CN107943730A - 一种支持NVMe协议PCIE信号的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，包括硬盘背板和均设置在硬盘背板上的切换模块、第一连接器、第二连接器和硬盘连接器；硬盘连接器的输出端与切换模块的输入端连接，用于将用户发送的切换信号输出至切换模块，切换模块的输出端分别与第一连接器的输入端及第二连接器的输入端连接，第一连接器的输出端与第一硬盘连接，第二连接器的输出端与第二硬盘连接，切换模块用于根据切换信号切换至PCIEX4通道以实现其与第一连接器的连通，或切换至两个PCIEX2通道以实现其与第一连接器和第二连接器的连通。开发存储系统时，用同一个硬盘背板就可满足PCIEX4接口和PCIEX2双接口，减少了开发成本，有利于市场竞争。

Description

一种支持NVMe协议PCIE信号的系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种支持NVMe协议PCIE信号的系统。

背景技术

NVMe(Non-Volatile Memory express，非易失性存储器)是一种高速传输协议规范，用来取代AHCI(Serial ATAAdvanced Host Controller Interface，串行ATA高级主控接口)传输协议，它是专门针对PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)总线定制的“优化驱动”。

随着NVMe协议的出现，存储系统也开始装入NVMe协议的高速SSD(Solid StateDisk，固态硬盘)，最新的NVMe协议支持了单端口和双端口的信号传输，即单端口NVMe和双端口NVMe，采用单端口NVMe进行信号传输时，接口为PCIEX4接口，只能连接一个PCIEX4SSD，采用双端口NVMe进行信号传输时，接口为两个PCIEX2的接口，连接两个PCIEX2SSD。针对上述两种端口，在设计存储系统时，必须设计不同的背板来支持单端口NVMe和双端口NVMe，增加了开发成本，不利于市场竞争。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，无需开发不同的背板来支持单端口NVMe和双端口NVMe，减少了开发成本，有利于市场竞争。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，包括硬盘背板以及均设置在所述硬盘背板上的切换模块、第一连接器、第二连接器和基于NVMe协议的硬盘连接器；

所述硬盘连接器的输出端与所述切换模块的输入端连接，用于将用户发送的切换信号输出至所述切换模块，所述切换模块的输出端分别与所述第一连接器的输入端及所述第二连接器的输入端连接，所述第一连接器的输出端与第一硬盘连接，所述第二连接器的输出端与第二硬盘连接，所述切换模块用于根据所述切换信号切换至PCIEX4通道以实现其与所述第一连接器的连通，或切换至两个PCIEX2通道以实现其与所述第一连接器和所述第二连接器的连通。

优选地，所述切换模块包括一个高阶PCIE开关，所述高阶PCIE开关的输入端作为所述切换模块的输入端，所述高阶PCIE开关的输出端作为所述切换模块的输出端。

优选地，所述切换模块包括第一低阶PCIE开关和第二低阶PCIE开关，所述第一低阶PCIE开关的输入端和所述第二低阶PCIE开关的输入端作为所述切换模块的输入端，所述第一低阶PCIE开关的输出端和所述第二低阶PCIE开关的输出端作为所述切换模块的输出端。

优选地，所述硬盘连接器为U.2接口的连接器。

优选地，所述系统还包括用于放置所述第一硬盘和所述第二硬盘的硬盘安装壳。

优选地，所述硬盘安装壳为铁壳。

优选地，所述第一硬盘和所述第二硬盘均为M.2SSD，所述第一连接器以及所述第二连接器均为M.2连接器。

本发明提供了一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，包括硬盘背板以及均设置在硬盘背板上的切换模块、第一连接器、第二连接器和基于NVMe协议的硬盘连接器；硬盘连接器的输出端与切换模块的输入端连接，用于将用户发送的切换信号输出至切换模块，切换模块的输出端分别与第一连接器的输入端及第二连接器的输入端连接，第一连接器的输出端与第一硬盘连接，第二连接器的输出端与第二硬盘连接，切换模块用于根据切换信号切换至PCIEX4通道以实现其与第一连接器的连通，或切换至两个PCIEX2通道以实现其与第一连接器和第二连接器的连通。

通过切换模块切换PCIE通道，使得切换模块的通道既可以满足PCIEX4信号的PCIEX4通道，也可以满足PCIEX2信号的两个PCIEX2通道，也就是说，本发明的硬盘背板既支持NVMe协议的单端口模式，也同时支持NVMe协议的双端口模式，在开发存储系统时，用同一个硬盘背板就可以满足PCIEX4接口和PCIEX2双接口，无需开发不同的背板来支持单端口NVMe和双端口NVMe，减少了开发成本，有利于市场竞争。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种支持NVMe协议PCIE信号的系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的另一种支持NVMe协议PCIE信号的系统的结构示意图；

