CN110050519B - 用于计算平台的模块化承载件形状因子 - Google Patents

Abstract

本文公开了具有增强的模块化承载件形状因子的系统、方法和软件。在一种实现方式中，网卡装置包括网卡组件。该网卡组件包括网络接口卡和连接器卡，所述连接器卡耦合到所述网络接口卡并且包括U.2连接器，所述U.2连接器被配置为与机架式底架组件的模块化托架的U.2连接器配合。

Description

用于计算平台的模块化承载件形状因子

相关申请

本申请据此要求2016年10月7日提交的题为“ENHANCED PCIe MODULAR CARRIERFORM FACTORS”的美国临时专利申请62/405,536的权益和优先权，通过引用该专利全部内容并入到本申请。

发明领域

本公开的各方面涉及数据存储系统和数据通信领域，尤其涉及固态存储系统和网络通信。

背景技术

计算机系统通常包括大容量存储系统，诸如磁盘驱动器、光学存储设备、磁带驱动器或固态存储驱动器，以及其他存储系统。随着这些计算机系统中存储需求的增加，已经引入了网络存储系统，其在与终端用户计算机设备物理分离的存储环境中存储大量数据。这些网络存储系统通常通过一个或多个网络接口向终端用户或其他外部系统提供对大容量数据存储的访问。除了数据存储之外，远程计算系统还包括可以向终端用户提供远程计算资源的各种处理系统。这些网络存储系统和远程计算系统可以包括在高密度安装中，例如机架安装环境。

然而，随着网络存储系统和远程计算系统的密度增加，达到了各种物理限制。这些限制包括例如在大型旋转磁介质存储系统阵列的示例中基于底层存储技术的密度限制。这些限制还可以包括基于网络互连的各种物理空间要求以及环境气候控制系统的大空间要求来计算密度限制。

除了物理空间限制之外，这些大容量存储系统传统上受限于每个主机可以包括的设备数量，这在需要更高容量、冗余和可靠性的存储环境中可能是有问题的。随着网络、云和企业环境中不断增长的数据存储和检索需求，这些缺点尤为明显。

发明内容

本文讨论的示例涉及用于移动服务提供商的服务提供商预约系统。在一种实现方式中，网卡装置包括网卡组件。该网卡组件包括网络接口卡和连接器卡，所述连接器卡耦合到所述网络接口卡并且包括U.2连接器，所述U.2连接器被配置为与机架式底架组件的模块化托架的U.2连接器配合。

在另一实现方式中，网卡装置包括能够插入机架式底架组件的模块化托架中的承载件和耦合到所述承载件的网卡组件。所述网卡组件包括网络接口卡和连接器卡，所述连接器卡耦合到所述网络接口卡并且包括U.2连接器，所述U.2连接器被配置为与机架式底架组件的模块化托架的U.2连接器配合。

在另一实现方式中，存储卡装置包括能够插入2U机架式底架组件的模块化托架中的承载件和耦合到所述承载件的存储卡组件。所述存储卡组件包括被配置成与机架式底架组件的模块化托架的连接器配合的存储卡连接器；多个M.2存储设备，其中每一个M.2存储设备包括PCIe接口和固态存储介质，并且其中每一个M.2存储设备被配置为响应于通过PCIe接口接收的存储操作来存储和检索数据；以及，PCIe交换器电路，其通信地耦合到所述多个M.2存储设备的每一个PCIe接口，并且被配置为接收由主机系统通过所述存储卡连接器发出的存储操作，并且传输所述存储操作以经由所述多个M.2存储设备中的被选择的存储设备的相关联的PCIe接口递送到所述多个M.2存储设备中的所述被选择的存储设备。

提供本概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。可以理解，本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

附图的简要说明

参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地说明本公开的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中各处表示相应的组件。虽然结合这些附图描述了若干实施例，但是本公开不限于本文公开的实施例。相反，其目的是涵盖所有替代、修改和等同物。

图1示出了根据一些实施例的示例性存储设备实现方式。

图2示出了根据一些实施例的示例性存储设备实现方式。

图3示出了根据一些实施例的示例性存储设备实现方式。

图4示出了根据一些实施例的示例性底架实现方式。

图5示出了根据一些实施例的示例性承载件组件实现方式。

图6示出了根据一些实施例的示例性承载件组件实现方式。

图7示出了根据一些实施例的示例性网络模块实现方式。

图8示出了根据一些实施例的示例性网络模块实现方式。

图9是根据一些实施例的网卡模块的框图。

图10示出了根据一些实施例的用于网络模块实现方式的示例性承载件组件外壳。

图11示出了根据一些实施例的用于网络模块实现方式的示例性承载件组件外壳。

图12示出了根据一些实施例的用于网络模块实现方式的示例性承载件组件外壳。

图13示出了根据一些实施例的具有网络模块实现方式的示例性承载件组件壳体的分解图。

图14示出了一种实现方式中的示例性存储系统。

图15示出了一种实现方式中的示例性控制系统。

图16示出了一种实现方式中的示例性控制系统。

图17示出了一种实现方式中的控制系统的示例性操作。

具体实施方式

在详细解释任何实施例之前，应理解的是，本文描述的实施例并不受限于其应用在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和组件排布中。可以以各种方式实践或实行实施例。

此外，应理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，不应视为限制。本文中“包括”，“包含”或“具有”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的术语及其等同物以及其它术语。术语“连接(connected)”和“耦合(coupled)”广泛使用并且包括直接和间接安装、连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械的连接或耦合，并且可以包括电的连接或耦合，无论是直接的还是间接的。而且，可以使用包括直接或间接的有线连接、无线连接及其组合的任何已知手段来执行电子通信和通知。此外，描述为由一个设备执行的功能可以分布在多个设备中。

还应注意，可以使用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现本文阐述的实施例。另外，应该理解的是，实施例可以包括硬件、软件和电子组件，出于讨论的目的，可以将其示出和描述为好像大多数组件仅以硬件实现。然而，本领域普通技术人员基于对该详细描述的阅读，将认识到在至少一个实施例中，实施例的基于电子的方面可以以可由一个或多个电子处理器执行的(例如，存储在非暂时性计算机可读介质上的)软件来实现。

图1-3示出了安装在M.2底架托运板或M.2承载件102中的示例性存储卡组件100，其能够插入双单元(2U)底架中。存储卡组件100包括四个M.2固态驱动器(SSD)104，虽然其他实施例可以包括更多或更少的M.2 SSD。图1-3中的元件可以对应于图14-16中的类似元件，尽管变化是可能的。每个SSD 104的连接器106被示出连接到存储卡组件100。连接器106与每个相应SSD 104的外围组件快速互连(PCIe)接口耦合。

U.2连接器108被采用并且能够插入2U主机系统112的配合U.2插座连接器110，例如计算机或服务器系统的主板或子板。主机系统112和配合U.2插座连接器110之间的通信承载PCIe信令，并且在一些示例中可以称为SFF-8639接口。与连接器106和U.2连接器108相关联的每个PCIe链路由PCIe开关电路1632提供。在一些示例中，例如图14中所示，对于链路1416、1420以及链路1418的一些部分，主PCIe接口连同功率和边带信令通过U.2连接器108提供给相关联的主机。在一些示例中，例如图14中的链路1422，辅助PCIe接口可以通过外部连接器提供。

如图1-3中所示的，存储卡组件100可以包括具有一个或多个M.2SSD 104和相应的连接器106的卡114、116。在这些示例中，M.2 SSD 104包括四个110毫米(mm)尺寸的M.2SSD；然而，也可以使用其他尺寸，例如80mm M.2 SSD。可以包括其他尺寸的M.2 SSD，例如长度为16、26、30、38、42、60、80和110mm，以及，宽度为12、16、22和30mm。

M.2承载件102包括被配置为支撑2U底架内的存储卡组件100的布置的侧壁118。壁118包括轨道120，该轨道120被配置成滑入底架(图4中的400)的配合轨道中，以便于相对于2U主机系统112的配合PCIe插座110来安装和移除存储卡组件100。可枢转的锁定杆122允许M.2承载件102在安装时固定到2U主机系统底架。图1和2示出了在锁定位置与解锁位置叠加的锁定杆122。

