CN115757236A - 一种存储扩展池化设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种存储扩展池化设备及系统，包括：主板、多个带有CDFP接口的Retimer插卡、多个NVMe SSD硬盘、多个硬盘背板，主板上部署有多个第一MCIO连接器和多个第二MCIO连接器；主板通过多个第一MCIO连接器分别与多个Retimer插卡建立连接，多个Retimer插卡通过CDFP接口、多条CDFP线缆、I/O Fabric分别与多个主机端建立通信连接；主板通过多个第二MCIO连接器、多条Slimline线缆和多个硬盘背板与多个NVMe SSD硬盘建立通信连接。在本申请中，该存储扩展池化设备实现将存储资源将从主机端中解耦出来，便于存储资源扩展，由于该存储扩展池化设备利用CDFP接口、CDFP线缆与I/O Fabric相连，建立与多个主机端的通信连接，多个主机端通过I/O Fabric对存储扩展池化设备池进行访问，实现了存储扩展池化设备池的多主机端共享。

Description

一种存储扩展池化设备及系统

技术领域

本申请涉及服务器设备领域，特别涉及一种存储扩展池化设备及系统。

背景技术

随着全球范围内各个互联网等企业的数字化转型，数字化、智能化设备的快速发展，数据将呈现指数增长趋势；人工智能、大数据、云计算、5G通信等新兴技术的发展，展现出对算力和存储能力前所未有的高需求。

现有的服务器设备中，在同一个机箱内，CPU发出的PCIe资源，通过Slimline线缆连接到硬盘背板，从而连接到存储设备，如NVMe SSD、EDSFF等。但由于CPU的PCIe资源的限制、机箱空间限制等因素，服务器中的本地存储数量是有限的，无法满足日益增长的数据存储需求。因此，如何在本地存储以外实现存储资源的扩展是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种存储扩展池化设备及系统，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

本申请实施例的第一方面，公开了一种存储扩展池化设备，所述存储扩展池化设备包括：主板、多个带有CDFP接口的Retimer插卡、多个NVMe SSD硬盘、多个硬盘背板，所述主板上部署有多个第一MCIO连接器和多个第二MCIO连接器；

所述主板通过所述多个第一MCIO连接器分别与所述多个Retimer插卡建立连接，所述多个Retimer插卡通过CDFP接口、多条CDFP线缆、I/O Fabric分别与多个主机端建立通信连接，以实现所述主板与所述多个主机端之间的PCIe资源交互；

所述主板通过所述多个第二MCIO连接器、多条Slimline线缆和所述多个硬盘背板与所述多个NVMe SSD硬盘建立通信连接，以实现所述主板与所述多个NVMe SSD硬盘之间的PCIe资源交互。

可选地，所述多个Retimer插卡上还分别部署有多个Retimer芯片，所述多个Retimer芯片用于对所述多个主机端分别通过CDFP线缆传输的PCIe资源进行恢复。

可选地，所述存储扩展池化设备支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为2路，以得到24路通信连接，分别将所述24路通信连接与X8 NVMe SSD硬盘连接，以实现24个X8 NVMeSSD硬盘扩展。

可选地，所述存储扩展池化设备支持48个X4 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为4路，以得到48路通信连接，分别将所述48路通信连接与X4 NVMe SSD硬盘连接，以实现48个X4 NVMeSSD硬盘扩展。

可选地，所述主板上还部署有CPLD芯片和BMC芯片，所述存储扩展池化设备上还设置有以下至少一种元件：LED灯、电源按钮、重置按钮，UID按钮；

所述CPLD芯片用于对所述LED灯进行控制；

所述CPLD芯片通过UART0接口与所述BMC芯片连接，将所述电源按钮、所述重置按钮和所述UID按钮状态反馈给所述BMC芯片，以使所述BMC芯片实现相应的控制。

可选地，所述存储扩展池化设备还包括风扇板；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过USB接口连接到所述风扇板的听音诊断模块，以获取风扇的工作状态。

可选地，所述存储扩展池化设备还包括多个风扇；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过PWM/TACH接口与所述多个风扇分别连接，所述BMC芯片发出PWM信号分别对所述多个风扇的转速进行控制，并接收所述多个风扇分别发出TACH信号。

可选地，所述存储扩展池化设备上还部署有BMC芯片、PSU接口、VGA接口、传感器、FRU器件、风扇板和挂耳；所述多个Retimer插卡上分别部署有多个FRU器件和多个传感器，所述挂耳上部署有传感器；