图3为本发明所提供的另一种支持NVMe协议PCIE信号的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，无需开发不同的背板来支持单端口NVMe和双端口NVMe，减少了开发成本，有利于市场竞争。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种支持NVMe协议PCIE信号的系统的结构示意图，包括硬盘背板1以及均设置在硬盘背板1上的切换模块2、第一连接器3、第二连接器4和基于NVMe协议的硬盘连接器5；

硬盘连接器5的输出端与切换模块2的输入端连接，用于将用户发送的切换信号输出至切换模块2，切换模块2的输出端分别与第一连接器3的输入端及第二连接器4的输入端连接，第一连接器3的输出端与第一硬盘连接，第二连接器4的输出端与第二硬盘连接，切换模块2用于根据切换信号切换至PCIEX4通道以实现其与第一连接器3的连通，或切换至两个PCIEX2通道以实现其与第一连接器3和第二连接器4的连通。

具体地，如图1所示，硬板背板1与硬盘是相互支持的，而NVMe协议分为支持单端口传输的NVMe协议和支持双端口传输的NVMe协议(以下均简称为单端口NVMe和双端口NVMe)，单端口NVMe的协议接口为PCIEX4接口，双端口NVMe的协议接口为两个PCIEX2接口，目前，与单端口NVMe对应的存储系统的硬盘必须为NVMe PCIEX4的硬盘，与双端口NVMe对应的存储系统的硬盘必须为NVMe dual PCIEX2(两个PCIEX2接口)的硬盘，这两种硬盘的协议不同，是不能共享的，可以想到，对应这两种硬盘的硬盘背板1也是不同的。本发明中的切换模块2的输出端与第一连接器3的输入端连接，还与第二连接器4的输入端连接，这里切换信号具体可包括单端口NVMe切换信号和双端口NVMe切换信号，当用户发送单端口NVMe切换信号时，切换模块2切换至PCIEX4通道，传输PCIEX4信号，这时与第一连接器3的连通线是导通的，与第二连接器4的连通线不导通；当用户发送双端口NVMe切换信号时，切换模块2切换至两个PCIEX2通道，这时与第一连接器3的连通线是部分(图1中的4条连通线的其中2条，例如4条连通线中的下面的2条)导通的，与第二连接器4的连通线也同时导通，两个PCIEX2通道可以传输两个PCIEX2信号，可见，本发明的硬盘背板1既支持单端口NVMe，也同时支持双端口NVMe，且根据切换信号并通过切换模块2来实现单端口NVMe和双端口NVMe的切换。

综上所述，通过切换模块切换PCIE通道，使得切换模块的通道既可以满足PCIEX4信号的PCIEX4通道，也可以满足PCIEX2信号的两个PCIEX2通道，也就是说，本发明的硬盘背板既支持NVMe协议的单端口模式，也同时支持NVMe协议的双端口模式，在开发存储系统时，用同一个硬盘背板就可以满足PCIEX4接口和PCIEX2双接口，无需开发不同的背板来支持单端口NVMe和双端口NVMe，减少了开发成本，有利于市场竞争。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，切换模块2包括一个高阶PCIE开关，高阶PCIE开关的输入端作为切换模块2的输入端，高阶PCIE开关的输出端作为切换模块2的输出端。

具体地，当切换模块2为一个高阶PCIE开关时，高阶PCIE开关的输入端即为上述的切换模块2的输入端，这样，PCIE信号就可以经过硬盘连接器5传输给高阶PCIE开关，在高阶PCIE开关的内部进行切换(引脚的导通与不导通)来支持单端口NVMe和双端口NVMe。请参考图2，图2为本发明所提供的另一种支持NVMe协议PCIE信号的系统的结构示意图，当用户发送单端口NVMe切换信号时，高阶PCIE开关切换至PCIEX4通道，如图2中所示的虚线导通时，高阶PCIE开关的输出端的上部分PCIE0、PCIE1、PCIE2和PCIE3形成PCIEX4通道，可以传输PCIEX4信号，此时高阶PCIE开关与第一连接器3连通，进而可以在第一硬盘与高阶PCIE开关之间传输PCIEX4信号，即支持单端口NVMe的传输模式；当用户发送双端口NVMe切换信号时，高阶PCIE开关切换至两个PCIEX2通道，例如，当图2中虚线不导通时，高阶PCIE开关的输出端的上部分的PCIE0、PCIE1形成一个PCIEX2通道，与第一连接器3连通；高阶PCIE开关的输出端的下部分的PCIE0、PCIE1形成另一个PCIEX2通道，与第二连接器4连通，所以在第一硬盘、第二硬盘与高阶PCIE开关之间可以传输两个PCIEX2信号，即支持双端口NVMe的传输模式，可见，通过高阶PCIE开关可以实现单端口NVMe和双端口NVMe的切换。