当经由U.2连接器108连接到电缆或主机系统(例如计算机或服务器系统的主板或子板)时，驱动器100可以为主机系统提供数据存储容量。可以从与SSD 104相关联的存储介质中存储和检索数据。PCIe交换器电路124包括在电路板114上，并且为主机系统提供PCIe接口以及为每个单独的M.2 SSD和辅助PCIe接口提供PCIe输出端。包括PLX技术PEX872510-端口、24通道PCIe交换器芯片的PCIe交换器124可以被配置为处理通信。还包括具有一个或多个能量存储阵列的功率控制电路，以在失去功率或从主机移除驱动器100时向驱动器100提供保持功率。在失去输入功率时经由保持功率，可以将正处理的数据或未写入的数据提交给非易失性存储介质，例如M.2 SSD 104。

电路板114和116各自包括各种电路、连接器、材料、互连、涂层、标记、紧固件特征和其他元件的组件。通常，电路板114和116各自包括单独的印刷电路板作为基座，各种部件安装在基座上并且电或光学互连形成在基座中。电路板114和116每个都可以固定到承载件102上，以获得结构支撑和振动弹性。在该示例中，电路板114包括两个连接器126、128以与电路板116配合。在其他示例中可以采用一个或多个连接器。电路板114的电路板连接器126耦合到电路板116的电路板连接器130。电路板114的电路板连接器128耦合到电路板116的电路板连接器132。在一个示例中，第一连接器对(126、130)传输从板116到板114的电源，而另一连接器对(128、132)传输板114-116之间的PCIe信令，反之亦然，以及其他信令及其组合。

电路板连接器被配置为在板之间传输功率和信号。信令包括PCIe信令、边带信令、控制信令、离散信令、数字信令或模拟信令，以及其他信令。电源包括用于为存储设备104以及每个板上的其他电路部件供电的设备电源。通常，输入功率从主机系统或其他电源经由主连接器108提供到底部电路板116。在底部电路板116上采用功率控制电路，其经由与电路板116相关联的信令将输入功率分配到电路板116的各个部件。另外，电路板116的功率控制电路将通过一个或多个内部连接器(电路板连接器130或电路板连接器132)的该输入功率通过电路板114上的相关连接器(电路板连接器130或电路板连接器132)分发到电路板114。功率控制电路可以包括功率调节、滤波、转换和处理电路。可以采用各种电压并在其中进行转换。电路板114可以包括另外的功率控制电路。

在一些示例中，保持功率存储在电路板116上的电容器阵列134内。该保持功率可以存储在预定电压电平，该电压电平可以是比输入功率更高的电压电平，例如30VDC或更高(参见图15)。高电压下的该保持功率可以提供给电路板116上的电压降压电路，以转换成类似于输入电压的工作电压(例如插入电路板116上的连接器106的存储器件104的电源电压)。在进一步的示例中，高电压下的该保持功率也可以经由多个内部连接器的其中之一提供给电路板114。电路板114上可以包括另外的电压转换电路，以将高电压转换成类似于输入电压的工作电压或用于电路板114上的电路部件的合适电压(例如用于插入电路板114上的连接器106的存储卡104的电源电压)。

图1和3还示出了用于将M.2 SSD 104连接到具有辅助接口的系统的辅助连接器136。辅助连接器136可以包括边带接口，例如通用串行总线(USB)接口、串行高级技术附件(SATA)接口、辅助电源接口或辅助主连接器108的其他接口。可以采用辅助连接器136来携带管理信号、监视或控制信号、初始化信号、调试或故障排除信号以及其他，包括其组合。在一些示例中，辅助连接器136可以省略。

图4示出了根据一个实施例的底架400的框图。底架400可以是2-U底架，其能够布置在本领域已知的机架单元内。底架400包括24个承载件102，在一个示例中，每个M.2承载件102容纳存储卡100或本文所述的其他实施例。然而，根据一些实施例，可以将多于或少于二十四个承载件布置在底架400内。

图5示出了根据一个实施例的承载件组件500的框图。承载件组件500包括容纳卡组件504的承载件502。承载件504可以类似于上述M.2承载件102。卡组件504包括具有SATA接口508的HDD 506。包括PLX技术PEX8725 10-端口、24通道PCIe开关芯片的PCIe开关510可以被配置为转换在经由SATA接口508的SATA协议和经由PCIe边缘连接器512的PCIe协议之间的通信。

图6示出了根据一个实施例的承载件组件600的框图。承载件组件600包括容纳卡组件604的承载件602。承载件602可以类似于上述M.2承载件102。卡组件604包括经由U.2边缘连接器610可耦合到主机系统608的U.2连接器606的网络接口卡(NIC)。

图7至图13示出了根据一个实施例的网络解决方案。参照图7和8，承载件组件600的示例包括网卡模块或组件700，其包括U.2连接器702，该U.2连接器702允许网卡模块700连接到通常与硬盘驱动器相关联的主机连接器。因此，本公开的实施方案的改进效果包括将提供网络能力的网卡模块700连接到以前对网卡不可用的插槽或位置。

网卡模块700包括两个电路板704、706。为了将电路板704、706连接在一起以传输或共享通信、功率和其他信号，提供了两个相应的连接器708、710。电路板706是NIC卡，并且包括网络电缆连接器712和热耦合到散热器716的网络电路714。电路板704是包括热插拔电路718的连接器卡，热插拔电路718被配置为允许网卡模块700热插入和拔出计算机系统。也就是说，热插拔电路718提供了得益于网卡组件700的在无需停止或关闭系统的情况下在运行系统中添加或替换网卡组件700的能力。U.2连接器702经由柔性电路720电连接到电路板704，以在考虑到电路板704、706的堆叠的情况下，允许相对于主机连接器恰当地布置U.2连接器702。

图9是一种实现方式中的网卡模块700的框图。网卡模块700包括NIC元件，例如收发器、变压器、隔离电路、缓冲器等。网卡模块700可以包括千兆以太网接口电路，其可以承载以太网通讯，以及任何相关的因特网协议(IP)和传输控制协议(TCP)通讯，以及其他网络通信格式和协议。网卡模块700经由连接器708、710耦合到电路板704。

网卡模块700可以包括功率控制模块722，其通过连接器702的相关输入功率链路接收源输入功率，并且转换/调节该输入功率供相关模块的元件使用。功率控制模块722通过相关联的功率链路将功率分配给相关模块的每个元件。功率控制模块722包括用于选择性地和单独地向相关模块的任何元件提供功率的电路。功率控制模块722可以通过相关联的PCIe链路或边带链路(为清楚起见未在图9中示出)从可选的控制处理器中接收控制指令。功率控制模块722可以包括各种电源电子器件，例如功率调节器、升压转换器、降压转换器、降压-升压转换器、功率因子校正电路以及其他电源电子器件。各种磁性、固态和其他电子部件通常根据特定应用的最大功率消耗来确定尺寸，并且这些部件固定到相关的电路板上。

保持电路724包括能量存储设备，用于存储通过功率链路接收的、在例如失去输入功率这样的功率中断事件期间使用的功率。保持电路724可以包括电容存储设备，例如电容器阵列，以及其他能量存储设备，例如图2中所示的电容器阵列134中所示的那些。可以将过剩或剩余的保持功率保留以供将来使用，放入虚拟负载，或通过PCIe功率链路或其他功率链路重新分配给其他设备。

图10-12示出了可以容纳网卡组件700的2U承载件组件1000。在示例性现有技术场景中，承载件组件1000通常容纳硬盘驱动器。由本公开的实施例提供的改进允许网卡组件700用在通常用于硬盘驱动器的插槽中。图13中示出了承载件组件1000和网卡组件700的分解图。