所述BMC芯片通过7个I2C接口，分别与所述风扇板、所述VGA接口、所述插卡上的FRU器件和传感器、所述主板上的传感器、所述PSU接口、主板上的FRU器件以及挂耳上的传感器连接。

可选地，所述存储扩展池化设备上还部署有MicroUSB接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过UART1接口和转换芯片连接，所述转换芯片将所述BMC芯片发出的UART信号转换为USB信号，并连接到MicroUSB接口，所述MicroUSB接口用于BMC芯片串口调试。

可选地，所述存储扩展池化设备上还部署有RJ45网络管理接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过RGMI接口连接至所述RJ45网络管理接口，所述RJ45网络管理接口用于与外部系统建立连接，以使所述外部系统通过RJ45网络管理接口对所述存储扩展池化设备进行管理。

本申请实施例的第二方面，公开了一种存储扩展池化系统，所述存储扩展池化系统包括：本申请实施例第一方面所述的存储扩展池化设备和多个主机端；

所述存储扩展池化设备通过CDFP线缆、I/O Fabric与所述多个主机端建立通信连接；

所述多个主机端分别向所述存储扩展池化设备发送PCIe资源，以使所述存储扩展池化设备对所述PCIe资源进行存储，所述多个主机端通过对所述存储扩展池化设备进行访问，获取所述存储扩展池化设备中的存储的PCIe资源，以实现存储扩展池化设备池的多主机端共享。

本申请实施例包括以下优点：

在本申请实施例中，基于资源池化扩展的融合框架，提供了一种存储扩展池化设备，存储扩展池化设备中的主板通过多个第一MCIO连接器分别与多个Retimer插卡建立连接，多个Retimer插卡通过CDFP接口、多条CDFP线缆、I/O Fabric分别与多个主机端建立通信连接，以实现所述主板与所述多个主机端之间的PCIe资源交互；主板通过多个第二MCIO连接器、多条Slimline线缆和所述多个硬盘背板与所述多个NVMe SSD硬盘建立通信连接，以实现所述主板与所述多个NVMe SSD硬盘之间的PCIe资源交互。

由于该存储扩展池化设备利用CDFP接口、CDFP线缆与I/O Fabric相连，建立与多个主机端的通信连接，进而多个主机通过I/O Fabric对存储扩展池化设备池进行访问，实现了存储扩展池化设备池的多主机端共享。该存储扩展池化设备实现将存储资源从主机端设计中解耦出来，将存储资源进行池化，实现存储资源独立扩展，这种能够实现存储资源独立扩展的存储扩展池化设备，更符合服务器当今的模块化和资源池化的趋势，降低了主机端的设计难度，进而便于服务器计算节点和存储资源的各自扩展和独立更新换代，可快速向市场推出，应用更灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对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，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是本申请实施例提供的一种基于融合架构的资源池扩展示意图；

图2是本申请实施例提供的一种存储扩展池化设备的结构框图；

图3是本申请实施例提供的一种支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展的存储扩展池化设备的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展的存储扩展池化设备的前窗的示图；

图5是本申请实施例提供的一种支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展的存储扩展池化设备的后窗的示图；

图6是本申请实施例提供的一种存储扩展池化设备的控制信号硬件链路设计示意图；

图7是本申请实施例提供的一种存储扩展池化系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

相关技术中，服务器的发展是将计算、存储、内存、加速等单元进行解耦，各自形成独立的设备，即进行资源池化，再通过互联技术将各部分资源连接，从而实现计算、存储、内存、加速等资源的独立扩展，以及多主机端之间共享这些资源。图1为基于融合架构的资源池扩展示意图，如图1所示，计算资源池的PCIe资源通过I/O Fabric进行相互互联处理，再经由I/O Fabric将这些PCIe资源分别输送给GPU资源池、存储资源池、异构加速资源池等，从而实现资源的扩展池化。同时计算资源池中的多台主机端均可以通过I/OFabric访问到这些资源，从而实现资源的多主机端共享。

基于上述的资源池化扩展融合架构，本申请实施例提供了一种存储扩展池化设备，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种存储扩展池化设备的结构框图，所述存储扩展池化设备包括：主板、多个带有CDFP接口的Retimer插卡、多个NVMe SSD硬盘、多个硬盘背板，所述主板上部署有多个第一MCIO连接器和多个第二MCIO连接器；

所述主板通过所述多个第一MCIO连接器分别与所述多个Retimer插卡建立连接，所述多个Retimer插卡通过CDFP接口、多条CDFP线缆、I/O Fabric分别与多个主机端建立通信连接，以实现所述主板与所述多个主机端之间的PCIe资源交互；

