CN109116934B - 可扩展组合的服务器存储背板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩展组合的服务器存储背板，涉及服务器存储背板领域。该背板包括一个主卡、至少一个扩展附卡，每个扩展附卡包括一组电子开关、2个高速连接器，一个高速连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个高速连接器级联下一级扩展附卡，2个高速连接器之间通过电子开关相连，每个高速连接器均与硬盘相连；主卡通过控制电子开关，将控制信号切换到下一级扩展附卡的高速连接器。本发明能在主卡上级联3个扩展附卡，灵活实现多盘位存储服务器功能，缩短开发时间，提高产品开发速度，降低成本，更新简便。

Description

可扩展组合的服务器存储背板

技术领域

本发明涉及服务器存储背板领域，具体是涉及一种可扩展组合的服务器存储背板。

背景技术

机架式服务器是一种高性能通用计算机，作为网络重要节点，存储、处理网络上的数据或信息。随着云计算、大数据、移动互联和物联网的快速发展，带来了对海量的数据、多样化和信息服务、复杂的数据聚合与交互能力的挑战，并且，在“硬件重构+软件定义+网络功能虚拟化”的融合架构驱动下，无论是互联网数据中心、企业级数据中心，还是电信网基础设施，对服务器的需求愈加迫切和多样化。

存储服务器是指为特定目标而设计，因此配置方式也不同。它可能是拥有一点额外的存储，也可能拥有很大的存储空间的服务器。

在存储服务器使用场景中，根据实际情况需要，会需要搭配不同数量的硬盘出货，典型的2路存储服务器有8、16、24三种盘位。在服务器产品交付使用时，根据不同的盘位数量需求，搭配不同的存储背板。

服务器存储背板是机架式服务器中的一个重要组件，它主要用于建立服务器上HBA(Host Bus Adapter，主机总线适配器)/RAID(Redundant Array of IndependentDisks，冗余磁盘阵列)卡与硬盘之间的传输通道。根据应用环境需求，服务器存储背板可以安装不同数量的硬盘。在服务器实际应用场景中，为了满足不同存储服务器对硬盘数量的需求，需要在存储服务器内安装不同型号和尺寸的服务器存储背板，再将硬盘插入服务器存储背板的硬盘接口，实现存储服务器的功能。

传统服务器进行存储背板的扩展有两种方法，方法一是：根据产品需求定制不同数量硬盘接口的服务器存储背板，安装方式如图1所示，缺点是：为了满足不同存储服务器对硬盘数量的需求，需要定制开发服务器存储背板，并在存储服务器内安装不同型号和尺寸的服务器存储背板，如果后续需要进行硬盘扩容，则需要将原服务器存储背板从服务器中取出，更换服务器存储背板。扩容比较复杂，原服务器存储背板无法继续使用，造成浪费。且针对每种不同需求，需要单独开发服务器存储背板，开发周期较长，生产效率低，成本高。

方法二是：开发基础扩展背板和硬盘扩展板，所有硬盘连接在硬盘扩展板上，通过连接器将基础扩展背板和硬盘扩展板安装在服务器内，硬盘扩展板需要通过多个连接器和扩展背板与主板相连。安装方式如图2所示，这种方式的缺点是：对结构和空间要求高，在紧密的服务器空间中安装困难，影响散热，且由于采用了大量线缆和高速连接器连接，成本高，安装复杂，更换不便。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种可扩展组合的服务器存储背板，能够在主卡上级联3个扩展附卡，灵活实现多盘位存储服务器功能，缩短开发时间，提高产品开发速度，降低成本，更新简便。

本发明提供一种可扩展组合的服务器存储背板，包括一个主卡、至少一个扩展附卡，每个扩展附卡包括一组电子开关、2个高速连接器，一个高速连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个高速连接器级联下一级扩展附卡，2个高速连接器之间通过电子开关相连，每个高速连接器均与硬盘相连；主卡通过控制电子开关，将控制信号切换到下一级扩展附卡的高速连接器。

在上述技术方案的基础上，所述每个扩展附卡还包括若干SAS接口，每个高速连接器通过SAS接口连接硬盘。

在上述技术方案的基础上，所述每个扩展附卡还包括2个电源连接器，一个电源连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个电源连接器级联下一级扩展附卡。