图14示出了存储设备1400的电路和其他元件的框图。存储设备1400可以包括图1-5中的存储设备的一个示例实现方式，尽管变化是可能的。存储设备1400包括至少四个存储驱动器1402、PCIe开关1404、处理器1406、功率控制模块1408和保持电路1410。功率控制模块1408通过相关联的功率链路1412-1414将功率分配给存储设备1400的每个元件。功率控制模块1408可以选择性地启用/禁用每个功率链路的功率。可以包括另外的通信链路，用于存储设备1400的各种元件之间的卡内通信。

信号/功率可以通过单个主机连接器(例如本文所讨论的U.2连接器)承载，或者可以通过结合功率连接器和一个或多个辅助连接器的主机连接器承载。在一个示例中，功率链路1416、边带链路1418和主机PCIe接口1420都包括在U.2主机连接器中。辅助PCIe链路1422可以包括在同一连接器或分离的连接器中。而且，边带链路1418可以在多于一个连接器之间分开。

存储设备1400包括一个或多个存储驱动器1402，例如图14中所示的至少四个。存储设备1400还包括一个或多个外围组件高速互连(PCIe)交换器、处理器和控制系统元件。PCIe交换器1404通过相关联的PCIe链路与一个或多个设备上存储驱动器通信。PCIe交换器1404还通信地耦合到设备上处理器或控制系统，用于通讯统计检索、功率监视、状态监视以及其他操作。

PCIe交换器1404通过PCIe链路1420与主机系统或主机模块(未示出)通信。PCIe链路1420包括具有至少四个通道的PCIe链路，即“x4”PCIe链路，尽管可以使用不同数量的PCIe通道。另外，可以采用多于一个PCIe链路1420用于存储设备1400的负载平衡、冗余和故障转移保护，例如所示的辅助PCIe接口1422。PCIe交换器1404还通过相关联的x4 PCIe链路1424与至少四个存储驱动器1402通信。PCIe可以支持多种总线宽度，例如x1、x4、x8、x16和x32，每种总线宽度包括用于数据传输的额外“通道”。PCIe还支持边带信令的传输，例如系统管理总线(SMBus)接口和联合测试行动组(JTAG)接口，以及相关联的时钟、电源和自举电路，以及其他信令。

PCIe接口1420可以承载由主处理器或主机系统发布的NVMe(NVM Express)通讯。NVMe(NVM Express)是例如硬盘驱动器和固态存储设备这样的大容量存储设备的接口标准。NVMe可以取代用于与个人计算机和服务器环境中的大容量存储设备交互的串行ATA(SATA)接口。但是，这些NVMe接口仅限于一对一的主机驱动器关系，类似于SATA设备。在本文讨论的示例中，采用PCIe接口来传输NVMe通讯，并且将包括存储驱动器1402的多驱动器系统呈现为PCIe接口上的一个或多个NVMe虚拟逻辑单元号(VLUN)。

在NVMe操作(例如NVMe写入操作)中，可以通过PCIe链路1420或1422中的任何一个为任何存储驱动器1402接收数据。例如，写入操作可以是通过PCIe链路1420从采用通过PCIe接口传输的NVMe协议的设备中接收的NVMe写入操作。在另一示例中，写操作可以是通过PCIe链路1420或1422从采用通过PCIe接口传输的NVMe协议的外部设备接收的NVMe写操作。相关联的存储驱动器可以通过相关联的PCIe接口1424接收NVMe通讯，并且例如利用写入确认或在NVMe读取操作的情况下利用读取数据相应地响应。

在进一步的示例中，处理器1406可以处理存储驱动器的PCIe通讯并以逻辑方式管理存储驱动器。例如，处理器1406可以采用数据条带化来对在任何数量的存储驱动器1402上的特定写入事务的数据进行条带化，例如在所有存储驱动器或存储驱动器的子集上。同样，可以采用数据冗余来镜像任何存储驱动器1402上的数据。在进一步的示例中，将存储驱动器1402中的一些呈现为主机系统的一个或多个逻辑驱动器或逻辑卷，诸如一个或多个NVMe虚拟逻辑单元(VLUN)。处理器1406可以管理条带化、镜像或逻辑卷建立和呈现。在第一示例中，处理器1406通过PCIe接口1426接收存储驱动器1402的所有PCIe通讯，并分发到适当的存储驱动器1402以实现条带化、镜像或逻辑卷。在其他示例中，处理器1406监视PCIe交换器1404中的通讯，并指示PCIe交换器1404将PCIe通讯引导到适当的存储驱动器以实现条带化、镜像或逻辑卷。

如上所述，处理器1406可以将存储设备1400的存储资源呈现为VLUN，例如NVMeVLUN。处理器1406可以通过例如PCIe链路1420或1422中的任意一个的PCIe接口向外部系统呈现任何数量的VLUNs。这些VLUN可以呈现为NVMe目标。NVMe目标可以通过PCIe接口呈现存储设备1400的存储资源为单个存储目标，例如模拟单个存储驱动器。以这种方式，包括任意数量的存储驱动器1402的多个存储驱动器可以通过PCIe接口呈现为外部系统的单个NVMe目标。处理器1406可以接收NVMe存储通讯，例如NVMe帧，并分发这些存储事务以由分配的存储驱动器1402处理。在其他示例中，处理器1406监视PCIe交换器1404中的NVMe存储通讯并指示PCIe交换器1404将PCIe通讯引导到适当的存储驱动器，以实现VLUN或NVMe目标。

辅助PCIe接口1422可以可选地包括在存储设备1400中。可以采用辅助PCIe接口1422将两个或更多个PCIe存储设备彼此连接，以用于传输用户数据、存储操作、状态、控制信令、操作信息或存储设备(例如两个存储设备1400)之间的其他数据。可以采用辅助PCIe接口1422将存储设备1400连接到多于一个主机系统，例如同时连接到两个主机系统。辅助PCIe接口1422可以包括与主机PCIe接口1420不同的PCIe总线宽度或通道分配。辅助PCIe接口1422的信令可以包括在与PCIe接口1420相同的物理连接器(例如U.2连接器)中或者可以包括在与PCIe接口1420的连接器不同的连接器中。在一些示例中，mini-SAS连接器和电缆被采用，并且被配置为承载辅助PCIe接口1422的PCIe信令。辅助PCIe接口1422还可以包括非PCIe信令，例如边带接口1418或其他接口。辅助PCIe接口1422可以用于集群互连，并且可以终止于外部连接器，例如迷你串行连接SCSI(SAS)连接器，其用于通过mini-SAS电缆承载PCIe信令。在进一步的示例中，采用MiniSAS HD电缆，其驱动12Gb/s而不是标准SAS电缆的6Gb/s。12Gb/s可以支持PCIe Gen 3。用于辅助PCIe接口1422的连接器可以包括包含mini-SAS插孔的mini-SAS连接器。相关联的电缆可以包括SAS电缆，其可以包括相关联的屏蔽、布线、护套和终端连接器。

PCIe交换器1404包括一个或多个PCIe交叉点交换器，其至少基于由每个PCIe链路承载的通讯逻辑地互连各个相关联的PCIe链路。PCIe交换器1404在由PCIe交换器1404处理的任何PCIe接口之间建立交换连接。每个PCIe交换器端口可以包括非透明(NT)或透明端口。NT端口可以允许端点之间的某些逻辑隔离，而透明端口不允许逻辑隔离，并且具有在纯交换配置中连接端点的效果。通过一个或多个NT端口进行访问可以包括PCIe交换器和启动端点之间的额外握手，以选择特定的NT端口或允许通过该NT端口的可见性。在其他示例中，可以包括基于逻辑域的PCIe信令分发，其允许根据用户定义的逻辑组来隔离PCIe交换器的PCIe端口。在一些示例中，PCIe交换器1404包括PLX技术PEX8725 10-端口、24通道PCIe交换器芯片。在一些示例中，PCIe交换器1404包括PLX技术PEX8796 24-端口、96通道PCIe交换器芯片。

