CN112667066B - 一种扩展硬盘存储容量的方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扩展硬盘存储容量的方法，CPLD读取硬盘在位信息并发送至BMC，OS通过PCH读取BMC硬盘在位信息生成硬盘在位列表，当CPU对硬盘进行读写时，CPU与在位硬盘进行交互，当CPU需要切换与目标硬盘连接时，OS控制CPU与在位硬盘断开连接，控制CPLD停止对在位硬盘的供电后，OS根据硬盘在位列表控制负载可编程逻辑器件对目标硬盘供电，以及控制CPU与目标硬盘进行连接，通过上述方式，本发明能够本发明可以在不增加扩展卡的情况下，完成硬盘容量的扩展，可以远程进行硬盘切换，并且在切换硬盘的时候不需要进行断电，减少整体的功率消耗。
Description
技术领域
本发明涉及存储扩容领域，特别是涉及一种扩展硬盘存储容量的方法、系统及介质。
背景技术
随着云计算持续发展，越来越多的互联网运营商使用高密度类型存储服务器。这种服务器的设计特点是硬盘密度高、整机硬盘容量大，这种高密度存储往往作为资料归档，图片、视频长期备份等用途。
为了保证大容量的硬盘存储，硬盘往往需要外接SAS(statistical analysissystem，统计分析系统)卡、RAID(redundant array of independent disks，独立磁盘冗余阵列)卡、expander(扩展器)卡进行硬盘容量扩充。使用这种方式保证硬盘扩容后的性能要求，可以一定程度上扩展存储容量，相对的也增加了硬件成本；而且，对于某个既定的系统，可以扩展的存储容量是有限的。另外，在一些对读写要求性能不高的场景，会产生资源浪费，并且所有硬盘处于工作状态，造成不需要的功率损耗。
发明内容
本发明主要解决的是现有扩展存储的方法硬件成本高，扩展空间有限、功率损耗大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种扩展硬盘存储容量的方法，包括以下步骤：
将至少一个第一存储器连接至CPU；
CPLD读取所述第一存储器的在位信息并发送至BMC，并将所述在位信息同步至OS；
所述CPLD控制所述第一存储器上电，hotplug add所述第一存储器。
进一步，所述第一存储器为NVME硬盘，所述将至少一个第一存储器连接至CPU的步骤为：将至少一个所述NVME硬盘通过同一个X4 PCIE连接至所述 CPU；或，
所述第一存储器为SATA硬盘，所述将至少一个第一存储器连接至CPU的步骤为：将至少一个所述SATA硬盘通过PCH的同一个X1 SATA连接至所述CPU。
进一步，所述第一存储器通过EFUSE连接至同一个电源上，所述CPLD通过所述EFUSE控制所述第一存储器是否上电。
进一步，还包括所述OS根据所述在位信息形成在位列表，并对所述第一存储器进行编号的步骤。
进一步，还包括所述OS按照所述在位列表依次对所有所述第一存储器进行扫描，获得所述第一存储器的时间戳的步骤。
进一步，还包括所述CPLD控制第二存储器下电，hotplug remove第二存储器的步骤。
本发明还提供一种扩展硬盘存储容量的系统，包括：CPU、CPLD、BMC、OS 和第一存储器；
所述CPLD分别与所述CPU、所述BMC电相连，所述第一存储器与所述CPU 电连接；
所述CPU用于发送数据至所述第一存储器，并发送所述第一存储器切换信号至所述CPLD；
所述CPLD用于读取所述第一存储器在位信息并发送至所述BMC；
根据所述OS的指令发送所述第一存储器切换信号至CPLD和CPU。
进一步，所述第一存储器为NVME硬盘，所述NVME硬盘通过同一个X4 PCIE 连接至所述CPU；或，
所述第一存储器为SATA硬盘，所述SATA硬盘通过PCH的同一个X1 SATA连接至所述CPU。
进一步，还包括EFUSE；所述第一存储器通过所述EFUSE连接至同一个电源上，所述CPLD通过所述EFUSE控制所述第一存储器是否上电。