所述主板通过所述多个第二MCIO连接器、多条Slimline线缆和所述多个硬盘背板与所述多个NVMe SSD硬盘建立通信连接，以实现所述主板与所述多个NVMe SSD硬盘之间的PCIe资源交互。

在本实施例中，带有CDFP接口的Retimer插卡用于与主板上第一MCIO连接器，以及通过有CDFP接口连接CDFP线缆，以实现与主机端之间的连接。NVMe SSD硬盘充分利用了PCIe接口通道的低延时以及并行性，与其它普通硬盘相比具有更好的性能和更快的传输速度，NVMe SSD硬盘用于存储从主机端传输过来的PCIe资源，以及使主机端从NVMe SSD硬盘读取PCIe资源。硬盘背板用于安装NVMe SSD硬盘，具体地，NVMe SSD硬盘通常以插卡形式连接到硬盘背板上，在每个硬盘背板上可以放置多个NVMe SSD硬盘。此外，在主板上部署的第一MCIO连接器指的是X16的MCIO连接器，第一MCIO连接器用于连接Retimer插卡；第二MCIO连接器指的是X8的MCIO连接器或者X4的MCIO连接器，第二MCIO连接器用于与NVMe SSD硬盘连接。

在本实施例中，主板是用于对整个存储扩展池化设备进行管理控制和并实现与多个主机端之间的通信连接，以及实现与多个NVMe SSD硬盘之间的通信连接，进而实现了整个存储扩展池化设备与多个主机端之间的通信连接。具体地，与主机端之间的通信连接包括：存储扩展池化设备上的主板通过第一MCIO连接器与Retimer插卡连接，Retimer插卡上的CDFP接口、CDFP线缆与I/O Fabric相连，实现存储扩展池化设备与主机端的通信连接。进而多个主机端可通过连接对存储扩展池化设备进行访问，以实现PCIe资源交互；在存储扩展池化设备内部，主板将通过第二MCIO连接器和Slimline线缆与NVMe SSD硬盘连接，将来自主机端的PCIe资源传输到NVMe SSD硬盘，以及使主机端对NVMe SSD硬盘内的PCIe资源进行访问。其中，PCIe资源交互过程包括：主机端将PCIe资源发送在I/O Fabric中，然后PCIe资源通过I/O Fabric，以及CDFP线缆，传输到存储扩展池化设备，存储扩展池化设备将接收到的PCIe资源进行存储，之后主机端可通过CDFP线缆来读取存储扩展池化设备中的PCIe资源，从而实现主机端和存储扩展池化设备之间的PCIe资源交互。需要说明的是，本申请实施例提出一种存储扩展池化设备，对于主机端和I/O Fabric的实现不在本申请讨论范围，主机端和I/O Fabric的实现基于现有的技术方案来实现，在此不做限定。

在本实施例中，基于资源池化扩展的融合框架，提供了一种存储扩展池化设备，利用CDFP接口、CDFP线缆与I/O Fabric相连，建立与多个主机端的通信连接，进而多个主机通过I/O Fabric对存储扩展池化设备池进行访问，实现了存储扩展池化设备池的多主机端共享。该存储扩展池化设备实现将存储资源从主机端设计中解耦出来，将存储资源进行池化，实现存储资源独立扩展，这种能够实现存储资源独立扩展的存储扩展池化设备，更符合服务器当今的模块化和资源池化的趋势，降低了主机端的设计难度，进而便于服务器计算节点和存储资源的各自扩展和独立更新换代，可快速向市场推出，应用更灵活。

在一种可选的实施例中，所述多个Retimer插卡上还分别部署有多个Retimer芯片，所述多个Retimer芯片用于对所述多个主机端分别通过CDFP线缆传输的PCIe资源进行恢复。

Retimer芯片是一种内部具有数据时钟恢复的芯片，当前一级的信号经过Retimer芯片的时候，通过内部的时钟重构信号，使信号传输能量增加，即实现数据恢复，在实现数据的恢复之后在将恢复后的数据发送出去。

在本实施例中，单根CDFP线缆内含16个通道，单通道速率为25G，从而单根CDFP线缆可以达到400Gbps的数据传输速率。但PCIe资源在经过CDFP线缆后会产生损耗，为了解决PCIe资源在CDFP线缆传输过程中带来的损耗问题，在该存储扩展池化设备的每个Retimer插卡上分别部署一个Retimer芯片，利用Retimer芯片对每个CDFP线缆传输的PCIe资源进行恢复，进而减少了CDFP线缆带来的损耗问题，保证了PCIe资源传输的准确和可靠。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为2路，以得到24路通信连接，分别将所述24路通信连接与X8 NVMe SSD硬盘连接，以实现24个X8 NVMeSSD硬盘扩展。