尽管在图14中使用了PCIe链路1420，但是应该理解，可以采用其它或不同的通信链路或总线，例如以太网、串行连接SCSI(SAS)、光纤通道、雷雳接口(Thunderbolt)、快速串行连接ATA(SATA Express)、以及其他互连、网络和链路接口。图14中的任何链路中的每一个都可以使用各种通信介质，例如空气、空间、金属、光纤、或一些其他信号传播路径，包括其组合。图14中的任何PCIe链路可以包括任何数量的PCIe链路或通道配置。图14中的任何链路中的每一个可以是直接链路或可能包括各种设备、中间组件、系统和网络。图14中的任何链路中的每一个都可以是公共链路、共享链路、聚合链路，或者可以由离散的单独链路组成。

处理器1406可以可选地通过至少边带链路1418进行通信。在一些示例中，通过图1-3的连接器136提供边带链路。边带链路1418可以包括通用串行总线(USB)、SMBus、JTAG、内部集成电路(I2C)、控制器局域网总线(CAN)或任何其他通信接口，并且在一些示例中通过PCIe链路1420的部分提供。在该示例中，处理器1406包括用于通过边带链路1418进行通信的I2C接口1428和USB接口1430。I2C接口1428和USB接口1430可以包括在单独的电路中或者包括在类似于处理器1406的元件中。处理器1406和PCIe开关1404可以通过相关联的通信链路1426进行通信，该通信链路1426可以是I2C或PCIe链路，以及其他链路类型。

在该示例中，每个存储驱动器1402包括固态驱动器(SSD)，并且通过包括在每个存储驱动器1402中的相关联的PCIe接口与在SSD外部的系统通信。每个存储驱动器1402可以包括单独的M.2 SSD卡，该单独的M.2 SSD卡通过相关联的PCIe接口1424进行通信，该PCIe接口1424可以包括PCIe接口，例如针对PCIe接口1420所描述的PCIe接口，尽管变化是可能的。存储驱动器1402的固态存储介质可以包括闪存、静态RAM、NAND闪存、NOR闪存、忆阻器或其他固态介质。代替固态介质或除了固态介质之外，每个存储驱动器1402可以包括磁存储器，例如硬盘驱动器、磁带驱动器、磁阻存储器设备或电阻存储器设备等，或者可以包括光存储器，其可以包括相变存储器。

每个存储驱动器1402可以接收由主机系统(例如主机处理器)发出的读取事务和写入事务。响应于读取事务，每个存储驱动器1402可以检索由读取事务识别的数据并传输该数据以传递到相关联的主机。响应于写入事务，每个存储驱动器1402可以将伴随写入事务的数据写入到与存储驱动器1402相关联的存储介质。存储设备1400可以采用数据条带化来对在任意数量的存储驱动器1402上的特定写入事务的数据进行条带化。每个存储驱动器1402可以处理相关联的存储介质的物理管理，例如当采用闪存时的存储介质级读/写和耗损均衡。

处理器1406包括一个或多个微处理器、处理设备、多核处理器、处理电路或其他处理系统。处理器1406可以包括一个或多个非暂时性存储器设备，例如RAM、固态存储器或其他存储器，以存储可由处理器1406执行以如本文所讨论的那样操作的指令。在一些示例中，处理器1406包括ARM微控制器、ARM微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用处理器或其他微处理器或处理元件。处理器1406可包括下面讨论的用于图16的处理系统1600的任何处理元件。处理器1406可以通过链路1426监视使用统计、通讯状态或其他使用信息。PCIe交换器1404可以在正常操作和与存储驱动器1402进行的数据传输期间跟踪该使用信息，并且处理器1406可以根据需要通过链接1426检索该使用信息。

保持电路1410被包括在存储设备1400上，以在该存储设备已失去或移除输入功率时向该存储设备提供功率。在一些示例中，存储设备从相关联的配合连接器中移除，由于该移除而失去输入功率。在其他示例中，例如在设施停电期间或当相关联的电源发生故障时，存储设备1400所连接的主机系统失去功率。

各种保持电路还伴随有功率控制器电路1408，以选择性地向存储设备1400的元件提供功率。该功率控制器可以例如通过内部集成电路(I2C)、以太网或通用串行总线(USB)边带接口或通过PCIe接口，从存储设备1400的处理器或从其他处理器或模块接收控制指令。存储设备1400可以通过一个或多个功率链路接收功率作为存储设备1400的各个元件的电源，并且这些功率链路可以包括在存储设备1400的PCIe连接器中。保持电路1410包括能量存储设备，用于存储通过功率链路接收的功率以供在例如失去源功率这样的功率中断事件期间使用。保持电路1410可以包括电容存储设备，例如电容器阵列。下面是对功率控制电路的示例的进一步讨论。

尽管处理器1406和功率控制器1408在图14中被示出为分开的元件，但是应该理解，处理器1406和功率控制器1408可以包括在相同的处理电路中。在一些示例中，处理器1406和功率控制器1408包括ARM兼容的微处理器或微控制器，尽管可以采用其他电路。

存储设备1400可以在功率中断事件期间提供自供电(保持功率)。通常，存储设备1400将使用任何相关联的保持功率来在存储设备1400的电路断电之前提交与未决的写操作相关联的正在处理的写入数据。可以将该正在处理的写入数据提交给相关联的存储驱动器1402，或者可以提交给例如非易失性写缓存这样的其他非易失性存储器，其可以保持写数据直到恢复供电。一旦任何正在处理的写入数据被提交到非易失性存储器，则过剩或剩余的保持功率可以保留以供将来使用，放入到虚拟负载中，或者通过PCIe功率链路或其他功率链路重新分配给其他设备。

在一些示例中，当输入功率失去时不存在未决的写入操作，并且在存储设备1400上较大数量的过剩功率可用。可以将该过剩功率重新分配给不同的存储设备以帮助该存储设备进行相关联的写操作的提交进程。有利地，一个存储设备的过剩保持功率可以用来在电源中断期间给另一个存储设备的操作供电。此重新分配的电源可以通过包括在PCIe接口连接器中的功率链路传输到其他存储设备或其他PCIe设备。

功率控制模块1408包括用于选择性地向存储设备1400的任何元件供电的电路。功率控制模块1408可以从处理器1406或通过PCIe链路1420接收控制指令。在一些示例中，功率控制模块1408包括上述针对处理器1406讨论的处理元件，或者包括在处理器1406的元件中。功率控制模块1408可以通过功率链路1416接收功率作为存储设备1400的各种元件的电源。保持电路1410包括能量存储设备，用于存储通过功率链路1416接收的功率，以供在例如失去源功率这样的功率中断事件期间使用。保持电路1410可以包括电容存储设备，例如电容器阵列。下面是对功率控制电路的示例的进一步讨论。

在一些示例中，通过链路1416进行双向功率流是可能的。当例如来自配合连接器的输入功率可用时，存储设备1400可以接受功率。当例如在电源中断事件期间输入功率不可用时，功率可以由模块1400通过链路1416重新分配给其他存储设备。当存储设备1400从配合连接器移除时，可以将功率放入相关联的功率宿电路中。尽管示出了一个功率链路1416，但是应该理解，可以包括多于一个的链路，例如分开的输入和输出链路或用于不同电压电平的分开链路。

图15是示出功率控制系统1500的框图。功率控制系统1500可以包括在本文讨论的任何存储设备上，例如图1的存储设备100的功率控制器或保持电路部分，或图14中的存储设备1400，等等。功率控制系统1500示出了功率控制器1502，其可以是本文所讨论的任何功率控制模块或处理器的示例，例如图14的功率控制模块1408或处理器1406。功率控制器1502包括处理器1504、通信接口1506和功率电路1508。功率控制器1502中的每个元件都通信地耦合。

通信接口1506通过通信链路1510进行通信，通信链路1510可以包括本文所讨论的任何通信链路协议和类型。通信接口1506可以包括收发器、网络接口设备、总线接口设备等。在操作中，通信接口1506通过通信链路1510从另一个处理单元接收控制指令。通信链路1510还与采用功率控制器1502的设备的元件通信。例如，在存储设备上，通信链路1510接收存储驱动器的写数据提交状态，从其他处理器或处理系统接收功率控制指令，并且可以通过PCIe接口或PCIe接口的边带通信进行通信。