需要说明的是，切换模块2可以为但不限于上述的高阶PCIE开关，只要可以实现上述的功能即可，本发明在此不做特别的限定，另外，图2所示的连接关系只是一种情况，本领域技术人员很容易想到其他的连接关系，上述对图的说明只是方便介绍，并不能作为一种限制。

由此可以看出，在实际应用中，使用本发明提供的高阶PCIE开关作为切换模块，通过高阶PCIE开关切换PCIE通道，使得本发明提供的硬盘背板既支持NVMe协议的单端口模式，也同时支持NVMe协议的双端口模式，在开发存储系统时，用同一个硬盘背板就可以满足PCIEX4接口和PCIEX2双接口，提高了资源的利用率，节省了成本，有利于市场的开发和竞争，同时采用高阶PCIE开关作为切换模块，信号传输速度快，有利于市场竞争。

作为一种优选的实施例，切换模块2包括第一低阶PCIE开关和第二低阶PCIE开关，第一低阶PCIE开关的输入端和第二低阶PCIE开关的输入端作为切换模块2的输入端，第一低阶PCIE开关的输出端和第二低阶PCIE开关的输出端作为切换模块2的输出端。

具体地，当切换模块2为两个低阶PCIE开关时，两个低阶PCIE开关的输入端均作为切换模块2的输入端，两个低阶PCIE开关的输出端均作为切换模块2的输出端，这样，PCIE信号就可以经过硬盘连接器5传输给低阶PCIE开关，然后通过低阶PCIE开关的内部切换(引脚的导通与不导通)来支持单端口NVMe和双端口NVMe，与上述的高阶PCIE开关相比，低阶PCIE开关的结构简单，体积小。

具体地，当用户发送单端口NVMe切换信号时，两个低阶PCIE开关切换至一个PCIEX4通道，例如图3所示的切换模块2的虚线连接线导通时，第一低阶PCIE开关的输出端的上部分的PCIE0、PCIE1以及第二低阶PCIE开关的输出端的上部分的PCIE0、PCIE1形成一个PCIEX4通道，然后PCIEX4信号接入第一连接器3，最后接入第一硬盘；当用户发送双端口NVMe切换信号时，两个低阶PCIE开关切换至两个PCIEX2通道，例如图3中虚线连接线不导通时，第一低阶PCIE开关的输出端的上部分的PCIE0和PCIE1形成一个PCIEX2通道，第二低阶PCIE开关的输出端的下部分的PCIE0和PCIE1形成另一个PCIEX2通道，然后一个PCIEX2信号通过第一低阶PCIE开关形成的PCIEX2通道接入第一连接器3，最后接入第一硬盘，另一个PCIEX2信号通过第二低阶PCIE开关形成的PCIEX2通道接入第二连接器4，最后接入第二硬盘。

需要说明的是，可以看出，在支持单端口NVMe和双端口NVMe时，第一低阶PCIE开关的输出端的上部分的PCIE0和PCIE1的连接方法始终不变，表面看来，可以去掉第一低阶PCIE开关，使得硬盘连接器5经过第一低阶PCIE开关传输的信号直接接入第一连接器3，只要第二低阶PCIE开关切换硬盘连接器5传输过来的信号就可实现目的，但是，考虑到PCIE信号是高速信号，经过第二低阶PCIE开关的信号会有一点延迟，若没有第一低阶PCIE开关，就会造成PCIE信号不匹配，进而出现严重的问题，所以，本实施例中接入了第一低阶PCIE开关，保证一致的时间差，但这并不是一种限制。

还需要说明的是，切换模块2可以为但不限于上述的低阶PCIE开关，只要可以实现上述的功能即可，本发明在此不做特别的限定，另外，图3所示的连接关系只是一种情况，本领域技术人员很容易想到其他的连接关系，上述对图的说明只是方便介绍，并不能作为一种限制。

本实施例用低阶PCIE开关进行PCIE通道的切换，与高阶PCIE开关相比，低阶PCIE开关不需要电压转换器(将大电压转换为小电压提供给高阶PCIE开关)，也不需要编写软件，低阶PCIE开关本身价格便宜很多，减少了开发成本，有利于市场竞争，而且低阶PCIE开关的体积小，有利于硬盘背板的布局。

