CN115033509A - 一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器 - Google Patents

一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器。其中，磁盘阵列管理装置包括电源、PCIE交换器和两个磁盘控制器；两个磁盘控制器分别连接于PCIE交换器，PCIE交换器和两个磁盘控制器分别连接于电源；电源用于提供工作所需的电能；PCIE交换器对外提供多个PCIE接口，磁盘控制器通过至少一个PCIE接口与PCIE交换器连接；磁盘控制器对外提供多个磁盘接口。磁盘阵列系统包括多个磁盘和上述磁盘阵列管理装置，磁盘阵列管理装置内的磁盘控制器的一个磁盘接口与一个磁盘连接。本申请能够对外提供32个磁盘接口，从而能够外接32块磁盘，存储容量相较传统磁盘阵列管理装置而言增加了一倍，并且磁盘的读写速率也不会发生较大的变化。

Description

一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器
【技术领域】
本申请涉及数据存储与磁盘管理技术领域，尤其涉及一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器。
【背景技术】
相关技术中，磁盘阵列通常会外接一个磁盘阵列管理装置，从而构成磁盘阵列系统；其中，磁盘阵列管理装置用于磁盘阵列的数据存储与磁盘管理。但是，现有磁盘阵列系统中的磁盘阵列管理装置存在一定的弊端，其最多只能外接16块磁盘，这就导致磁盘阵列系统的整体存储容量较小，极易出现存储容量不足的情况，从而影响了磁盘阵列系统的正常工作。
因此，有必要对上述磁盘阵列管理装置的结构进行改进。
【发明内容】
本申请提供了一种磁盘阵列管理装置、磁盘阵列系统及服务器，旨在解决相关技术中磁盘阵列管理装置可外接磁盘的数量较少的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种磁盘阵列管理装置，包括电源、PCIE交换器和两个磁盘控制器；其中，所述两个磁盘控制器分别连接于所述PCIE交换器，所述PCIE交换器和所述两个磁盘控制器分别连接于所述电源；
所述电源用于提供工作所需的电能；
所述PCIE交换器对外提供多个PCIE接口；其中，所述磁盘控制器通过至少一个所述PCIE接口与所述PCIE交换器连接；
所述磁盘控制器对外提供多个磁盘接口。
本申请实施例第二方面提供了一种磁盘阵列系统，包括多个磁盘和本申请实施例第一方面所述的磁盘阵列管理装置；其中，所述磁盘阵列管理装置内的所述磁盘控制器的一个所述磁盘接口与一个所述磁盘连接。
本申请实施例第三方面提供了一种应用本申请实施例第二方面所述的磁盘阵列系统的服务器。
从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：
以电源、PCIE交换器和两个磁盘控制器共同构成磁盘阵列管理装置，使得PCIE交换器对外提供多个用于与磁盘控制器建立连接的PCIE接口，以及使得磁盘控制器对外提供多个用于与磁盘建立连接的磁盘接口。可以理解的是，传统磁盘阵列管理装置中仅设有一个磁盘控制器，同时由于一个磁盘控制器最多只能对外提供16个磁盘接口，所以传统磁盘阵列管理装置最多只能外接16块磁盘，而本申请通过设置PCIE交换器扩展了PCIE接口，使得磁盘阵列管理装置能够同时设置两个磁盘控制器，即本申请能够对外提供32个磁盘接口，从而能够外接32块磁盘，存储容量相较传统磁盘阵列管理装置而言增加了一倍，并且磁盘的读写速率也不会发生较大的变化。
【附图说明】
为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例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申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置的第一种模块框图；
图2为本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置的第二种模块框图。
【具体实施方式】
为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
独立冗余磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)意为“数块独立的磁盘构成具有冗余能力的阵列”，其通常被简称为磁盘阵列，即磁盘阵列是由数块独立的磁盘组合成的一个容量巨大的磁盘组，其利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘组的效能。在实际应用中，可以将数据切割成多个区段，并将这多个区段分别存放在磁盘阵列的各个磁盘上。磁盘阵列主要具有三大基本功能，分别为：通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度；通过对单个磁盘阵列中的几块磁盘进行同时读取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度；通过镜像或存储奇偶校验信息的方式，实现了对数据的冗余保护。可以理解的是，磁盘阵列仅用于为数据提供存储的空间，而对于磁盘阵列的管理，则需要额外的磁盘阵列管理装置来实现。
相关技术中，磁盘阵列通常会外接一个磁盘阵列管理装置，从而构成磁盘阵列系统；其中，磁盘阵列管理装置用于磁盘阵列的数据存储与磁盘管理。但是，现有磁盘阵列系统中的磁盘阵列管理装置存在一定的弊端，其最多只能外接16块磁盘，这就导致磁盘阵列系统的整体存储容量较小，极易出现存储容量不足的情况，从而影响了磁盘阵列系统的正常工作。为此，本申请实施例提供了一种磁盘阵列管理装置，该磁盘阵列管理装置可以与磁盘阵列连接，以构成磁盘阵列系统，而该磁盘阵列系统可以与服务器通信连接，从而为服务器提供安全、可靠、可伸缩的外部存储空间。