处理器1504包括本文所讨论的任何处理器或处理系统，并控制功率控制器1502的操作，例如启动存储设备元件的加电，启动存储设备元件的断电，监视存储设备或其他存储设备的使用统计。

为了进一步描述处理器1504的电路和操作，提供了详细视图，尽管变化是可能的。处理器1504包括通信接口1512和处理系统1514。处理系统1514包括处理电路1516、随机存取存储器(RAM)1518和存储器1520，虽然还可以包括其它元件。存储器1520的示例内容由软件模块1522-1524进一步详述。

处理电路1516可以在单个处理设备内实现，但也可以分布在协作执行程序指令的多个处理设备或子系统上。处理电路1516的示例包括通用中央处理单元、微处理器、专用处理器、逻辑设备以及任何其他类型的处理设备。在一些示例中，处理电路1516包括物理分布式处理设备，例如云计算系统。

通信接口1512包括用于通过通信网络或离散链路(例如通信接口1506，或其他串行链路，分组网络，因特网等)进行通信的一个或多个通信和网络接口。通信接口可以包括一个或多个本地或广域网通信接口，其可以通过以太网或因特网协议(IP)链路进行通信。通信接口1512可以包括被配置为使用可以与不同的网络链路相关联的一个或多个网络地址进行通信的网络接口。通信接口1512的示例包括网络接口卡设备、收发器、调制解调器和其他通信电路。尽管图15中示出了通信接口1512和通信接口1506，但是应该理解，这些可以包括不同的接口或组合到相同的通信接口模块中，并且可以通过链路1510进行通信。

RAM 1518和存储器1520一起可以包括非暂时性数据存储系统，尽管变化是可能的。RAM 1518和存储器1520每一个可以包括可由处理电路1516读取并且能够存储软件的任何存储介质。RAM 1518可以包括以任何方法或技术实现的用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。存储装置1520可包括非易失性存储介质，例如固态存储介质、闪存、相变存储器或磁存储器，包括其组合。RAM 1518和存储器1520每一个可以实现为单个存储设备，但也可以跨多个存储设备或子系统实现。RAM 1518和存储器1520每一个可以包括能够与处理电路1516通信的额外元件，例如控制器。

存储在RAM 1518或存储器1520上或其中的软件可包括计算机程序指令、固件或具有在执行时处理系统指示处理器1504如本文所述的那样进行操作的过程的一些其他形式的机器可读处理指令。例如，软件驱动处理器1504监视存储设备的操作统计和状态，监视卡和模块的功率状态，指示功率电路1508控制保持功率或操作功率的流动，以及其他操作。该软件还可以包括用户软件应用程序。可以将该软件实现为单个应用程序或多个应用程序。通常，软件在被加载到处理系统中并被执行时，可以将处理系统从通用设备转换成如本文所述定制的专用设备。

软件模块1522-1524每一个包括可执行指令，该指令可由处理器1504执行以根据本文所讨论的操作来操作功率控制器1502。具体地，统计监视器1522监视存储设备的元件的使用状态或使用统计。使用统计包括链路的数据传输速率、链路的错误率、链路错误的累积数量以及其他统计数据。使用统计可以由处理器1504收集并存储在例如数据库或表格这样的数据结构中并存储在存储器1520、RAM 1518或其他存储元件中。功率监视器1526监视在加电过程期间的功率涌入统计数据、功率状态统计数据，功率活动状态、电压电平、相位测量、电流消耗、保持电路状态或电平、卡/模块插入状态、热电平以及其他统计数据。功率控制1524指示功率电路响应于统计数据监视器1522或功率监视器1526以及诸如由功率电路1508监视的离散信号这样的其他信号，对相关联的存储设备或模块加电或断电。功率控制1524响应于相关联的存储驱动器或其他电路的数据提交状态，响应于插入状态或其他因素可以对卡或模块加电或断电。

软件模块1522-1524可以在处理器1504的执行和操作期间驻留在RAM 1518中，并且可以在电源关闭状态以及其他位置和状态期间驻留在存储空间1520中。如针对计算机操作系统和应用所描述的那样在启动或引导过程期间可以将软件模块1522-1524加载到RAM1518中。

存储器1520可以包括一个或多个存储系统，其包括闪存(例如NAND闪存或NOR闪存)、相变存储器、磁存储器以及其他固态存储技术。如图15中所示，存储器1520包括存储在其中的软件模块1522-1524。如上所述，存储器1520可以在处理器1504的断电状态期间将软件模块1522-1524和诸如操作系统这样的其它操作软件存储在一个或多个非易失性存储空间中。

处理器1504通常旨在表示计算系统，在其中至少部署和执行软件模块1522-1524，以便呈现或实现本文描述的操作。然而，处理器1504还可以表示可以在其上至少暂存软件模块1522-1524以及可以从其中将软件模块1522-1524分发、传输、下载或提供给另一个计算系统以用于部署和执行或者额外分发的任何计算系统。

功率电路1508包括各种功率控制、电压调节、功率保持和其他电路。功率电路1508从电源(例如，设备外功率链路1528)接收功率，并通过功率链路1530中的一些将功率分配给设备上的元件。

作为功率电路1508的具体示例，图15中示出了各种元件。这些元件包括降压-升压模块1532、通讯控制模块1534、设备上分配模块1536、保持电容器1538和虚拟负载1540。降压-升压模块1532包括一个或多个开关功率调节器，其从例如设备外功率链路1528这样的电源接收功率，并且将与电源相关联的电压升压到保持电容器1538的保持电压。在该示例中，电源以+12VDC提供，并且以更高的电压(例如超过+30VDC)驱动保持电容器1538，尽管可以采用不同的电压，例如80VDC、125VDC或在保持电容器1538上更高的电压。降压-升压模块1532还可以获取由保持电容器1538存储的能量并将电压降低到例如12VDC这样的较低的电压用于使用存储在保持电容器1538中的能量来驱动设备上或设备外的元件。处理器1504可以与降压-升压1532通信以指示降压-升压1532进入降压模式或升压模式。降压-升压1532可以例如通过处理器1504的通用I/O从处理器1504接收控制信号或指令。

为了控制设备上功率和保持功率之间的能量流动，采用流控制模块1534。流控制模块1534包括各种功率开关元件，例如晶体管开关、模拟开关、固态开关、二极管等。当例如通过链路1528外部的设备外功率可用时，流控制1534然后可以提供此功率给设备上分配模块1536和用于对保持电容器1538充电的降压-升压模块1532。当外部的设备外功率不可用时，代替链路1528的设备外功率，流控制1534然后可以允许存储在保持电容器1538中并且由降压-升压模块1532降压的功率流到设备上分配模块1536。此外，如下所述，当在功率控制器1502的相关联的存储设备已经使所有元件断电并且数据提交之后过剩能量保留在保持电容器1538中时，然后该过剩能量可以由流控制模块1534通过链路1528引导到设备外消费者。以这种方式，存储在功率控制器1502的保持装置中的过剩能量可用于在关闭或提交过程期间向其他卡或装置提供功率。提交过程包括将任何正在处理的写入数据写入非易失性存储器。非易失性存储器可以包括存储设备的存储驱动器，或者可以包括专用于对正在处理的数据进行断电高速缓存的单独的非易失性存储器。如果相反地功率控制器1502的相关联的存储设备从底架或连接器移除，则然后可以使用虚拟负载1540安全地排放保持电容器1538的这种多余能量。流控制模块1534可以例如通过处理器1504的通用I/O从处理器1504接收控制信号或指令。

设备上分配模块1536包括各种功率流和开关电路，以通过链路1530将电功率引导到存储设备的各种元件，例如存储驱动器、PCIe交换器等。链路1530可包括本文讨论的用于各种设备的各种功率链路。设备上分配模块1536包括各种功率开关元件，例如晶体管开关、模拟开关、固态开关、二极管等。设备上分配模块1536可以例如通过处理器1504的通用I/O从处理器1504接收控制信号或指令。