在上述技术方案的基础上，所述主卡包括一个硬盘存储扩展模块，所述硬盘存储扩展模块与若干硬盘相连。

在上述技术方案的基础上，所述主卡还包括一个控制模块，所述控制模块与硬盘存储扩展模块相连。

在上述技术方案的基础上，所述主卡还包括一个高速连接器，该高速连接器分别与硬盘存储扩展模块、控制模块、扩展附卡相连。

在上述技术方案的基础上，所述主卡的高速连接器将硬盘存储扩展模块的SAS接口和逻辑控制接口连接到扩展附卡，使扩展附卡连接的硬盘与硬盘存储扩展模块通信，并控制点灯和电子开关的选通。

在上述技术方案的基础上，所述主卡还包括一个存储板供电模块、一个电源连接器，该电源连接器分别与存储板供电模块、扩展附卡相连。

在上述技术方案的基础上，所述主卡的电源连接器通过主卡的存储板供电模块给扩展附卡连接的硬盘供电。

在上述技术方案的基础上，所述存储板供电模块包括一个电源连接器和一个电压转换电路，该电源连接器从外部获取电源，该电压转换电路对输出的电压进行调节，作为硬盘和扩展附卡的电源输入。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明中的服务器存储背板包括一个主卡、至少一个扩展附卡，每个扩展附卡包括一组电子开关、2个高速连接器，一个高速连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个高速连接器级联下一级扩展附卡，2个高速连接器之间通过电子开关相连，每个高速连接器均与硬盘相连；主卡通过控制电子开关，将控制信号切换到下一级扩展附卡的高速连接器。本发明能够在主卡上级联3个扩展附卡，灵活实现多盘位存储服务器功能，缩短开发时间，提高产品开发速度，降低成本，具有很高的经济和实用价值。

(2)实际使用时，可以根据服务器环境需求搭配扩展存储背板自身的CPLD，还有硬盘管理功能，具备硬盘状态监控和指示，控制硬盘错峰上电功能；监控内容包括但不限于：硬盘温度、功耗、工作状态等。本发明通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

(3)本发明采用可扩展组合的服务器存储背板，通过主卡+扩展附卡直连组合，在主卡上级联3个扩展附卡，通过组合搭配可以实现多种存储背板功能，能够减少服务器存储背板开发成本和时间，通过系统模块化设计思路，提出可控制直连模块技术，相较传统扩展背板，大幅减少了连接器和线缆使用量，减低现有已部署服务器硬盘扩容难度，提供更大的升级灵活性。

(4)相较背景技术中的方法一，本发明能够在主卡上级联3个扩展附卡，满足了灵活配置和模块化需求，提供更大的升级灵活性和可配置性，提高生产率，并降低生产成本；相较背景技术中的方法二，本发明减少了服务器系统内板卡数量和连接器线缆数量。

附图说明

图1是现有技术中服务器存储背板方案一的结构示意图。

图2是现有技术中服务器存储背板方案二的结构示意图。

图3是本发明实施例中主卡的功能框图。

图4是本发明实施例中扩展附卡的功能框图。

图5是本发明实施例中电子开关的工作示意图。

图6是本发明实施例中扩展附卡的级联示意图。

图7是本发明实施例中主卡与扩展附卡的连接关系图。

图8是本发明实施例中服务器存储背板的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

本发明实施例1提供一种可扩展组合的服务器存储背板，包括一个主卡和至少一个扩展附卡，可以在主卡上级联3个扩展附卡。

参见图3所示，主卡包括存储板供电模块、硬盘存储扩展模块、控制模块、电源连接器、高速连接器，硬盘存储扩展模块与若干硬盘相连，控制模块与硬盘存储扩展模块相连，主卡的高速连接器分别与硬盘存储扩展模块、控制模块、扩展附卡相连，主卡的电源连接器分别与存储板供电模块、扩展附卡相连。

参见图4所示，每个扩展附卡包括一组电子开关、2个电源连接器、2个高速连接器和若干SAS(Serial Attached Small Computer System Interface，串行连接小型计算机系统接口)接口，其中的一个电源连接器、一个高速连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个电源连接器、另一个高速连接器用于级联下一级扩展附卡，2个高速连接器之间通过电子开关相连接，每个高速连接器通过SAS接口连接硬盘。

主卡通过控制电子开关进行SAS通道切换，将指定的几组硬盘SAS信号和控制信号切换到下一级扩展附卡的固定的连接器接口位置上，从而实现每一块扩展附卡硬件电路不变也能实现级联的功能。

