CN114553899A - 一种存储设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种存储设备，所述存储设备具有一个或多个存储架，每个存储架具有一个或多个存储节点，所述存储节点的网卡集成有接入交换机的功能并通过所述网卡与节点交换机连接；其中，所述存储节点具有多种不同类型的存储介质及用于控制所述多种不同类型的存储介质的芯片。通过本发明实施例，实现了高吞吐量和高存储容量的存储基础架构，既简化了网络交换机的层次结构，又拓展了由芯片控制的多种存储介质，且整个存储基础价格的成本较低。

Description

一种存储设备
技术领域
本发明涉及存储技术领域，特别是涉及一种存储设备。
背景技术
随着用户对数据存储的要求日益增高，提供高吞吐量、高存储容量的存储设备对CSP(云服务提供商)而言尤为重要。
在现有技术中，虽然采用了对数据中心的网络、计算，以及存储资源进行整合的方案，但其还是难以满足对高吞吐量、高存储容量的存储需求。
发明内容
鉴于上述问题，提出了以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种存储设备，包括：
一种存储设备，所述存储设备具有一个或多个存储架，每个存储架具有一个或多个存储节点，所述存储节点的网卡集成有接入交换机的功能并通过所述网卡与节点交换机连接；
其中，所述存储节点具有多种不同类型的存储介质及用于控制所述多种不同类型的存储介质的芯片。
可选地，所述存储节点主板可插入一个或多个拓展卡，用于提供快闪存储器的媒体卡插入的拓展槽。
可选地，所述一个或多个存储架可被侵入冷却液中，以对所述存储节点进行散热。
可选地，所述存储设备具有机械轨道，所述机械轨道用于移动所述一个或多个存储架。
可选地，所述一个或多个存储架为抽屉式结构。
可选地，所述节点交换机与数据中心交换机连接。
可选地，所述节点交换机和所述数据中心交换机采用冗余设计。
可选地，所述存储节点具有电源模块，用于将输入电压转换为不同集成电路所需的直流电压。
可选地，所述存储设备具有不间断电源，用于为所述存储节点供电。
可选地，所述多种不同类型的存储介质包括以下任一种或多种：
动态随机存取存储器、相变存储器、快闪存储器。
本发明实施例具有以下优点：
在本发明实施例中，存储设备具有一个或多个存储架，每个存储架具有一个或多个存储节点，存储节点的网卡集成有接入交换机的功能并通过网卡与节点交换机连接，存储节点具有多种不同类型的存储介质及用于控制多种不同类型的存储介质的芯片，实现了高吞吐量和高存储容量的存储基础架构，既简化了网络交换机的层次结构，又拓展了由芯片控制的多种存储介质，且整个存储基础价格的成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种存储基础架构的示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种存储节点的示意图；
图3是本发明一实施例提供的另一种存储基础架构的示意图；
图4是本发明一实施例提供的另一种存储节点的示意图；
图5a是本发明一实施例提供的一种拓展卡的示意图；
图5b是本发明一实施例提供的一种媒体卡的示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种存储架及机械轨道的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了让存储基础设施满足吞吐量和存储容量的需求，如图1，存储设备具有多个Storage Rack(存储架)，每个Storage Rack由多个Storage Node(存储节点)和ASW(AccessSwitch，接入层交换机)组成，每个Storage Node通过ASW与PSW(Pod Switch，节点交换机)连接，并通过PSW与DSW(Data Center Switch，数据中心交换机)，通过为存储设备配置包括ASW、PSW、DSW的网络交换机，使得存储设备具有更高的吞吐量，进而能够提升服务质量(Qos，Quality of Service)。
针对每个Storage Node而言，其可以对中央处理器、内存及驱动器进行了升级，如图2，Storage node可以通过NIC(Network Interface Controller，网卡)来与图1中网络交换机进行通信连接，以满足更高的吞吐量要求。
而且，如图2，Storage Node配置有PMEM(Persistent Memory，持久内存)和DIMM(Dual-Inline-Memory-Modules，双列直插式存储模块)，并与CPU socket(插槽)通信连接，通过使用PMEM可以减少数据写入延迟。
再者，如图2，通过为Storage Node配置PCM Drive(Phase Change Memory Drive，相变存储器驱动器)和NAND SSD(NAND Solid State Drive，计算机闪存设备固态驱动器)，PCM Drive相比于NAND SSD能够提供足够的吞吐量，且具有更好的性能稳定性。
在一示例中，如图2，Storage Node还配置有Power Module(电源模块)和Fan(散热风扇)。
在如图1和图2所示的存储设备中，为了同时运行PCM Drive和NAND SSD，CPU内核可以通过轮询的方式将驱动器和网卡进行匹配使用，需要消耗大量的CPU内核处理能力，且整个存储基础设施虽满足了吞吐量和存储容量的需求，但需要耗费的成本也较高。
为了实现具有高吞吐量、高容量，以及低成本的存储基础设施，本发明实施例从多个方面升级整个基础架构中组件，以满足日益增长的性能需求。
在本发明实施例中，存储设备可以具有一个或多个存储架，每个存储架可以具有一个或多个存储节点，存储节点的网卡可以集成有接入交换机的功能并通过网卡与节点交换机连接，存储节点可以具有多种不同类型的存储介质及用于控制多种不同类型的存储介质的芯片。
作为一示例，多种不同类型的存储介质可以包括以下任一种或多种：
动态随机存取存储器、相变存储器、快闪存储器
在本发明一实施例中，节点交换机可以与数据中心交换机连接。
在本发明一实施例中，节点交换机和数据中心交换机采用冗余设计。
在本发明一实施例中，存储节点主板可插入一个或多个拓展卡，可以用于提供快闪存储器的媒体卡插入的拓展槽。
在本发明一实施例中，一个或多个存储架可被侵入冷却液中，以对存储节点进行散热。