虚拟负载1540可以包括电阻性负载，例如排放诸如保持电容器1538这样的保持电路的过剩能量的散热电元件。在一些示例中，虚拟负载1540包括高输出发光二极管(LED)，其可以利用LED的光输出来有效地排放过剩能量。该LED还可以指示能量仍然保留在保持电路中，警告特定存储设备的用户在存储设备上可能仍存在潜在的危险或破坏性电压和能量。当卡被插入连接器时，LED通常处于关闭状态。然而，当存储设备从连接器中移除时，将指示LED点亮并指示使用LED将能量从存储设备中排放。当LED最终关闭时，由于卡上剩余的能量不足，操作员可以知道存储设备上不再存在危险或破坏性的电压和能量。如果LED不能足够快地排放所有能量，则可以并联使用额外的电阻元件来辅助LED指示器。可以采用用于系统1500的各种较高电压元件(例如电容器)的盖板。

为了讨论图15的各种功率保持、分配和处理操作以及本文中设备的各种功率控制器，包括了图16-17。图16讨论了从连接器中移除设备。图17讨论了来自处理设备(包括来自移除)的功率失去的处理。

图16是示出处理系统1600的框图。处理系统1600示出了本文所讨论的任何功率控制模块或设备处理器的示例，诸如图14的功率控制模块1408或处理器1406，或者图15的功率控制器1502。此外，处理系统1600是本文讨论的存储设备的任何处理系统的辅助说明。

控制处理器1600包括通信接口1602和处理系统1604。处理系统1604包括处理电路1606、随机存取存储器(RAM)1608和存储器1610，尽管可以包括其他元件。RAM 1608的示例内容在RAM空间1612中进一步详述，并且存储器1610的示例内容在存储系统1614中进一步详述。

处理电路1606可以在单个处理设备内实现，但也可以跨协作执行程序指令的多个处理设备或子系统分布。处理电路1606的示例包括通用中央处理单元、微处理器、专用处理器、逻辑设备以及任何其他类型的处理设备。在一些示例中，处理电路1606包括物理分布的处理设备，例如云计算系统。

通信接口1602包括用于通过通信链路，网络(例如分组网络，因特网等)进行通信的一个或多个通信和网络接口。通信接口可以包括PCIe接口，串行链路(例如SPI链路、I2C链路、USB链路、UART链路)，或者可以通过以太网或因特网协议(IP)链路通信的一个或多个本地或广域网通信接口。通信接口1602可以包括被配置为使用与不同的网络链路相关联的一个或多个网络地址进行通信的网络接口。通信接口1602的示例包括网络接口卡设备、收发器、调制解调器和其他通信电路。

RAM 1608和存储器1610一起可以包括非暂时性数据存储系统，尽管变化是可能的。RAM 1608和存储器1610每一个可以包括可由处理电路1606读取并且能够存储软件的任何存储介质。RAM 1608可以包括用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的以任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。存储器1610可包括非易失性存储介质，例如固态存储介质、闪存、相变存储器或磁存储器，包括其组合。RAM 1608和存储器1610每一个可以实现为单个存储设备，但也可以跨多个存储设备或子系统实现。RAM 1608和存储器1610每一个可以包括能够与处理电路1606通信的其它元件，例如控制器。

存储在RAM 1608或存储器1610上或其中的软件可包括计算机程序指令、固件或一些其他形式的机器可读处理指令，其具有在执行时处理系统指引控制处理器1600以进行本文所述操作的过程。例如，软件可以驱动处理器1600监视各种存储设备和其他模块的操作统计和状态，监视卡和模块的功率状态，以及指示功率电路控制保持功率或操作功率的流动，控制各种板上存储驱动器的断电或复位，控制性能限制，以及其他操作。该软件还可以包括用户软件应用程序、应用程序编程接口(API)或用户界面。该软件可以实现为单个应用程序或多个应用程序。通常，软件在被加载到处理系统中并被执行时，可以将处理系统从通用设备转换成如本文所述定制的专用设备。

RAM空间1612示出了RAM 1608的示例配置的详细视图。应当理解，不同的配置是可能的。RAM空间1612包括应用程序1616和操作系统(OS)1618。软件应用程序1620-1622每一个包括可执行指令，其可由处理器1600执行以根据本文所讨论的操作来操作功率控制器或其他电路。具体地，统计监视器1620监视卡和模块的元件的使用状态或使用统计。使用统计包括链路的数据传输速率、链路的错误率、链路错误的累积数量以及其他统计信息。使用统计可以由处理器1600收集并存储在数据结构(例如数据库或表格)中，以及存储在存储器1610、RAM1608或其他存储元件中。功率监视器1624监视上电、操作或断电过程期间的功率统计数据、功率状态统计数据、功率活动状态、电压电平、相位测量、电流消耗、保持电路状态或电平、卡/模块插入状态、热电平以及其他统计数据。功率控制1622指示功率电路响应于统计监视器1620或功率监视器1624以及其他信号(诸如由相关联的功率电路监视的离散信号)对相关联的驱动器、卡、电路或模块进行加电或断电。功率控制1622可以响应于相关存储驱动器或其他电路的数据提交状态，响应于插入状态或其他因素而对卡或模块进行加电或断电。

应用程序1616和OS 1618可以在控制处理器1600的执行和操作期间驻留在RAM空间1612中，并且可以在断电状态以及其他位置和状态期间驻留在存储系统1614中。如针对计算机操作系统和应用程序所描述的在启动或引导过程期间，可以将应用程序1616和OS1618加载到RAM空间1612中。

存储系统1614示出了存储器1610的示例配置的详细视图。存储系统1614可以包括闪存(诸如NAND闪存或NOR闪存)、相变存储器、磁存储器以及其他固态存储技术。如图16中所示，存储系统1614包括系统软件1626。如上所述，在控制处理器1600的断电状态期间系统软件1626和其他操作软件可以位于用于应用程序和OS的非易失性存储空间中。

控制处理器1600通常旨在表示计算系统，利用该计算系统至少部署和执行软件1626和1616-1622，以便呈现或以其他方式实现本文描述的操作。然而，控制处理器1600还可以表示可以在其上至少暂存软件1626和1616-1622并且可以从其中将软件1626和1616-1622分发、传输、下载或以其他方式提供给另一个计算系统以用于部署和执行或者额外分发的任何计算系统。

图17是示出操作存储设备的方法的流程图。下面在示例性存储设备(例如图14的存储设备1400)中讨论图17的操作。应该理解，图17的操作可以应用于本文所讨论的任何驱动器、设备、卡或模块，包括存储驱动器、存储卡、处理模块以及其他。此外，在本地处理器或功率控制器(例如图14-16的元件)的上下文中讨论图17的操作。应该理解，图17的操作可以由控制器、处理器或处理系统(例如图14的控制器1408或处理器1406，包括其组合和变型)进行处理。

在图17中，处理器1406检测(1700)设备1400的移除。该移除可包括从相关联的连接器物理移除设备1400。除了检测设备1400的移除之外，处理器1406还可以检测(例如，通过功率链路1416提供的)源功率的功率失去。功率失去标志或警报也可以通过边带链路1418或PCIe链路1420中的任何一个提供。在一些示例中，链路1416的功率失去可以被解释为设备1400的物理移除。在其他示例中，可以采用各种移除检测方法，例如与设备1400相关联的下拉或上拉引脚，其可以指示设备1400与相关连接器的插座或连接器的物理配合。

一旦检测到移除或功率失去，处理器1406就开始(1702)设备1400的提交过程。提交过程确保在功率保持时段期间当前正在处理的用于存储到任何存储驱动器1402中的数据被正确地写入相关联的存储驱动器1402或写入设备1400的临时非易失性存储器。已经通过PCIe交换器1404接收的数据可以被写入相关联的存储驱动器1402而不会丢失该数据。

