CN109976465A - 服务器 - Google Patents

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卢晓刚
褚方杰
黄丽红
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Abstract

本发明提供一种服务器，所述服务器包括：一机壳；所述机壳设有一背板区；所述背板区位于所述服务器的出风口；所述背板区设有均水平放置的封装基板、上层硬盘驱动器背板和下层硬盘驱动器背板；所述服务器的主板通过一第一连接器与所述封装基板通信相连；所述封装基板通过一第二连接器与所述上层硬盘驱动器背板通信相连；所述上层硬盘驱动器背板通过一第三连接器与所述下层硬盘驱动器背板通信相连。本发明存储密度高，具有极高的空间利用率和创新的散热通道设计，具有高度的配置灵活性和可扩展性，运维简单方便，能够支持功耗大且工作在等待模式下的各种设备。

Description

服务器
技术领域
本发明属于硬件技术领域，特别是涉及一种服务器。
背景技术
随着服务器(Server)的不断发展，对服务器的要求也越来越来高，具体表现在更高的安全性，更灵活的配置，更强大的存储能力，更好的可扩展性以及更低的价格等。一般普遍的配置无法满足客户的需求，这就要求服务器需要不断的更新配置、不断的优化及兼容性要不断的增加，且成本要不断的降低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种服务器，用于解决现有服务器配置不灵活的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种服务器，所述服务器包括：一机壳；所述机壳设有一背板区；所述背板区位于所述服务器的出风口；所述背板区设有均水平放置的封装基板、上层硬盘驱动器背板和下层硬盘驱动器背板；所述服务器的主板通过一第一连接器与所述封装基板通信相连；所述封装基板通过一第二连接器与所述上层硬盘驱动器背板通信相连；所述上层硬盘驱动器背板通过一第三连接器与所述下层硬盘驱动器背板通信相连。
于本发明的一实施例中，所述第一连接器包括桥板；所述服务器的主板通过所述桥板与所述封装基板通信相连。
于本发明的一实施例中，所述第二连接器和所述第三连接器均为板对板连接器。
于本发明的一实施例中，所述机壳还设有一前板区，用于放置硬盘驱动器；所述机壳的前板区设有上下两层可抽拉式托盘及上下两层内置滑轨；所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨实现抽拉动作。
于本发明的一实施例中，所述机壳的前板区还设有上下两层线缆架；所述上下两层线缆架均为可折叠式架构，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨拉出机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力张开，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨推入机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力折叠。
于本发明的一实施例中，所述机壳的背板区设有一风扇架，用于安装若干个风扇模组；所述风扇架设有卡接结构，用于方便将风扇架安装于所述机壳中。
于本发明的一实施例中，各所述风扇模组设有把持结构，用于方便将风扇模组手动安装于所述风扇架中，或从所述风扇架中手动拆卸所述风扇模组。
于本发明的一实施例中，所述服务器的风扇控制板与PDB以板对板方式连接，用于为所述服务器供电。
于本发明的一实施例中，所述服务器的风扇控制板为L型设计，用于搭载不同类型的所述主板。
于本发明的一实施例中，所述主板通过配置对外的主机总线适配器或/和预留的I2C接口外接磁盘簇。
如上所述，本发明所述的服务器，具有以下有益效果：
本发明所述的服务器结构存储密度高，具有极高的空间利用率和创新的散热通道设计，支持免工具拆装，运维简单方便，系统和关键数据的存储盘可灵活配置，可搭载不同类型的服务器主板，具有高度的配置灵活性和可扩展性，能够支持功耗大且工作在等待模式下的各种设备。
附图说明
图1显示为本发明实施例所述的服务器的一种示例性实现结构示意图。
图2显示为本发明实施例所述的服务器的背板区的一种示例性实现结构示意图。
图3显示为本发明实施例所述的服务器的前板区的一种示例性实现结构示意图。
图4显示为本发明实施例所述的服务器的风扇的一种示例性实现结构示意图。
图5显示为本发明实施例所述的服务器的电路板的一种示例性实现结构示意图。
图6A至图6B显示为本发明实施例所述的服务器的U.2 NVME通信配置示意图。
图6C至图6D显示为本发明实施例所述的服务器的U.2 SATA HDD通信配置示意图。
图6E显示为本发明实施例所述的服务器的M.2通信配置示意图。
图7显示为本发明实施例所述的服务器的一种示例性电源分配架构示意图。
元件标号说明
100 机壳
101 前板区
102 背板区
103 封装基板
104 上层硬盘驱动器背板
105 下层硬盘驱动器背板
106 第一连接器
107 第二连接器
108 第三连接器
109 散热片
110 上下两层可抽拉式托盘
111 上下两层线缆架
112 上下两层内置滑轨