作为一种优选的实施例，硬盘连接器5为U.2接口的连接器。

具体地，在标准的U.2接口的连接器中，有一个引脚为DualPortEn#，当插入支持NVMe协议的硬盘后，通过这个引脚对切换模块2进行切换操作，例如，通过DualPortEn#引脚选择图2和图3中虚线代表的连接线导通或不导通，从而使本发明的系统实现支持单端口NVMe和双端口NVMe。

需要说明的是，硬盘连接器5可以为U.2接口的连接器，也可以为其他的连接器，可以根据实际情况而定，本发明在此不做特别的限定。

U.2接口是高速接口，有利于PCIE信号的传输，采用U.2接口的连接器，不需要额外的数据线和外接供电，减少了开发成本，而且U.2接口的连接器性能好，有利于市场竞争。

作为一种优选的实施例，该系统还包括用于放置第一硬盘和第二硬盘的硬盘安装壳。

作为一种优选的实施例，硬盘安装壳为铁壳。

具体地，将第一硬盘和第二硬盘放置于硬盘安装壳，当硬盘安装壳插入支持NVMe协议的存储系统时，通过切换模块2可以将PCIE信号接入第一硬盘或者同时接入第一硬盘和第二硬盘，此时存储系统支持双端口的NVMe，也支持单端口的NVMe。本实施例中，第一硬盘通过硬盘安装壳与第一连接器的输出端连接，第二硬盘通过硬盘安装壳与第二连接器的输出端连接，硬盘安装壳可以固定硬盘，也可以通过电磁屏蔽等保护硬盘受到破坏，硬盘安装壳为2.5寸的大小，原则上硬盘安装壳越小越好，方便安装，但并不限于上述的尺寸。此外，硬盘安装壳的材料可以有多种选择，可以为硬盘铁壳，也可以为其他材料的壳体，本发明在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，第一硬盘和第二硬盘均为M.2SSD，第一连接器3以及第二连接器4均为M.2连接器。

具体地，支持单端口NVMe的系统只需一个M.2SSD，支持双端口NVMe的系统需要两个M.2SSD，相应地，当硬盘为M.2SSD时，第一连接器3以及第二连接器4均采用M.2连接器。

目前在测试支持NVMe协议的存储系统时，针对单端口NVMe和双端口NVMe，测试端需要备有对应单端口NVMe和双端口NVMe两种存储系统的硬盘，而且，为了保证测试效率，这两种类型的硬盘还需备有很多个，NVMe协议的硬盘价格昂贵，这使得测试端的测试成本太高，通过本发明，在工厂测试支持NVMe协议的存储系统时，采用本发明的硬盘背板1后，只需准备成本低的M.2SSD这种类型的硬盘即可，可以降低测试端的成本，同时，针对单端口NVMe和双端口NVMe，本发明在测试时采用同样的硬盘背板1，可以减少更换时间和拆装的次数，从而提高了测试效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业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的专业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，在其他实施例中实现。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 (7)

1.一种支持NVMe协议PCIE信号的系统，其特征在于，包括硬盘背板以及均设置在所述硬盘背板上的切换模块、第一连接器、第二连接器和基于NVMe协议的硬盘连接器；

所述硬盘连接器的输出端与所述切换模块的输入端连接，用于将用户发送的切换信号输出至所述切换模块，所述切换模块的输出端分别与所述第一连接器的输入端及所述第二连接器的输入端连接，所述第一连接器的输出端与第一硬盘连接，所述第二连接器的输出端与第二硬盘连接，所述切换模块用于根据所述切换信号切换至PCIEX4通道以实现其与所述第一连接器的连通，或切换至两个PCIEX2通道以实现其与所述第一连接器和所述第二连接器的连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述切换模块包括一个高阶PCIE开关，所述高阶PCIE开关的输入端作为所述切换模块的输入端，所述高阶PCIE开关的输出端作为所述切换模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述切换模块包括第一低阶PCIE开关和第二低阶PCIE开关，所述第一低阶PCIE开关的输入端和所述第二低阶PCIE开关的输入端作为所述切换模块的输入端，所述第一低阶PCIE开关的输出端和所述第二低阶PCIE开关的输出端作为所述切换模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述硬盘连接器为U.2接口的连接器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于放置所述第一硬盘和所述第二硬盘的硬盘安装壳。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述硬盘安装壳为铁壳。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一硬盘和所述第二硬盘均为M.2SSD，所述第一连接器以及所述第二连接器均为M.2连接器。