提交过程可以包括最初对PCIe交换器1404断电但仍然向与设备1400相关联的缓冲器提供功率，该缓冲器在该正在处理的数据被提交到非易失性存储器(例如存储驱动器1402中的一些)之前放置该数据。该缓冲器可以包括在每一个存储驱动器1402中，或者包括在分开的数据缓冲器组件中。处理器1406监视(1704)每个存储驱动器1402的提交过程，并且一旦所有写入数据已被提交到存储驱动器1402的非易失性存储器，就对各个存储驱动器1402断电。

因此，处理器1406根据提交过程状态对设备1400的元件断电(1706)。即，在检测到功率失去之后首先对PCIe交换器1404断电，并且当每一个存储驱动器1402完成缓冲写入数据的相关联提交过程时，对各个存储驱动器1402断电。一旦所有写入数据已被提交到非易失性存储器，处理器1406就可以为其他元件(诸如处理器1406本身或功率控制器1408)供电。

在上述提交和断电过程期间，保持电路1410向设备1400的各个元件提供功率。处理器1406例如通过链路1412或另一链路与功率控制器1408通信，并且指示功率控制器1408选择性地为设备1400的各种元件启用/禁用功率。功率控制器1408可以采用固态开关、传输门、固态模拟开关、晶体管开关或其他功率开关元件来选择性地为设备1400的各种元件提供或移除功率。功率控制器1408还可以向处理器1406提供输入功率状态，以指示输入功率何时可用。

一旦重新获得输入功率，例如通过将设备1400重新插入连接器中或者在恢复源功率之后，功率控制器1408可以向处理器1406施加功率。处理器1406可以继续进行启动过程(例如引导过程)，然后指示功率控制器1408选择性地将功率施加到设备1400的其他各种元件。设备1400的这些各种元件可以以预定顺序上电以减少链路1416上的涌入电流。该预定顺序可包括以顺序方式为各个存储驱动器1402供电，然后以其他顺序为PCIe交换器供电。

一旦提交过程完成，处理器1406可以以至少两种不同的方式操作，这取决于设备是否被移除以导致功率失去。当功率失去状态不是由于设备移除导致时，例如在卡保持在相关联的连接器中时由于源功率失去导致，则功率控制器1408可能重新分配过剩的保持功率。过剩的功率重新分配可能会发生在支持双向PCIe功率流动的系统中，或者在与PCIe接口分开提供功率的定制系统中。这过剩的保持功率包括保留在任何相关的保持电路(例如保持电容器)中的能量。流控制电路可以将能量从保持电路引导到向设备外供电的链路。在一些示例中，例如在图15中，保持电路包括电容器阵列，其被充电到比存储装置的工作电压期望的电压更高的电压。在这种情况下，降压-升压转换器可以在降压模式下工作，以将保持电容器的高电压转换为较低的工作电压，并且功率流控制电路可以将该能量引导到设备外的目的地或电源总线。其他存储设备可以使用该重新引导的功率来增加其他存储设备的保持时间，以完成关机操作或数据提交操作。可以由处理器1406监视保持电路中的剩余能量的测量，并且可以在设备外提供与剩余能量相关的信息和功率本身。在一些示例中，处理器1406也断电，因此在功率重新分配期间仅功率流动、电压降低和功率控制器1408的保持部分是活动的。

当功率失去是由于存储设备移除导致的时，功率控制器1408可以排放(1708)保持电路的过剩功率。如图15所讨论的，该功率排放可以包括电阻或LED元件，并且确保在从连接器移除之后危险或破坏性的能量或高电压不会保留在存储设备上。

在其它示例中，可以包括额外的功率控制特征。这些额外特征可以包括处理器1406监视所有存储驱动器1402的状态并且还可选地监视存储设备1400的元件的使用状态或使用统计。这些元件包括存储驱动器1402、PCIe交换器1404、处理器1406、功率控制节点1408、保持电路1410中的任何一个，或各种链路和通信接口中的任何一个。该状态和使用统计包括PCIe链路的数据传输速率、PCIe链路的错误率、重试率、信号质量、PCIe链路的累积错误数、存储设备插入状态、设备1400的元件的热电平以及其他统计数据，包括从其他存储设备或从主机收到的那些统计数据。该状态和使用统计数据可以包括由功率控制器1408例如在加电过程期间或存储设备1400提供的涌入统计数据。该状态和使用统计数据可以包括由功率控制器1408监视的功率状态统计数据，例如功率活动状态、电压电平、相位测量、电流消耗、保持电路状态或电平、以及其他统计数据。该状态和使用统计数据信息可以由处理器1406收集并存储在与处理器1406相关联的存储系统(例如RAM、闪存或其他存储系统)中。可以在诸如本文所讨论的断电和加电过程中使用该状态和使用统计数据。

处理器1406可以检测任何存储驱动器1402的问题。这些问题可以针对存储驱动器1402中的任何一个，并且可以包括缺乏对存储操作或边带信令的响应、错误率高于错误阈值、PCIe吞吐量的变化低于吞吐量阈值、PCIe重试率高于阈值水平、检测到的功率失去或其他问题。可以使用任何状态或使用统计数据来检测任何存储驱动器的毛病或问题。响应于检测到任何存储驱动器的问题，处理器1406可以重启存储设备1400的元件。具体地，处理器1406可以重启存储驱动器1402中的一些以尝试纠正或消除检测到的任何问题。另外，每个存储驱动器1402通过PCIe交换器1404在相关PCIe接口上与主机PCIe接口隔离。处理器1406可以重置或重启一个或更多存储驱动器1402，并保持的任何相关联的主机状态不变，所述主机状态关于存储驱动器的实例化、存储驱动器的主机电源状态，或者对插入到存储设备1400的主机系统或外围系统来说可能明显的因素。因此，当存储驱动器1402中的一些存在问题或毛病时，例如存储驱动器1402中的一些未能响应主机存储操作或命令，整个存储设备1400不需要停止正常操作。

为了重启单个存储驱动器，处理器1406可以指示功率控制器1408为相关联的存储驱动器循环供电。在其他示例中，向受影响的存储驱动器发出重置命令。在又一其他示例中，向受影响的存储驱动器发出PCIe命令，其命令对该特定存储驱动器进行重置。处理器1406可以读取并存储受影响的存储驱动器的状态或PCIe状态信息，并且一旦重置就利用所存储的状态或PCIe状态信息重新配置该存储驱动器。该状态或PCIe状态信息可以包括存储驱动器的标识、存储驱动器的地址、存储驱动器的逻辑单元或逻辑驱动器状态、以及其他状态、配置和信息。

在重启过程期间，可以对通信地耦合到存储设备1400的任何主机系统屏蔽重启过程，以便主机系统不知道故障、问题或相关联的重启。PCIe交换器1404可以提供PCIe接口1424与耦合到主机系统或外围系统的PCIe 1420的一些隔离措施。另外，在重启过程期间，当接收到用于正在重启的存储驱动器的主机存储操作时，存储设备1400可以在两个或更多个行为中进行选择。在第一示例中，存储设备1400可以不响应于通过PCIe接口1420接收的用于正在重新启动的存储驱动器的存储操作。这种响应的缺乏会迫使主机系统重试，这可能会累积并最终导致主机系统中针对该特定存储驱动器的错误情况。在第二示例中，一个或多个缓冲器电路可以包括在存储设备1400上，该存储设备1400可以在存储驱动器被原位重置或重启时接受针对任何存储驱动器1402的存储操作。该缓冲器可以包括在任何其他存储驱动器中或者包括在单独的存储电路中，例如非易失性存储器设备。

如果重置过程未能解决该特定存储驱动器的问题，则然后可以对该存储驱动器断电和/或可以向受关联的主机系统通知该受影响的存储驱动器的故障或问题。在受影响的存储驱动器的重置/功率循环过程期间，以及当任何特定存储驱动器发生故障时，剩余的存储驱动器可以继续通过相关联的PCIe接口1424和PCIe接口1420进行操作。因此，增强的存储操作可以通过在各个存储驱动器故障期间继续操作存储设备1400来实现，并且这些单独的驱动器故障可以由存储设备1400本身解决而无需主机系统参与或通过使用上述过程中断。