113 风扇架
114 卡接结构
115 风扇模组
116 把持结构
121 风扇控制板
122 主板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，详细的尺寸由作为业界团体的美国电子工业协会(EIA)所决定。之所以要规定服务器的尺寸，是为了使服务器保持适当的尺寸以便放在铁质或铝质的机架上。机架上有固定服务器的螺孔，以便它能与服务器的螺孔对上号，再用螺丝加以固定好，以方便安装每一部服务器所需要的空间。规定的尺寸是服务器的宽(48.26cm＝19英寸)与高(4.445cm)的倍数。由于宽为19英寸，所以有时也将满足这一规定的机架称为“19英寸机架”。厚度以4.445cm为基本单位。1U就是4.445cm，2U则是1U的2倍为8.89cm。
请参阅图1，本发明实施例提供一种服务器，所述服务器包括一机壳100。所述机壳设有一前板区101和一背板区102。所述前板区用于放置硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)。所述背板区用于放置主板、电源、风扇、风扇控制板、处理器及各类接口模块等。
于本发明的一实施例中，参见图2所示，其为本发明实施例列举的一种具体散热结构示意图，其中，所述背板区位于所述服务器的出风口。所述背板区102设有均水平放置的封装基板103、上层硬盘驱动器背板104和下层硬盘驱动器背板105；所述服务器的主板122通过一第一连接器106与所述封装基板通信相连；所述封装基板通过一第二连接器与所述上层硬盘驱动器背板通信相连；所述上层硬盘驱动器背板通过一第三连接器108与所述下层硬盘驱动器背板通信相连。其中，所述第一连接器的功能可选用小巧而高密的连接器和桥板共同实现；所述第二连接器的功能可选用BTB(Board to Board)连接器实现；所述第三连接器的功能也可以选用BTB连接器实现。
具体地，机构上的封装基板(interposer)，上层硬盘驱动器背板(Up hddbp)和下层硬盘驱动器背板(Down hddbp)采用三层水平叠放设计，板子与板子之间可以通过BTB连接器直接连接。主板上的PCIE等高速信号连接到小巧而高密的连接器，然后通过桥板(Bridge board)连接到封装基板(interposer)上，再通过BTB连接器连接到上层硬盘驱动器背板(Up hddbp)，最后再通过BTB连接器连接到下层硬盘驱动器背板(Down hddbp)，实现三层水平叠放板卡之间的信号传递。这样在机构和硬件的巧妙的设计下，U.2的散热通道就出来了，完美的解决了散热问题。风扇吹出的风可以通过U.2的散热通道直接吹向处理器的散热片109而不受阻挡，具备非常好的散热效果。U.2接口别称SFF-8639，是由固态硬盘形态工作组织(SSD Form Factor Work Group)推出的接口规范。U.2不但能支持SATA-Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范。因此可以将其当作四通道版本的SATA-Express接口，它的理论带宽已经达到了32Gbps，与M.2接口毫无差别。M.2原名是NGFF接口，它是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准，主要用来取代mSATA接口，具备体积小巧、性能主流等特点。
于本发明的一实施例中，参见图1和图3所示，其为本发明实施例列举的一种具体可抽拉结构示意图，其中，所述机壳的前板区101设有上下两层可抽拉式托盘110、上下两层线缆架111及上下两层内置滑轨112；所述上下两层可抽拉式托盘110分别通过所述上下两层内置滑轨112实现抽拉动作；所述上下两层线缆架111均为可折叠式架构，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨拉出机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力张开，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨推入机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力折叠。
具体地，所述服务器整机的24个3.5HDD采用上下两层可抽拉式托盘设计，支持免工具拆装。本发明的设计选用重载滑轨，机壳采用高强度设计，保证HDD及各功能模块能在机柜上免工具运维及热插拔顺畅性。简单经济的双层线缆臂(Cable Arm)设计(即上下两层线缆架)，最大可拉出距离为530mm，使系统显得更整洁与实用，大大缩短绕线长度，控制SAS(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI接口)线的长度在1.45m内，保证信号品质。
于本发明的一实施例中，参见图4所示，其为本发明实施例列举的一种具体风扇结构示意图，其中，所述机壳的背板区设有一风扇架113，用于安装若干个风扇模组115；各所述风扇模组115设有把持结构116，用于方便将风扇模组手动安装于所述风扇架中，或从所述风扇架中手动拆卸所述风扇模组。所述风扇架113设有卡接结构114，用于方便将风扇架安装于所述机壳中。所述风扇架采用模组化设计，不仅支持免工具整体拔出，单个风扇模组也支持热插拔操作。
