CN111651515B - 可对外供电的高速数据卸载设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对外供电的高速数据卸载设备，包括控制组件、大容量存储组件、接口组件和供电组件；以及可对外供电的高速数据卸载设备的使用方法，包括用户通过控制组件对供电组件、接口组件和大容量存储组件发出控制命令；供电组件解析控制组件发出的供电使能命令后，使相应的三元锂电池对外供电；控制组件通过PCIe接口发送心跳信息查询命令给存储板，接口组件完成PCIe转数据卸载接口功能；本发明能单独给需要卸载数据的存储板供电，同时支持给3个存储板进行供电，无需整个系统上电，节能环保；支持SRIO、GTX、PCIe等多种高速接口。能够支持高达6GB/s以上的数据卸载带宽，减少数据卸载时间，大大减少的卸载时间，提高工作效率。

Description

可对外供电的高速数据卸载设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及数据存储领域，尤其涉及一种可对外供电的高速数据卸载设备及其使用方法。

背景技术

随着军工装备系统集成度和复杂度提高，分析与定位问题难度直线上升。为了减少分析与定位问题的难度，需要存储工作中的各种数据，用于做大数据分析，这就导致数据存储量快速增长，数据量从GB级别增加到TB级别。

军工装备上数据卸载的传统方式为：通过工控机的千兆网或万兆网进行数据卸载，千兆网数据卸载带宽在80MB/s以下，万兆网数据卸载带宽在400MB/s以下，然而随着数据量的快速增长，传统数据卸载方式遇到下面两个痛点。

通过工控机进行数据卸载，带宽小，数据量增大后，数据卸载时间过长。按常见的8TB容量来计算，采用千兆网进行数据卸载(80MB/s卸载速率)，卸载时间约为28小时；采用万兆网进行数据卸载(400MB/s卸载速率)，卸载时间约为6小时。

数据卸载过程中，需要将整个系统上电。以机载为例，需要飞机处于工作状态或者协调供电车给飞机上电，整个数据卸载过程需要专业人士操作、效率低下、需要整个飞机处于工作状态也造成了一定的资源浪费。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可对外供电的高速数据卸载设备及其使用方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种可对外供电的高速数据卸载设备，包括控制组件、大容量存储组件、接口组件和供电组件，所述大容量存储组件分别与所述控制组件、所述供电组件和所述接口组件电连接，所述供电组件与待进行数据卸载的存储板的供电端电连接，所述接口组件与所述存储板的数据接口电连接；

所述大容量存储组件包括PCIe Switch芯片和SSD阵列，所述SSD阵列与所述PCIeSwitch芯片电连接；

所述控制组件包括处理器、动态存储Ⅰ和闪存Ⅰ，所述动态存储Ⅰ和所述闪存Ⅰ均与所述处理器电连接，所述处理器与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述接口组件包括FPGAⅠ、动态存储Ⅱ和闪存Ⅱ，所述动态存储Ⅱ和所述闪存Ⅱ均与所述FPGAⅠ电连接，所述FPGAⅠ与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述供电组件包括FPGAⅡ和多组三元锂电池，多组所述三元锂电池均与所述FPGAⅡ电连接，所述FPGAⅡ与所述PCIe Switch芯片电连接。

具体地，所述PCIe Switch芯片的型号为PEX8764，所述SSD阵列包括10个4TB NVMeSSD组成，所述PCIe Switch芯片与所述SSD阵列通过10路PCIe 3.04X接口电连接。

具体地，所述处理器的型号为Freescale PowerPC 4核、双线程处理器T2080，所述处理器通过PCIe 3.01X接口与所述PCIe Switch芯片电连接。

具体地，所述FPGAⅠ的型号为XC7VX690T，所述FPGAⅠ通过两路PCIe 3.08X接口与所述PCIe Switch芯片电连接，所述FPGAⅠ通过SRIO接口、GTX接口或PCIe接口与所述存储板电连接。

具体地，所述FPGAⅡ的型号为XC7K325T，所述三元锂电池的数量为3个，且所述三元锂电池的控制端分别通过RS485接口与所述FPGAⅡ电连接，所述三元锂电池的输出端通过供电电缆与所述存储板的电源端电连接。