一种扩展硬盘存储容量的介质，用于存储一种扩展硬盘存储容量的方法所用到的计算机软件指令，其包括为一种扩展硬盘存储容量的方法所设计的程序。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的扩展硬盘存储容量的方法，可以实现同一通道下多个存储器数据存储和读取，可以无限量扩展存储空间，而且不需要增加额外的硬件设备。同时，所述方法通过hotplug功能，断开不用的存储器，切换到需要使用的存储器，有效减少了系统功耗。
2、本发明所述的扩展硬盘存储容量的系统，可以实现CPU通过同一通道对多个存储器的数据存储和读取，可以无限量扩展存储空间，而且不需要增加额外的硬件设备。同时，所述系统的OS发送切换信号，切换CPU的同一个信道电连接的存储器，CPLD通过EFUSE控制存储器进行上下电，有效减少了系统功耗。
3、本发明所述的扩展硬盘存储容量的介质，可以实现引导CPLD，令CPLD 控制EFUSE，对同一通道下多个存储器进行上下电。同时可以实现OS扫描在位存储器并生成在位列表，OS根据在位列表生成时间戳，有效的增加了扩展硬盘存储容量的方法的可操作性。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的扩展硬盘存储容量的流程图；
图2是本发明实施例1所述的扩展硬盘存储容量结构拓扑图；
图3是本发明实施例2所述的扩展硬盘存储容量的流程图；
图4是本发明实施例2所述的扩展硬盘存储容量结构拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在本发明的描述中，CPU(CentralProcessing Unit)是中央处理器、CPLD(Complex Programmable Logic Device)是复杂可编程逻辑器件、OS(Operating System)是操作系统单元、 BMC(Baseboard ManagementController)是基板管理控制器、hotplug是热插拔、 hotplug add是热插拔连接过程、hotplug remove是热插拔断开过程，PCIE (peripheral component interconnectexpress)是高速串行计算机扩展总线、NVME (Non-Volatile Memory Express)是非易失性内存主机控制器接口规范、SATA (Serial Advanced Technology Attachment)是串行连接硬盘接口规范、 EFUSE(Electronicfuse)是电源保护开关、SSH(Secure Shell)是安全外壳协议、WEB (World Wide Web)是全球广域网、PCH((Platform Controller Hub)平台控制中心、BIOS(Basic Input Output System)是基本输入输出程序、I2C(Inter－IntegratedCircuit)是两线式串行总线、IPMITOOL(Intelligent Platform Management Interface)是智能平台管理接口。
实施例1
本实施例提供一种扩展硬盘存储容量的方法，如图1所示，包括以下步骤：
S11、在支持hotplug的系统中，CPU设有若干PCIE接口，CPU将四路PCIE 接口通过PCIE协议连接到若干个NVME硬盘上，若干NVME硬盘相互之间并联并设为一组NVME硬盘，通过这种方式实现了四路PCIE接口对应多个硬盘，完成信号传输，增加了线路的连接效率；
NVME硬盘的数量为至少一个，可以为1个、2个、3个等；