在对本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置进行详细阐述之前，先对下文所出现的缩略语或自定义名词进行解释说明，如下所示：
Gbps(吉比特每秒，也称为交换带宽，其是衡量交换机总的数据交换能力的单位)；SAS(Serial Attached SCSI，串行连接SCSI接口，其属于新一代的SCSI技术)；SCSI(SmallComputer System Interface，小型计算机系统接口)；SATA(Serial Advanced TechnologyAttachment，串行高级技术附件，其是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口)；PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)；MDI(Media Dependent Interface，上行链路端口)；IPMB(Intelligent Platform ManagementBus，智能平台管理总线)；BMC(Baseboard Manager Controller，基板管理控制器)；I2C(Inter-Integrated Circuit，I2C总线，其是一种简单、双向二线制同步串行总线)；SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口，其是一种全双工、高速、同步的通信总线)；ADC(Analogue-to-Digital Conversion，模数转换)；VPX(其是VITA组织于2007年在其VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准)；VITA(VME International TradeAssociation,VME国际贸易协会)；CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；SRIO(Serial RapidIO，高速串行IO口)；MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置的第一种模块框图。本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置包括电源30、PCIE交换器10和两个磁盘控制器20；其中，两个磁盘控制器20分别连接于PCIE交换器10，PCIE交换器10和两个磁盘控制器20分别连接于电源30。具体地，电源30用于为PCIE交换器10和两个磁盘控制器20提供工作所需的电能；PCIE交换器10对外提供多个PCIE接口，使得磁盘控制器20能够通过至少一个PCIE接口与PCIE交换器10连接；磁盘控制器20对外提供多个磁盘接口，使得外部的磁盘能够通过至少一个磁盘接口与磁盘控制器20连接。在本文中，磁盘控制器20所提供的磁盘接口可以为SAS接口和/或SATA接口。
本申请实施例以电源30、PCIE交换器10和两个磁盘控制器20共同构成磁盘阵列管理装置，使得PCIE交换器10对外提供多个用于与磁盘控制器20建立连接的PCIE接口，以及使得磁盘控制器20对外提供多个用于与外部的磁盘建立连接的磁盘接口。可以理解的是，传统磁盘阵列管理装置中仅设有一个磁盘控制器，同时由于一个磁盘控制器最多只能对外提供16个磁盘接口，所以传统磁盘阵列管理装置最多只能外接16块磁盘，而本申请实施例通过设置PCIE交换器10扩展了PCIE接口，使得磁盘阵列管理装置能够同时设置两个磁盘控制器20，即本申请实施例能够对外提供32个磁盘接口，从而能够外接32块磁盘，存储容量相较传统磁盘阵列管理装置而言增加了一倍，并且磁盘的读写速率也不会发生较大的变化。
作为一种实施方式，PCIE交换器10可以以PCIE交换芯片的形式呈现，比如采用低延迟、低功耗且型号为PEX8724的PCIE交换芯片，这种PCIE交换芯片的典型功耗是4.4W，其支持PCIE3.0，共24路，6个端口，每一个端口都可以根据实际需求灵活配置×1、×4、×8PCIE通道。在本实施方式中，PCIE交换芯片可以通过一路PCIE×8与一个磁盘控制器20建立连接，以及通过另一路PCIE×8与另一个磁盘控制器20建立连接；其中，如果CPU的资源有限，那么PCIE交换芯片可以通过一路PCIE×4与一个磁盘控制器20建立连接，以及通过另一路PCIE×4与另一个磁盘控制器20建立连接。
作为一种实施方式，磁盘控制器20可以以磁盘控制芯片的形式呈现，比如采用MARVELL公司且型号为88SE1495的磁盘控制芯片，这种磁盘控制芯片支持多路磁盘盘位，支持0、1、5、6、10等多种RAID模式，且单个磁盘控制芯片能够对外提供16个SAS/SATA3.0接口，同时这种磁盘控制芯片也支持16个故障指示灯以及16个工作指示灯。可以理解的是，如果包括两个磁盘控制芯片，那么便能够对外提供32个SAS/SATA3.0接口，这相当于能够外接32块磁盘；其中，能够外接的磁盘越多，意味着存储容量越大。
作为一种实施方式，电源30可以以电源芯片的形式呈现，比如采用西安广勤且型号为BD4630的电源芯片，这种电源芯片能够将+12V转换为+0.9V，其最大输出电流为35A；和/或，采用西安广勤且型号为BD4644的电源芯片，这种电源芯片能够将+12V转换为+3.3V(最大输出电流为4A)、+2.5V(最大输出电流为4A)、+1.8V(最大输出电流为8A)。