注意：扩展附卡不能单独使用，必须与主卡配合使用。

本发明实施例通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

本发明实施例能够在主卡上级联3个扩展附卡，灵活实现多盘位存储服务器功能，缩短开发时间，提高产品开发速度，降低成本，具有很高的经济和实用价值。

实施例2

在实施例1的基础上，参见图3所示，主卡的高速连接器将硬盘存储扩展模块的SAS接口和逻辑控制接口连接到扩展附卡，使扩展附卡连接的硬盘与硬盘存储扩展模块通信，并控制点灯和电子开关的选通。

参见图3所示，主卡的电源连接器通过主卡的存储板供电模块给扩展附卡连接的硬盘供电。

参见图3所示，主卡的存储板供电模块包括一个电源连接器和一个电压转换电路，该电源连接器从外部获取电源，该电压转换电路对输出的电压进行调节，作为硬盘和扩展附卡的电源输入。

主卡的硬盘存储扩展模块主要由SAS扩展芯片和外围电路组成，用于提供多个硬盘之间的通信交互，硬盘状态点灯控制和通过主板管理存储背板功能。

在实际使用时，可以根据服务器环境需求搭配扩展存储背板自身的CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，还有硬盘管理功能，具备硬盘状态监控和指示，控制硬盘错峰上电功能；监控内容包括但不限于：硬盘温度、功耗、工作状态等。

本发明实施例可以在主卡上级联3个扩展附卡，通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

本发明实施例能够在主卡上级联3个扩展附卡，灵活实现多盘位存储服务器功能，缩短开发时间，提高产品开发速度，降低成本，具有很高的经济和实用价值。

实施例3

在实施例2的基础上，主卡还包括对外SAS接口、电源接口和管理接口，其中主卡的SAS接口连接安装在服务器主板上的RAID卡的SAS控制器，用于服务器主板通过扩展背板与硬盘通信。管理接口一侧连接主板，另一侧连接硬盘存储扩展模块，用于进行扩展板控制、管理和配置功能，电源接口实现硬盘供电和背板芯片供电功能。

本发明实施例采用可扩展组合的服务器存储背板，通过主卡+扩展附卡直连组合，在主卡上级联3个扩展附卡，通过组合搭配可以实现多种存储背板功能，能够减少服务器存储背板开发成本和时间，通过系统模块化设计思路，提出可控制直连模块技术，相较传统扩展背板，大幅减少了连接器和线缆使用量，减低现有已部署服务器硬盘扩容难度，提供更大的升级灵活性。

相较背景技术中的方法一，本发明实施例能够在主卡上级联3个扩展附卡，满足了灵活配置和模块化需求，提供更大的升级灵活性和可配置性，提高生产率，并降低生产成本；相较背景技术中的方法二，本发明实施例减少了服务器系统内板卡数量和连接器线缆数量。

实施例4

在实施例2的基础上，电子开关的工作方式参见图5所示，输入信号的SAS4-SAS11均接在电子开关的输入一侧，通过电子开关信号控制输入的SAS4-SAS11从哪个管脚输出，在图5中，当电子开关控制信号置于状态1时，SAS4-SAS7接到输出的SAS0-SAS3，当电子开关控制信号置于状态2时，SAS8-SAS11接到输出的SAS0-SAS3。电子开关控制信号由扩展存储芯片控制输出。

本发明实施例可以在主卡上级联3个扩展附卡，通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

实际使用时，可以在主卡上级联3个扩展附卡，根据服务器环境需求搭配扩展存储背板自身的CPLD，还有硬盘管理功能，具备硬盘状态监控和指示，控制硬盘错峰上电功能；监控内容包括但不限于：硬盘温度、功耗、工作状态等。本发明通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

实施例5

在实施例2的基础上，参见图6所示，3块相同的扩展附卡通过高速连接器连接，主卡通过控制电子开关进行硬盘切换，在扩展附卡1上，扩展附卡1输入的高速连接器的1、2通道接HDD(Hard DiskDrive，硬盘驱动器)1、2。扩展附卡1的电子开关将扩展附卡1输入的高速连接器3、4通道接到扩展附卡2的HDD1、2，同时通过扩展附卡2的电子开关，将扩展附卡2输入的高速连接器5、6通道接到扩展附卡3的HDD1、2，依次类推。保证全部结构相同的扩展附卡级联支持多个硬盘通信。

相较背景技术中的方法一，本发明实施例在主卡上级联3个扩展附卡，满足了灵活配置和模块化需求，提供更大的升级灵活性和可配置性，提高生产率，并降低生产成本；相较背景技术中的方法二，本发明实施例减少了服务器系统内板卡数量和连接器线缆数量。