处理器1406可以监视设备1400的元件的使用状态或使用统计数据。这些元件包括存储驱动器1402、PCIe交换器1404、处理器1406、功率控制节点1408、保持电路1410或任何各种链路和通信接口中的任何一个。使用统计数据包括PCIe链路的数据传输速率、PCIe链路的错误率、PCIe链路的累积错误数、存储设备插入状态、存储设备1400的元件的热电平、以及包括从另一个存储设备或主机接收的那些统计数据的其他统计数据。使用统计数据可以包括由功率控制器1408例如在加电过程期间或存储设备1400提供的涌入统计数据。该使用统计数据可以包括由功率控制器1408监视的功率状态统计数据，例如功率活动状态、电压电平、相位测量、电流消耗、保持电路状态或电平、以及其他统计数据。该使用统计数据可以由处理器1406收集并存储在与处理器1406相关联的存储系统中，例如RAM、闪存或其他存储系统。

处理器1406可以至少根据使用统计数据来修改存储设备1400的元件的性能。例如，使用统计数据还可以用于在存储设备1400的正常操作期间控制功率使用。当使用统计数据指示特定存储驱动器1402处于休眠或正在处理低于事务阈值水平的大量事务时，该存储驱动器可以修改相关联的操作属性。该属性可以包括降低PCIe接口的速度或接口属性。处理器1406可以禁用特定存储驱动器1402的PCIe通道的子集以减少该存储设备的功耗，例如通过将活动通道的数量从x4减少到x1。处理器1406可以降低存储驱动器1402的PCIe接口的总线速度或时钟速度，例如通过将吞吐量从8GB/s降低到4GB/s或1GB/s。其他性能缩放可以基于由处理器1406监视的存储设备1400的元件的使用而发生。可以在修改存储设备1400的元件的性能期间维持主机状态，以防止对由于统计数据驱动的修改导致的存储设备性能的波动的行动和觉察。

可以采用热传感器、裸芯片上或芯片上温度传感器或离散热测量电路来监视存储设备1400的元件的热状态。一些存储驱动器1402的性能在运行中根据热电平可以增加或减少，且PCIe交换器1404可以从主机PCIe接口1420提供存储驱动器1402的抽象层次。以这种方式，可以针对任何存储驱动器1402改变PCIe速度、宽度或通道分配，而无需主机系统参与或处理器1406在原位。

可以将这些使用和性能统计数据提供给处理模块或主机以进一步收集、存储和处理。此外，至少基于这些提供的统计数据以及其他操作，可以从处理模块或主机接收用于加电/断电和性能缩放的指令。另外，可以采用使用统计数据来选择性地对特定存储设备的元件断电，例如在休眠时或在根据使用统计数据活动水平下降到低于阈值水平时对存储驱动器1402断电。许多组件或存储驱动器包含低功率模式，例如空闲模式。根据使用统计数据可以启用这些空闲模式。但是，即使处于空闲或低功率模式，这些存储驱动器仍会消耗功率。即使处于空闲模式，处理器1406也可以监视这些存储驱动器或其他存储设备元件何时下降至低于阈值活动水平，并指示功率控制节点1408从相关联的存储设备元件移除功率。在一些示例中，当存储设备的所有存储驱动器1402由于存储驱动器的使用统计数据下降至低于阈值使用水平而断电时，存储设备上的任何相关联的PCIe交换器也可以断电。当使用统计数据超过阈值使用水平时，可以会发生对PCIe交换器加电，该阈值使用水平可以是与断电阈值不同的使用水平。

在进一步的示例中，功率控制节点1408可以包括各种电源电子器件，诸如功率调节器、升压转换器、降压转换器、降压-升压转换器、功率因数校正电路以及其他功率电子器件。通常，必须提前调整这些功率电子器件以用于特定负载应用，例如特定存储设备预期的最大负载。各种磁性、固态和其他电子组件通常根据特定应用的最大功率消耗来确定尺寸，并且这些组件例如通过焊接或插座永久地固定到相关联的电路板上。在图15中，监视使用统计数据以建立各种功率电子器件的当前功率消耗，例如由降压-升压转换器以特定电压供应的电流。

可以根据当前的功率负载来改变功率电子器件的各种参数，例如通过在各种磁性组件(诸如电感器或变压器)中进行选择，根据当前的功率负载来调整电阻或电容组件等。例如使用模拟开关、低导通电阻晶体管开关或其他选择方法，该改变或调整可以启用或禁用各种电子组件。该改变或调整可以允许功率控制节点1408在期望的效率范围(例如90-98％的效率)内操作。随着功率负载由于存储设备的各种组件的不同使用而改变，预先选择的电子组件可能导致较低的效率。基于这些当前的使用统计数据或功率负载，处理器1406可以指示功率控制节点1408改变组件选择、调制频率、脉冲宽度调制因子、电阻/电容/电感组件使用以及其他元件以维持特定功率电子电路的效率在期望的效率范围内。这些改变或调整可以将相关联的功率电子器件的相位裕度或增益裕度带入期望的范围。可以通过功率控制节点1408或处理器1406的元件(包括相关的电路元件，例如电流感测电阻器)来监视相位和增益。

在一些示例中，使用统计数据以及其他因素用于修改相关联的存储设备功率电子器件的操作参数。然而，这些修改仅在检测到功率失去时使用，以最大化保持电路的有效使用。例如，如果采用保持电容器，则保持电容器提供的电压会随着能量从保持电容器中流出而下降。随着电压下降，降压-升压转换器的效率也可能降低，因为由保持电容器提供的输入电压可能低于阈值电压电平，以有效使用与降压-升压转换器相关联的模拟元件。可以监视该保持电压或将其用作效率最大化电路的输入，该效率最大化电路改变与降压-升压转换器相关联的参数或组件，以确保维持期望的或预定的效率范围或水平。例如由所采用的特定功率电子组件的输入电压要求规定的，一旦电压下降到低于阈值操作水平，就可以禁用降压-升压转换器以防止在不期望的低电压范围内操作。

本文包括的说明和附图描述了教导本领域技术人员如何制作和使用最佳选择的具体实现方式。出于教导发明原理的目的，已经简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员将理解落入本公开范围内的这些实现方式的变型。本领域技术人员还将理解，上述特征可以以各种方式组合以形成多个实现方式。结果是，本发明不限于上面描述的具体实现方式，而是仅由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种网卡组件，包括：

网络接口卡(NIC)；

连接器卡，其耦合到所述NIC并且包括U.2连接器，所述U.2连接器被配置为与底架组件的模块化托架的底板上的U.2连接器配合，并且被配置为通过外围组件高速互连(PCIe)接口承载所述NIC的通信；和

至少一个网络电缆连接器，其耦合到与所述U.2连接器在所述网卡组件不同的一侧上的所述NIC。

2.如权利要求1所述的网卡组件，其中，所述网卡组件还包括承载件，所述承载件耦合到所述网卡组件并且被配置为能够插入到包括所述底架组件的机架式底架组件的模块化托架中。

3.如权利要求2所述的网卡组件，其中，所述连接器卡还包括热插拔电路，所述热插拔电路被配置为使得所述连接器卡的所述U.2连接器能够与所述模块化托架的所述U.2连接器进行热插拔。

4.如权利要求2所述的网卡组件，其中，所述连接器卡还包括将所述连接器卡的所述U.2连接器与所述连接器卡耦合的柔性电路。

5.如权利要求2所述的网卡组件，其中，所述承载件是2U承载件。

6.如权利要求2所述的网卡组件，其中，所述NIC包括第一连接器；以及

其中所述连接器卡包括被配置成与所述第一连接器配合的第二连接器。

7.如权利要求6所述的网卡组件，其中，所述第一连接器和所述第二连接器被配置为在所述NIC和所述连接器卡之间传输信号。

8.如权利要求1所述的网卡组件，其中，所述NIC包括网络电缆连接器。

Images