一种可对外供电的高速数据卸载设备的使用方法，包括以下步骤：

S1、用户根据实际数据卸载需求将接口组件和供电组件与存储板连接；

S2、用户通过控制组件对供电组件、接口组件和大容量存储组件发出控制命令；

S3、供电组件解析控制组件发出的供电使能命令后，使相应的三元锂电池对外供电；

S4、控制组件通过PCIe接口发送心跳信息查询命令给存储板，接口组件完成PCIe转数据卸载接口功能；

S5、：控制组件发送文件列表查询命令给存储板，控制组件接收到存储板的文件列表后进行解析，控制组件发送文件数据获取命令；

S6、进行数据卸载；

S7、数据卸载完成后，控制组件发送供电禁止命令给供电组件，供电组件将相应的三元锂电池电池供电关闭；

S8、拆卸接口电缆与供电电缆。

具体地，上述步骤S6具体包括以下步骤：

A1、接口组件收到存储板回复的文件数据满16MB后通过PCIe MSI中断通知控制组件；

A2、控制组件告知接口组件需要将收到的数据存储到NVMe SSD阵列的哪个地址；

A3、接口组件将收到的数据存储到控制组件告知的相应地址；

A4、重复A1-A3，直到全部数据卸载完成。

本发明的有益效果在于：

本发明一种可对外供电的高速数据卸载设备的供电组件能单独给需要卸载数据的存储板供电，并通过使用方法控制后可同时支持给3个存储板进行供电，无需整个系统上电，节能环保；

支持SRIO、GTX、PCIe等多种高速接口。能够支持高达6GB/s以上的数据卸载带宽，减少数据卸载时间，大大减少的卸载时间，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明所述的一种可对外供电的高速数据卸载设备的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一种实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合图1对本发明作进一步说明：

一种可对外供电的高速数据卸载设备，包括控制组件、大容量存储组件、接口组件和供电组件，所述大容量存储组件分别与所述控制组件、所述供电组件和所述接口组件电连接，所述供电组件与待进行数据卸载的存储板的供电端电连接，所述接口组件与所述存储板的数据接口电连接；

所述大容量存储组件包括PCIe Switch芯片和SSD阵列，所述SSD阵列与所述PCIeSwitch芯片电连接；所述PCIe Switch芯片的型号为PEX8764，所述SSD阵列包括10个4TBNVMe SSD组成，所述PCIe Switch芯片与所述SSD阵列通过10路PCIe 3.04X接口电连接，可以提供高达40TB的存储容量。PEX8764使用了PLX技术，是一款拥有无阻塞、低延迟、低功耗、64通道、16端口的PCIe Switch芯片。

所述控制组件包括处理器、动态存储Ⅰ和闪存Ⅰ，所述动态存储Ⅰ和所述闪存Ⅰ均与所述处理器电连接，所述处理器与所述PCIe Switch芯片电连接；所述处理器的型号为Freescale PowerPC 4核、双线程处理器T2080，所述处理器通过PCIe 3.01X接口与所述PCIe Switch芯片电连接，以Freescale PowerPC 4核、双线程处理器T2080为核心，动态存储DDR3总容量4GB，数据位宽64bit，静态存储localbus总线挂有128MB NorFlash，支持触摸屏，提供用户可视化操作界面，主控板是该设备的核心控制组件，提供文件系统管理、协议解析、流程控制、人机交互等功能；

所述接口组件包括FPGAⅠ、动态存储Ⅱ和闪存Ⅱ，所述动态存储Ⅱ和所述闪存Ⅱ均与所述FPGAⅠ电连接，所述FPGAⅠ与所述PCIe Switch芯片电连接；所述FPGAⅠ的型号为XC7VX690T，所述FPGAⅠ通过两路PCIe 3.08X接口与所述PCIe Switch芯片电连接，所述FPGAⅠ通过SRIO接口、GTX接口或PCIe接口与所述存储板电连接，690T有80个Serdes，能够实现多路SRIO、GTX、PCIe或自定义协议高速数据卸载接口，为数据卸载设备提供高带宽的数据输入接口；

所述供电组件包括FPGAⅡ和多组三元锂电池，多组所述三元锂电池均与所述FPGAⅡ电连接，所述FPGAⅡ与所述PCIe Switch芯片电连接，所述FPGAⅡ的型号为XC7K325T，所述三元锂电池的数量为3个，且所述三元锂电池的控制端分别通过RS485接口与所述FPGAⅡ电连接，所述三元锂电池的输出端通过供电电缆与所述存储板的电源端电连接。

为了实现大容量、高速数据卸载，接口组件与大容量存储组件之间采用2组PCIe3.08X接口进行数据通信，理论速率16GB/s，接口组件将数据卸载接口电缆采集到的数据直接存储到40TB的存储阵列；大容量存储组件采用10个NVMe SSD组成RAID0阵列，理论速率40GB/s。控制组件的T2080接了1路PCIe3.01X接口到PCIe交换网络，用于命令分发到其余的组件，供电组件的XC7K325T接了1路和PCIe2.01X接口到PCIe交换网络用于接收电池控制命令，这两路PCIe1X接口只处理控制命令，不处理数据卸载接口采集到的大数据，不影响卸载速率。

一种可对外供电的高速数据卸载设备的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、用户根据实际数据卸载需求将接口组件和供电组件与存储板连接，如果只需要卸载1个存储板，则连接1条对外供电电缆和相应数据卸载接口电缆；