需要说明的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，其并非是对PCIE交换器10、磁盘控制器20及电源30的具体构成的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。
在一些实施例中，请进一步参阅图2，图2为本申请实施例提供的磁盘阵列管理装置的第二种模块框图。本实施例提供的磁盘阵列管理装置除了包括电源30、PCIE交换器10和两个磁盘控制器20外，还可以包括VPX连接器40，该VPX连接器40连接于PCIE交换器10和电源30。可以理解的是，电源30为VPX连接器40提供工作所需的电能；PCIE交换器10可以通过一路PCIE×8与VPX连接器40建立连接；其中，如果CPU的资源有限，那么PCIE交换器10可以通过一路PCIE×4与VPX连接器40建立连接。
进一步地，本实施例提供的磁盘阵列管理装置还可以包括BMC子卡50和BMC连接器60；其中，BMC子卡50以及BMC连接器60分别连接于电源30，BMC子卡50连接于BMC连接器60和VPX连接器40，BMC子卡50用于通过BMC连接器60与外部的BMC主卡连接。可以理解的是，电源30为BMC子卡50和BMC连接器60提供工作所需的电能；BMC子卡50和BMC连接器60主要用于实现BMC的管理、控制功能，本实施例将BMC的管理、控制功能以BMC子卡50和BMC连接器60的形式呈现，而BMC子卡50本身无法实现BMC的管理、控制功能，其需要通过BMC连接器60与外部的BMC主卡进行连接，使得BMC子卡50能够具有与BMC主卡相同的功能。
作为一种实施方式，BMC连接器60可以采用中航光电的产品，BMC主卡可以采用华大半导体公司且型号为HC32F4A0RITB的BMC芯片，这种BMC芯片具备以太网、I2C、SPI等接口，如此丰富的接口类型可以方便与装置中的各个功能单元进行通信，同时这种BMC芯片能够兼容各类传感器，并且其还能够通过I2C、ADC采集温度、电压、电流等基本状态信息，以及能够通过IPMB收集其他板卡的状态信息，然后通过串口和网络进行上报。
应当理解的是，上述实施方式仅作为本实施例的优选实现，其并非是对BMC连接器60的具体构成的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。
综合前文所述，本申请实施例提供了一种磁盘阵列管理装置，该装置属于工业级装置，能够在-20～70℃的环境下工作，该装置整体功耗较小，并且采用导冷散热的方式，以及采用3U VPX结构形式，相比现有的PCIE接口形式更加牢固可靠。重要的是，该装置通过设置PCIE交换器10扩展了PCIE接口，增加了磁盘控制器20的设置数量，从而增加了可外接磁盘的数量，进而提升了装置整体的存储容量，同时磁盘的读写速率也不会发生较大的变化。
需要说明的是，本申请内容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。对于产品类实施例而言，由于其与方法类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法类实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，在本申请内容中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。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是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种磁盘阵列管理装置，其特征在于，包括电源、PCIE交换器和两个磁盘控制器；其中，所述两个磁盘控制器分别连接于所述PCIE交换器，所述PCIE交换器和所述两个磁盘控制器分别连接于所述电源；
所述电源用于提供工作所需的电能；
所述PCIE交换器对外提供多个PCIE接口；其中，所述磁盘控制器通过至少一个所述PCIE接口与所述PCIE交换器连接；
所述磁盘控制器对外提供多个磁盘接口。
2.如权利要求1所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，还包括VPX连接器，所述VPX连接器连接于所述PCIE交换器和所述电源。
3.如权利要求2所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，还包括BMC子卡和BMC连接器；其中，所述BMC子卡和所述BMC连接器分别连接于所述电源，所述BMC子卡连接于所述BMC连接器和所述VPX连接器，所述BMC子卡用于通过所述BMC连接器与外部的BMC主卡连接。
4.如权利要求3所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，所述BMC主卡的型号为HC32F4A0RITB。
5.如权利要求1所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，所述PCIE交换器的型号为PEX8724。
6.如权利要求1所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，所述磁盘控制器的型号为88SE1495。
7.如权利要求1所述的磁盘阵列管理装置，其特征在于，所述电源包括型号为BD4630的电源芯片和/或型号为BD4644的电源芯片。
8.一种磁盘阵列系统，其特征在于，包括多个磁盘和如权利要求1-7任一项所述的磁盘阵列管理装置；其中，所述磁盘控制器的一个所述磁盘接口与一个所述磁盘连接。
9.如权利要求8所述的磁盘阵列系统，其特征在于，所述多个磁盘组成独立冗余磁盘阵列。
10.一种应用如权利要求8或9所述的磁盘阵列系统的服务器。
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