在本发明一实施例中，存储设备具有机械轨道，机械轨道可以用于移动一个或多个存储架。
在本发明一实施例中，一个或多个存储架可以为抽屉式结构。
在本发明一实施例中，存储节点可以具有电源模块，可以用于将输入电压转换为不同集成电路所需的直流电压。
在本发明一实施例中，存储设备可以具有不间断电源，可以用于为所述存储节点供电。
以下结合图3-图6对本发明实施例进行详细说明：
如图3，存储设备可以具有多个High-density Sotrage Rack(高密度的存储架)，每个High-density Sotrage Rack具有多个HD Storage Node(高密度的存储节点)，由于ASW(接入层交换机)与HD Storage Node中NIC(网卡)合并，即NIC集成有ASW的功能，则每个HD Storage Node直接与PSW(节点交换机)连接，并通过PSW与DSW(数据中心交换机)连接，简化了网络交换机的层次结构，提升了吞吐量。
而且，为了保证网络交换机的可靠性，可以对网络交换机采用冗余设计，如图3，PSW和DSW分别配置有两台。
针对每个HD Storage Node而言：
其一，如图4，其可以具有DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)、PCM(持久内存)、NAND(计算机闪存设备)等多种不同类型的存储介质。
其二，如图4，HD Storage Node可以配置有Heterogeneous Converged(异构集成)SOC(System on Chip，系统级芯片)，即用于控制多种不同类型的存储介质的芯片，HDStorage Node将计算、网络接口，以及存储控制集成到同一个SOC中，其可以管理各种存储介质芯片(如DRAM、PCM、NAND等)、执行存储软件并处理网络流量。
其三，由于整个设计是由不同的集成电路组成的，如图4，HD Storage Node可以配置有Power moduel(电源模块)，其将输入电压(如交流电)转换为不同模块所需的直流电压。
其四，为进一步扩大存储容量，可以采用计算机闪存设备的拓展设计，如图4，HDStorage Node的主板上可以配置有NAND expansion slots(拓展槽)，NAND expansionslots可以插入NAND扩展卡。
具体的，计算机闪存设备的拓展设计可以包括拓展卡和媒体卡，如图5a为拓展卡，其可以为媒体卡提供Slot(拓展槽)，如图5b为NAND媒体卡，其可以插在拓展卡提供的Slot上，且拓展卡和媒体卡都可以通过Glod finger(金手指)与主板相连接。
如图5b，每个NAND媒体卡都可以由多个高密度NAND闪存芯片组成，并提供NANDinterface(接口)，主板与NAND媒体卡连接的协议看采用NAND媒体协议，如ONFI协议、toggle协议。
在本发明一实施例中，与整个主板芯片密度非常高，其散热密度也较高，为了保证散热需求，传统的风冷很难达到标准，则可以将整个存储节点板放入液体中，采用浸入式冷却来解决散热问题。
如图6，存储设备可以配置有Mechanical track to move racks(移动存储架的机械轨道)，Drawer-style Immersion cooling storage rack(浸入式冷却的存储架)可用过Mechanical track上升并水平移动，以进行维护。
而且，如图6，storage rack可以配置有UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)，在每个高度浓缩的存储机架内，PSW、UPS、HD Storage node连接在一起，能够提供更高的吞吐量和容量资源，数以千计的集成电路产生的热量由液却冷带走，进而可以保证机架中的设备在稳定的温度环境下运行，具有可预测的性能和较高的服务质量。
在本发明实施例中，存储设备具有一个或多个存储架，每个存储架具有一个或多个存储节点，存储节点的网卡集成有接入交换机的功能并通过网卡与节点交换机连接，存储节点具有多种不同类型的存储介质及用于控制多种不同类型的存储介质的芯片，实现了高吞吐量和高存储容量的存储基础架构，既简化了网络交换机的层次结构，又拓展了由芯片控制的多种存储介质，且整个存储基础价格的成本较低。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对所提供的一种存储设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备具有一个或多个存储架，每个存储架具有一个或多个存储节点，所述存储节点的网卡集成有接入交换机的功能并通过所述网卡与节点交换机连接；
其中，所述存储节点具有多种不同类型的存储介质及用于控制所述多种不同类型的存储介质的芯片。
2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储节点主板可插入一个或多个拓展卡，用于提供快闪存储器的媒体卡插入的拓展槽。
3.根据权利要求1获2所述的存储设备，其特征在于，所述一个或多个存储架可被侵入冷却液中，以对所述存储节点进行散热。
4.根据权利要求3所述的存储设备，其特征在于，所述存储设备具有机械轨道，所述机械轨道用于移动所述一个或多个存储架。
5.根据权利要求3所述的存储设备，其特征在于，所述一个或多个存储架为抽屉式结构。
6.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述节点交换机与数据中心交换机连接。
7.根据权利要求6所述的存储设备，其特征在于，所述节点交换机和所述数据中心交换机采用冗余设计。
8.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储节点具有电源模块，用于将输入电压转换为不同集成电路所需的直流电压。
9.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储设备具有不间断电源，用于为所述存储节点供电。
10.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述多种不同类型的存储介质包括以下任一种或多种：
动态随机存取存储器、相变存储器、快闪存储器。
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