同替换等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
在主板的每个控制器上接出一组VPP信号线，VPP信号线通过每个端口的连接器边带通道传递至背板；
控制器向背板端循环发送VPP地址，背板的可编程逻辑器接收到控制器发送的数据流后，对控制器发送的地址信息进行解析；
当背板通道模拟的VPP地址与控制器发出的地址相同时，控制器将对应盘位的硬盘点灯信息发送给背板的可编程逻辑器；
背板的可编程逻辑器对控制器发送的硬盘点灯信息进行逻辑转换，将VPP上的串行数据流转换为并行信号，点亮对应端口的背板灯，并将背板监控到的硬盘在位信息上传至控制器。
2.根据权利要求1所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述连接器采用Oculink连接器，将Oculink连接器上的预留信号pin作为地址线，主板端通过上下拉电阻定义每个端口地址，背板端读取地址线信息，解析后为对应通道分配VPP地址。
3.根据权利要求2所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述背板端设置有拨码开关，拨码开关的状态列表由各机型NVMe配置确定，背板的可编程逻辑器根据读取到的状态信息确定上行控制器的类型、用来与控制器交互的通道以及NVMe的硬盘数量信息。
4.根据权利要求2所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述的Oculink连接器支持SAS、SATA和PCIe信号链路，每个连接器支持4个SAS和SATA硬盘或1个NVMe硬盘，上行连接器中其余的信号pin设计定义为SGPIO或者VPP，在支持NVMe的模式下，设计定义有PERST和WAKE信息。
5.根据权利要求1所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述控制器不同PCIE端口的VPP地址通过VPP index中的寄存器确定，通过BIOS将PCIE端口的VPP地址写入与PCIE端口对应的VPP index。
6.根据权利要求1所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，所述背板的可编程逻辑器采用CPLD逻辑器，CPLD模拟PCA9555模块电路，每个PCA9555模块电路传递两个端口的背板点灯信息，每个端口占用8位数据信息。
7.根据权利要求6所述的一种实现多NVMe硬盘背板点灯的设计方法，其特征在于，每个端口的背板点灯信息包括有NVMe硬盘的fault、locate及present信息，所述信息对应占用的字节数分别为0、1和4，其余位用作预留。
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