本发明所述的服务器同时支持常规的PSU(Power Supply Unit，电源模块)热插拔功能和REAR HDD的热插拔功能，所以本发明实现了常规需替换部件的免工具安装拆卸以及插拔。本发明所述的服务器运维简单，整机24个3.5HDD采用上下两层可抽拉式托(TRAY)盘设计，支持免工具拆装；设计选用内置滑轨，机壳采用高强度设计，保证HDD及各功能模块能在机柜上免工具运维及热插拔顺畅性。支持最高5颗双转子风扇以及冗余设计，整体风扇模组支架以及单个风扇模组皆支持免工具拆装。
于本发明的一实施例中，参见图5A所示，其为本发明实施例列举的一种具体电路板结构示意图，其中，所述服务器的风扇控制板121与PDB(Power Daughter Board，供电板)以板对板方式连接，用于为不同类型的所述主板供电。
于本发明的一实施例中，参见图5B所示，所述服务器的风扇控制板121为L型设计，用于搭载不同类型的所述主板122。本发明所述的服务器机型可搭载XEON-D、Dual SocketE5等系列服务器主板，风扇控制板(Fan Control Board，FCB)121与PDB采用板对板(Boardto Board)方式连接，主板(Mother Board)供电由FCB提供，使FCB/PDB可与多种不同配置的主板搭配使用，最大限度的发挥其公用性，节省其他项目开发成本与资源，具有高度的配置灵活性。
于本发明的一实施例中，参见图5B所示，所述主板122通过配置对外的主机总线适配器(Host Bus Adapter，HBA)或/和预留的I2C接口外接磁盘簇，可进一步扩展存储功能。具体地，本发明可同时通过配置两个对外的主机总线适配器(HBA)以及使用预留的4个RJ45形式的I2C接口外接4个磁盘簇(JBOD)，进一步扩展存储。主机总线适配器(Host BusAdapter，HBA)是一个在服务器和存储装置间提供输入/输出处理和物理连接的电路板和/或集成电路适配器。因为HBA减轻了主处理器在数据存储和检索任务的负担，它能够提高服务器的性能。一个HBA和与之相连的磁盘子系统有时一起被称作一个磁盘通道。
本发明所述的服务器存储密度高，2U空间可支持24个热插拔3.5HDD和4个U.2接口(可选择支持PCIe SSD或sata HDD)以及2个M.2接口(可选择支持PCIe M.2或sata M.2)。SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件)是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。
本发明所述的服务器的系统和关键数据存储盘配置灵活，客户可以在高效性、安全稳定性、低价格之间，根据应用场合，灵活选用M.2或U.2作为系统盘或关机数据存储盘。而在选M.2时，可以根据对启动速度的要求选用SATA M.2或PCIe M.2；在选用U.2时可以根据性能和价格的不同要求来选择PCIe SSD或SATA HDD，而选择SATA HDD时，从系统运行安全和关键数据安全方面考虑，可进一步选择RAID(Redundant Arrays of IndependentDrives，磁盘阵列)卡接出或HBA直连接出。
Rear背板区在整个服务器系统中位于出风口，传统的背板设计是竖直的，背板上设有通风孔，即使如此，其散热环境也是比较恶劣的，而且服务器机构上也没有足够的空间为散热服务。因此，服务器结构上的风道设计就显得尤为重要。本发明所述的服务器实现了极高的空间利用率以及创新的散热通道设计，封装基板(interposer)，上层硬盘驱动器背板(Up hddbp)和下层硬盘驱动器背板(Down hddbp)空间上采用三层叠放的形式，最大限度的利用空间的同时，留出了散热通道。同时PDB与FCB采用BTB连接方式，极大的减少了杂乱的线缆(cable)，再加上支持5颗双转子风扇，以及独特的挡风罩的设计，散热问题迎刃而解。
本发明所述的服务器通过简单经济的双层(Cable Arm)(即上下两层线缆架)设计：最大可拉出距离为530mm，使系统显得更整洁与实用，大大缩短了绕线长度，控制SAS线的长度在1.45m内，保证了信号品质。
本发明所述的服务器具备高度的配置灵活性和可扩展性，该机型机构上可搭载XEON-D、Dual Socket E5等系列服务器主板，风扇控制板(Fan Control Board)与PDB采用Board to Board方式连接，主板(Mother Board)供电由FCB提供，使FCB/PDB可与多种不同配置的主板搭配使用，最大限度的发挥其公用性，节省其他项目开发成本与资源。另外，系统可通过配置两个对外的HBA以及使用预留的4个RJ45形式的I2C接口外接4个JBOD，进一步扩展存储。JBOD(Just a Bunch Of Disks，磁盘簇)是在一个底板上安装的带有多个磁盘驱动器的存储设备，通常又称为Span，和RAID阵列不同，JBOD没有前端逻辑来管理磁盘上的数据分布，相反，每个磁盘进行单独寻址，作为分开的存储资源，或者基于主机软件的一部分，或者是RAID组的一个适配器卡。