在NVME硬盘供电方式的选择上，通过CPLD控制EFUSE进行上下电操作，一个NVME硬盘连接一个EFUSE，一组NVME硬盘的EFUSE连接同一个电源， EFUSE受CPLD控制，所以CPLD控制每个NVME硬盘的供电，即每四路PCIE对一组NVME硬盘进行数据传输，每一组硬盘由一组EFUSE控制电源的导通和截止，每一组EFUSE连接到同一个电源上，通过这样的方式完成PCIE链路连接和断开。
S12、CPLD通过NVME硬盘的插入检测信号验证NVME硬盘是否正确连接，并且CPLD可以在失电的情况检测NVME硬盘，无论硬盘是否上电，CPLD可以检查所有已经插入服务器背板的硬盘。
S13、将CPLD与BMC连接，CPLD通过I2C与BMC进行信息互通，CPLD将 NVME的硬盘在位信息发送到BMC，在BIOS启动时，PCH通过IPMITOOL从BMC 获得硬盘在位状态，并发送给OS；
OS根据PCH上传的硬盘在位状态，形成硬盘在位列表，并将各个在位硬盘进行编号；
OS根据硬盘在位列表对各个在位NVME硬盘进行扫描，并获取硬盘的已经存储数据的时间戳，通过这种方式，便于后期管理人员对硬盘以及硬盘存储数据的管理。
S14、当OS扫描完NVME硬盘在位状态后，将若干PCIE总线对应的若干NVME 硬盘的默认NVME硬盘上电，其余的NVME硬盘断开供电，因为OS与NVME硬盘连通，但是在NVME硬盘断电情况下，OS可以识别的NVME硬盘只有默认 NVME硬盘，在此实施例中，假设默认NVME硬盘为NVME0硬盘，此时OS可以识别的硬盘位NVME0硬盘；
在实际需要中，用户可以使用OS通过BMC的WEB界面或者远程SSH命令控制硬盘进行切换；
如果需要对NVME0硬盘进行数据读写时，CPU因为通过PCIE总线与NVME0 连接，所以可以直接与NVME0进行连通，并进行信息的交互；若在实际需要中， CPU需要对NVME1硬盘进行读写，CPU首先将PCIE协议层断开，并通过数据包处理直接发送给CPLD，CPLD将NVME0在PCIE数据连接先进行断开，再进行 EFUSE供电连接断开，执行一次hotplug remove；
然后再NVME0hotplug remove后，延迟一会控制NVME1硬盘先进行EFUSE 供电端的连接，在进行PCIE的连接，完成hotplug add，此时，因为NVME1硬盘已经上电所以OS可以识别此NVME1硬盘，并且CPU已经与NVME1通过PCIE 进行连接，所以CPU与NVME1进行信息的读写，通过上述方式，可将CPU的四路PCIE接口从只连接一个NVME硬盘变为连接多个NVME硬盘。
如图2，一种扩展硬盘存储容量的系统，包括：CPU、CPLD、BMC、NVME 硬盘和OS；
若干NVME硬盘连接分别与同一个CPU的四路PCIE接口连接，通过这样的连接方式，使得现有技术的每四路PCIE连接到一个NVME硬盘改为直连若干个 NVME硬盘，可以扩展存储容量；
在NVME硬盘供电方式的选择上，通过CPLD控制EFUSE进行上下电操作，一个NVME硬盘连接一个EFUSE，一组NVME硬盘的EFUSE连接同一个电源， EFUSE受CPLD控制，所以CPLD控制每个NVME硬盘的供电，即每四路PCIE对一组NVME硬盘进行数据传输，每一组硬盘由一组EFUSE控制电源的导通和截止，每一组EFUSE连接到同一个电源上，通过这样的方式完成PCIE链路连接和断开；
CPLD通过EFUSE控制电源并对若干NVME硬盘进行供电，CPLD通过控制 EFUSE进而控制电源对哪个NVME硬盘进行供电，通过这种方式，实现了系统的节约功率损耗，减少运营成本；
CPLD通过I2C与CPU连接，当执行hotplug时，OS可以发送指令到CPLD 和CPU，命令CPLD和CPU对NVME进行hotplug；
BMC通过I2C交互，BMC获取硬盘在位信息，PCH在BIOS启动时通过 IPMITOOL，获取BMC中的硬盘在位状态，并将硬盘在位状态发送至OS；
OS根据硬盘在位状态形成硬盘在位列表，并对硬盘进行编号，根据硬盘在位列表获取NVME硬盘的时间戳，用户可以使用OS通过BMC的WEB界面或者 SSH远程命令进行硬盘切换。