实际使用时，可以在主卡上级联3个扩展附卡，根据服务器环境需求搭配扩展存储背板自身的CPLD，还有硬盘管理功能，具备硬盘状态监控和指示，控制硬盘错峰上电功能；监控内容包括但不限于：硬盘温度、功耗、工作状态等。本发明能够级联3个扩展附卡，通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

实施例6

在实施例2的基础上，在实际应用场景中，首先在服务器内安装主卡，将主卡连接服务器主板供电系统和RAID控制器，可满足最基本扩展的硬盘需求。最低硬盘数量要求的服务器工作情况下，只需要安装主卡即可。当基本扩展硬盘数量已无法满足需求，需要增加硬盘时，根据实际情况，在服务器内增加扩展附卡，将扩展附卡与主卡直接通过卡上连接器互联，满足服务器支持更多硬盘扩容的需求。

主卡和扩展附卡安装连接方法如图7所示，将主卡安装在系统内后，通过连接器将主卡的电源与信号接口同扩展附卡的电源与信号接口接通即可。整个服务器存储背板在服务器中安装方法如图8所示。系统中主卡与扩展附卡的安装方式如图7，如有需要继续增加硬盘，只需要在扩展附卡后继续增加扩展附卡，扩展附卡之间通过高速连接器连接，实现数据通信。主卡通过服务器的电源供电接口取电，并通过供电接口给扩展附卡供电。服务器通过RAID卡上的SAS3.0接口与主卡实现高速通信，扩展附卡和服务器的通信通过主卡的高速接口完成。

相较背景技术中的方法一，本发明实施例在主卡上级联3个扩展附卡，满足了灵活配置和模块化需求，提供更大的升级灵活性和可配置性，提高生产率，并降低生产成本；相较背景技术中的方法二，本发明实施例减少了服务器系统内板卡数量和连接器线缆数量。

实际使用时，可以在主卡上级联3个扩展附卡，根据服务器环境需求搭配扩展存储背板自身的CPLD，还有硬盘管理功能，具备硬盘状态监控和指示，控制硬盘错峰上电功能；监控内容包括但不限于：硬盘温度、功耗、工作状态等。本发明在主卡上级联3个扩展附卡，通过主卡控制电子开关选通硬盘通路，减少扩展背板开发数量和管理难度，除主卡必须使用外，其他扩展附卡根据实际需求进行增减，扩展时成本增加少，原背板不会被废弃，还可继续使用，更新简便，非常实用。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种可扩展组合的服务器存储背板，包括一个主卡，其特征在于：所述背板还包括至少一个扩展附卡，每个扩展附卡包括一组电子开关、2个高速连接器，一个高速连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个高速连接器级联下一级扩展附卡，2个高速连接器之间通过电子开关相连，每个高速连接器均与硬盘相连；主卡通过控制电子开关，将控制信号切换到下一级扩展附卡的高速连接器；

所述主卡包括一个硬盘存储扩展模块，所述硬盘存储扩展模块与若干硬盘相连；

所述主卡还包括一个控制模块，所述控制模块与硬盘存储扩展模块相连；

所述主卡还包括一个高速连接器，该高速连接器分别与硬盘存储扩展模块、控制模块、扩展附卡相连；

所述主卡的高速连接器将硬盘存储扩展模块的SAS接口和逻辑控制接口连接到扩展附卡，使扩展附卡连接的硬盘与硬盘存储扩展模块通信，并控制点灯和电子开关的选通。

2.如权利要求1所述的可扩展组合的服务器存储背板，其特征在于：所述每个扩展附卡还包括若干SAS接口，每个高速连接器通过SAS接口连接硬盘。

3.如权利要求1所述的可扩展组合的服务器存储背板，其特征在于：所述每个扩展附卡还包括2个电源连接器，一个电源连接器连接主卡或上一级扩展附卡，另一个电源连接器级联下一级扩展附卡。

4.如权利要求1所述的可扩展组合的服务器存储背板，其特征在于：所述主卡还包括一个存储板供电模块、一个电源连接器，该电源连接器分别与存储板供电模块、扩展附卡相连。

5.如权利要求1所述的可扩展组合的服务器存储背板，其特征在于：所述主卡的电源连接器通过主卡的存储板供电模块给扩展附卡连接的硬盘供电。

6.如权利要求4所述的可扩展组合的服务器存储背板，其特征在于：所述存储板供电模块包括一个电源连接器和一个电压转换电路，该电源连接器从外部获取电源，该电压转换电路对输出的电压进行调节，作为硬盘和扩展附卡的电源输入。

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