于本发明的一实施例中，参见图6A～6E所示，本发明所述的服务器的背板区的设计极富创意，背板包含4个U.2或4个SATA 2.5HDD以及2个M.2，24个3.5HDD由HBA卡接出。4个U.2和两个M.2在背板区，其配置极其灵活，U.2既可以配置为NVME，也可以配置为SATA盘(软件配置实现)。配置SATA盘时，可以通过线缆(cable)选择从RAID卡接还是PCH(PlatformController Hub，平台控制器集线器)直连。如果为了系统和数据更加安全稳定，选择RAID(Redundant Arrays of Independent Drives，磁盘阵列)卡更有保障，当然选择从PCH直出，可以省掉一个磁盘阵列卡，经济效益更好。M.2从HBA直连，通过软件配置为支持PCIe的M.2或Sata M.2。4个U.2同时支持热插拔和免螺丝安装。
于本发明的一实施例中，参见图7所示，本发明采用独特的电源分配架构以及强大的短路保护设计，可以防止系统中任何电源的和部件的短路，并且使系统可支持智能网卡等功耗大且需工作在等待(standby)模式下的各种设备。具体地，本发明没有使用PSU输出的P12V_STBY_PSU，而是220V AC cable一插入就使能(ENABLE)P12V输出，作为系统等待得电，然后所有需要得电的模块和器件都由加EFUSE(不同于大多数FPGA使用的SRAM阵列，eFuse一次只有一根熔丝能够被编程)保护，这样一方面起到了系统全面的短路保护，另一方面原来需要DC(direct current，直流)供电的设备可以通过EFUSE在上电(POWER ON)后使能(ENABLE)实现。如果是智能网卡等功耗大且需工作在standby模式下的设备也可以在上电前就使能(ENABLE)EFUSE使其供电在standby的情况下输出，同时控制风扇在standby的情况下工作起来，这样系统就可以支持功耗大且需工作在standby模式下的设备了。
本发明实施例所述的服务器的结构尺寸不限，例如2U、3U、4U等服务器均可采用本发明所述方案。U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，详细的尺寸由作为业界团体的美国电子工业协会(EIA)所决定。
本发明所述的服务器结构存储密度高，具有极高的空间利用率和创新的散热通道设计，支持免工具拆装，运维简单方便，系统和关键数据的存储盘可灵活配置，可搭载不同类型的服务器主板，具有高度的配置灵活性和可扩展性，能够支持功耗大且工作在等待模式下的各种设备。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括：
一机壳；所述机壳设有一背板区；
所述背板区位于所述服务器的出风口；所述背板区设有均水平放置的封装基板、上层硬盘驱动器背板和下层硬盘驱动器背板；
所述服务器的主板通过一第一连接器与所述封装基板通信相连；所述封装基板通过一第二连接器与所述上层硬盘驱动器背板通信相连；所述上层硬盘驱动器背板通过一第三连接器与所述下层硬盘驱动器背板通信相连。
2.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述第一连接器包括桥板；所述服务器的主板通过所述桥板与所述封装基板通信相连。
3.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述第二连接器和所述第三连接器均为板对板连接器。
4.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述机壳还设有一前板区，用于放置硬盘驱动器；所述机壳的前板区设有上下两层可抽拉式托盘及上下两层内置滑轨；所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨实现抽拉动作。
5.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于：所述机壳的前板区还设有上下两层线缆架；所述上下两层线缆架均为可折叠式架构，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨拉出机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力张开，当所述上下两层可抽拉式托盘分别通过所述上下两层内置滑轨推入机壳时，所述上下两层线缆架分别对应受力折叠。
6.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于，所述机壳的背板区设有一风扇架，用于安装若干个风扇模组；所述风扇架设有卡接结构，用于方便将风扇架安装于所述机壳中。
7.根据权利要求6所述的服务器，其特征在于，各所述风扇模组设有把持结构，用于方便将风扇模组手动安装于所述风扇架中，或从所述风扇架中手动拆卸所述风扇模组。
8.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述服务器的风扇控制板与PDB以板对板方式连接，用于为所述服务器供电。
9.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述服务器的风扇控制板为L型设计，用于搭载不同类型的所述主板。
10.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于：所述主板通过配置对外的主机总线适配器或/和预留的I2C接口外接磁盘簇。
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