实施例2
本实施例提供一种扩展硬盘存储容量的方法，如图3所示，包括以下步骤：
S21、在支持hotplug的系统中，PCH设有若干SATA接口，PCH将每接口的SATA通过SATA协议连接到若干个SATA硬盘上，若干SATA硬盘相互之间并联，通过这种方式实现了一路SATA接口连接多个硬盘，并将一路SATA接口连接的多个SATA硬盘设为一组SATA硬盘，增加了线路的连接效率；
SATA硬盘的数量为至少一个，可以为1个、2个、3个等；
在SATA供电方式的选择上，通过CPLD控制EFUSE进行上断电操作，一个 SATA硬盘连接一个EFUSE，每组SATA硬盘的EFUSE连接同一个电源，EFUSE受 CPLD控制，所以CPLD控制每个SATA硬盘的上下电，即在每一路SATA连接的一组SATA硬盘中，每个硬盘都有各自对应的EFUSE，每一组EFUSE连接一个电源， CPLD通过这种方式实现对SATA硬盘的上下电。
S22、CPLD通过SATA硬盘的插入检测信号验证SATA硬盘是否正确连接到服务器背板，并且CPLD可以在失电的情况检测SATA硬盘是否已经插入服务器背板。
S23、将CPLD与BMC连接，CPLD通过I2C与BMC进行信息互通，CPLD将 SATA的硬盘在位信息发送到BMC，在BIOS启动时，PCH通过IPMITOOL从BMC 获得硬盘在位状态，并在PCH加载到OS时，将硬盘在位状态发送给OS；
OS根据SATA硬盘在位状态对各个SATA硬盘进行扫描，形成硬盘在位列表，并对SATA硬盘进行编号，OS根据硬盘在位列表获取SATA硬盘的已经存储数据的时间戳，管理人员可以通过时间戳对STAT硬盘以及SATA存储的信息进行管理。
S24、当OS扫描完SATA硬盘在位状态后，将若干SATA总线对应的若干SATA 硬盘的默认SATA硬盘上电，CPLD对默认的SATA默认硬盘供电，其余的SATA硬盘断开供电，OS可以识别的SATA硬盘只有默认SATA硬盘，此系统中默认SATA 硬盘为SATA0硬盘；
在实际需要中，用户可以使用OS通过BMC的WEB界面或者远程SSH命令控制硬盘进行切换，也可以指定某个SATA硬盘进行读写；
如果需要对SATA0硬盘进行数据读写时，PCH因为通过SATA总线与SATA0 连接，所以可以直接与SATA0进行连通，并进行信息的交互；若在实际需要中， PCH需要对切换硬盘对SATA1硬盘进行读写，PCH首先将SATA0协议层断开，并通过PCH直接发送给CPLD，CPLD将SATA0的SATA协议先进行断开，EFUSE再进行供电连接断开，执行一次hotplug remove；
然后再SATA0硬盘hotplug remove后，延迟一会控制SATA1硬盘先进行EFUSE 供电端的连接，在进行SATA协议的连接，完成hotplug add流程，此时，因为SATA1硬盘已经上电所以OS可以识别此SATA1硬盘，并且PCH已经与SATA1硬盘通过SATA协议进行连接，所以PCH与SATA硬盘进行信息的读写。
通过上述方式，可将PCH的一路SATA接口从只连接一个SATA硬盘变为连接多个SATA硬盘。
如图4，一种扩展硬盘存储容量的系统，包括：CPLD、PCH、BMC、SATA硬盘和OS；
若干SATA硬盘连接分别与同一个PCH的一路SATA接口连接，通过这样的连接方式，使得现有技术的每一路SATA连接到一个SATA硬盘改为直连若干个 SATA硬盘，可以扩展存储容量；
CPLD通过I2C与PCH连接，当执行热插拔时，PCH可以发送指令到CPLD，命令CPLD进行预先控制；
在SATA硬盘供电方式的选择上，通过CPLD控制EFUSE进行上下电操作，一个SATA硬盘连接一个EFUSE，一组SATA硬盘的EFUSE连接同一个电源，EFUSE 受CPLD控制，所以CPLD控制每个SATA硬盘的供电，即每四路PCIE对一组SATA 硬盘进行数据传输，每一组硬盘由一组EFUSE控制电源的导通和截止，每一组 EFUSE连接到同一个电源上，通过这样的方式完成SATA链路连接和断开；