步骤2、用户通过控制组件对供电组件、接口组件和大容量存储组件发出控制命令(用户根据实际数据卸载需求通过触摸屏选择性使能3组电池对外输出供电并且选择一键卸载全部文件或者指定时间/类型文件，到此步骤，，用户操作就基本全部完成，后续数据卸载步骤为后台工作)；

步骤3、供电组件解析控制组件发出的供电使能命令后，使相应的三元锂电池对外供电；

步骤4、控制组件通过PCIe接口发送心跳信息查询命令给存储板，接口组件完成PCIe转数据卸载接口功能，控制组件未收到存储板的响应，重复该步骤，直到收到响应为止(收到响应表明存储板已启动成功)；

步骤5、控制组件发送文件列表查询命令给存储板，控制组件接收到存储板的文件列表后进行解析，控制组件发送文件数据获取命令；

步骤6、接口组件收到存储板回复的文件数据满16MB后通过PCIe MSI中断通知控制组件；

步骤7、控制组件告知接口组件需要将收到的数据存储到NVMe SSD阵列的哪个地址；

步骤8、接口组件将收到的数据存储到控制组件告知的相应地址；

步骤9、重复步骤7-步骤8，直到全部数据卸载完成；

步骤10、数据卸载完成后，控制组件发送供电禁止命令给供电组件，供电组件将相应的三元锂电池电池供电关闭；

步骤11、拆卸接口电缆与供电电缆。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

对所公开的实施例的上述说明，是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使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离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与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性特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种可对外供电的高速数据卸载设备，其特征在于：包括控制组件、大容量存储组件、接口组件和供电组件，所述大容量存储组件分别与所述控制组件、所述供电组件和所述接口组件电连接，所述供电组件与待进行数据卸载的存储板的供电端电连接，所述接口组件与所述存储板的数据接口电连接；

所述大容量存储组件包括PCIe Switch芯片和SSD阵列，所述SSD阵列与所述PCIeSwitch芯片电连接；

所述控制组件包括处理器、动态存储Ⅰ和闪存Ⅰ，所述动态存储Ⅰ和所述闪存Ⅰ均与所述处理器电连接，所述处理器与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述接口组件包括FPGAⅠ、动态存储Ⅱ和闪存Ⅱ，所述动态存储Ⅱ和所述闪存Ⅱ均与所述FPGAⅠ电连接，所述FPGAⅠ与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述供电组件包括FPGAⅡ和多组三元锂电池，多组所述三元锂电池均与所述FPGAⅡ电连接，所述FPGAⅡ与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述PCIe Switch芯片的型号为PEX8764，所述SSD阵列包括10个4TB NVMe SSD组成，所述PCIe Switch芯片与所述SSD阵列通过10路PCIe 3.04X接口电连接；

所述处理器的型号为Freescale PowerPC 4核、双线程处理器T2080，所述处理器通过PCIe 3.01X接口与所述PCIe Switch芯片电连接；

所述FPGAⅠ的型号为XC7VX690T，所述FPGAⅠ通过两路PCIe 3.08X接口与所述PCIeSwitch芯片电连接，所述FPGAⅠ通过SRIO接口、GTX接口或PCIe接口与所述存储板电连接；

所述FPGAⅡ的型号为XC7K325T，所述三元锂电池的数量为3个，且所述三元锂电池的控制端分别通过RS485接口与所述FPGAⅡ电连接，所述三元锂电池的输出端通过供电电缆与所述存储板的电源端电连接；

所述设备的使用方法包括以下步骤：

S1、用户根据实际数据卸载需求将接口组件和供电组件与存储板连接；

S2、用户通过控制组件对供电组件、接口组件和大容量存储组件发出控制命令；

S3、供电组件解析控制组件发出的供电使能命令后，使相应的三元锂电池对外供电；

S4、控制组件通过PCIe接口发送心跳信息查询命令给存储板，接口组件完成PCIe转数据卸载接口功能；

S5、控制组件发送文件列表查询命令给存储板，控制组件接收到存储板的文件列表后进行解析，控制组件发送文件数据获取命令；

S6、进行数据卸载；

S7、数据卸载完成后，控制组件发送供电禁止命令给供电组件，供电组件将相应的三元锂电池电池供电关闭；

S8、拆卸接口电缆与供电电缆。

2.根据权利要求1所述的可对外供电的高速数据卸载设备的使用方法，其特征在于：上述步骤S6具体包括以下步骤：

A1、接口组件收到存储板回复的文件数据满16MB后通过PCIe MSI中断通知控制组件；

A2、控制组件告知接口组件需要将收到的数据存储到NVMe SSD阵列的哪个地址；

A3、接口组件将收到的数据存储到控制组件告知的相应地址；

A4、重复A1-A3，直到全部数据卸载完成。

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