CPLD通过EFUSE控制电源并对若干SATA硬盘进行供电，CPLD通过控制 EFUSE进而控制电源对哪个SATA硬盘进行供电，通过这种方式，实现了系统的节约功率损耗，减少运营成本；
BMC通过I2C交互，BMC获取SATA硬盘在位信息，PCH在BIOS启动时通过IPMITOOL，获取BMC中的硬盘在位信息，并将硬盘在位信息发送至OS；
OS根据硬盘在位信息形成硬盘在位列表，并对硬盘进行编号，根据硬盘在位列表获取SATA硬盘的时间戳，用户可以使用OS通过BMC的WEB界面或者 SSH远程命令进行硬盘切换。
基于与前述实施例中方法同样的发明构思，本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的一种扩展硬盘存储容量的方法的步骤。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种扩展硬盘存储容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将至少一个第一存储器连接至CPU；将所述第一存储器通过EFUSE连接至同一个电源上，将CPLD分别与CPU、第一存储器、EFUSE、BMC和PCH电连接，BMC与PCH电连接；
当所述第一存储器为NVME硬盘时，将至少一个所述NVME硬盘通过同一个X4 PCIE连接至所述CPU；
当所述第一存储器为SATA硬盘时，将至少一个所述SATA硬盘通过PCH的同一个X1 SATA连接至所述CPU；
CPLD读取所述第一存储器的在位信息并发送至BMC，并将所述在位信息同步至OS；
所述CPLD控制所述第一存储器上电，hotplug add所述第一存储器。
2.根据权利要求1所述的扩展硬盘存储容量的方法，其特征在于：所述CPLD通过所述EFUSE控制所述第一存储器是否上电。
3.根据权利要求2所述的扩展硬盘存储容量的方法，其特征在于：还包括所述OS根据所述在位信息形成在位列表，并对所述第一存储器进行编号的步骤。
4.根据权利要求3所述的扩展硬盘存储容量的方法，其特征在于：还包括所述OS按照所述在位列表依次对所有所述第一存储器进行扫描，获得所述第一存储器的时间戳的步骤。
5.根据权利要求1-4任一项所述的扩展硬盘存储容量的方法，其特征在于：还包括所述CPLD控制第二存储器下电，hotplug remove第二存储器的步骤。
6.一种扩展硬盘存储容量的系统，其特征在于，包括：CPU、CPLD、BMC、OS、EFUSE、PCH和第一存储器；
所述第一存储器通过所述EFUSE连接至同一个电源上；所述CPLD分别与所述CPU、所述第一存储器、所述EFUSE、所述BMC和所述PCH电相连，所述BMC与PCH电连接；所述第一存储器与所述CPU电连接；
当所述第一存储器为NVME硬盘时，所述NVME硬盘通过同一个X4 PCIE连接至所述CPU；当所述第一存储器为SATA硬盘时，所述SATA硬盘通过PCH的同一个X1 SATA连接至所述CPU；
所述CPU用于发送数据至所述第一存储器，并发送所述第一存储器切换信号至所述CPLD；
所述CPLD用于读取所述第一存储器在位信息并发送至所述BMC；
根据所述OS的指令发送所述第一存储器切换信号至CPLD和CPU。
7.根据权利要求6所述的扩展硬盘存储容量的系统，其特征在于：所述CPLD通过所述EFUSE控制所述第一存储器是否上电。
8.一种扩展硬盘存储容量的介质，其特征在于，用于存储权利要求1-5任一项所述的一种扩展硬盘存储容量的方法所用到的计算机软件指令，所述计算机软件指令包括为权利要求1-5任一项所述的一种扩展硬盘存储容量的方法所设计的程序。
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