在本实施例中，存储扩展池化设备采用一个用标准19英寸机箱，支持24个X8 NVMeSSD硬盘的扩展，即在该存储扩展池化设备中，可放入24个X8 NVMe SSD硬盘。具体地，主板通过12个X16的MCIO连接器与12个Retimer插卡建立连接，然后12个Retimer插卡通过CDFP接口、12个CDFP线缆和I/O Fabric与主机端建立连接，进而存储扩展池化设备与主机端实现了12路通信连接。然后将每路通信连接分为2路，得到24路通信连接，将24路通信连接通过24个X8的MCIO连接器和Slimline线缆分别与24个X8 NVMe SSD建立连接，进而实现24个X8 NVMe SSD硬盘扩展。其中，24个X8 NVMe SSD硬盘是通过插卡的形式均匀的布置在3个硬盘背板上，即在每个硬盘背板上布置有8个X8 NVMe SSD硬盘。

由于X8 NVMe SSD硬盘是通过插卡的形式与硬盘背板连接，该存储扩展池化设备在使用过程中根据实际需要来灵活确定X8 NVMe SSD硬盘的数量，仅通过拔插的方式就能够增加或减少X8 NVMe SSD硬盘，因而该存储扩展池化设备能够简单快速的实现对存储资源扩展，其扩展性强，应用更灵活性。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备支持48个X4 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为4路，以得到48路通信连接，分别将所述48路通信连接与X4 NVMe SSD硬盘连接，以实现48个X4 NVMeSSD硬盘扩展。

在本实施例中，存储扩展池化设备采用一个用标准19英寸机箱，支持48个X4 NVMeSSD硬盘的扩展，即在该存储扩展池化设备中，可放入48个X4 NVMe SSD硬盘。具体地，主板通过12个X16的MCIO连接器与12个Retimer插卡建立连接，然后12个Retimer插卡通过CDFP接口、12个CDFP线缆与主机端建立连接，进而存储扩展池化设备与主机端建立了12路通信连接。然后将每路通信连接分为4路，得到48路通信连接，将48路通信连接通过48个X8的MCIO连接器和Slimline线缆分别与48个X4 NVMe SSD建立连接，进而实现48个X4 NVMe SSD硬盘扩展。其中，48个X4 NVMe SSD是通过插卡的形式均匀的布置在3个硬盘背板上，即在每个硬盘背板上布置有8个X4 NVMe SSD硬盘。

由于X4个NVMe SSD硬盘是通过插卡的形式与硬盘背板连接，该存储扩展池化设备在使用过程中根据实际需要来灵活确定X4 NVMe SSD硬盘的数量，仅通过拔插的方式就能够增加或减少X4 NVMe SSD硬盘，因而该存储扩展池化设备能够简单快速的实现对存储资源扩展，其扩展性强，应用更灵活性。

在本实施例中，该存储扩展池化设备都是基于标准19英寸机箱，能够实现支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展或者48个X4 NVMe SSD硬盘扩展的设备，在使用过程中，根据实际需要来选择扩展方式。利用不同的NVMeSSD硬盘进行扩展，只需要更换不同的硬盘背板和更换MCIO连接器的型号和改变MCIO连接器的数量就能实现，对于存储扩展池化设备与主机端之间的通信连接方式、存储扩展池化设备的整机的尺寸、以及存储扩展池化设备的控制方式均不产生影响，因此，说明该存储扩展池化设备的扩展性和通行性强。此外，该存储扩展池化设备是单独的存储资源池，当服务器对存储资源要求很高时，可以在服务器中同时使用多个存储扩展池化设备，以实现服务器存储资源的扩展。进一步克服了服务器中本地存储数量有限，无法满足数据存储需求的问题。

在一种可选的实施例中，所述主板上还部署有CPLD芯片和BMC芯片，所述存储扩展池化设备上还设置有以下至少一种元件：LED灯、电源按钮、重置按钮，UID按钮；

所述CPLD芯片用于对所述LED灯进行控制；

所述CPLD芯片通过UART0接口与所述BMC芯片连接，将所述电源按钮、所述重置按钮和所述UID按钮状态反馈给所述BMC芯片，以使所述BMC芯片实现相应的控制。

在本实施例中，主板上部署的CPLD芯片和BMC芯片，以用于对整个存储扩展池化设备的控制管理。CPLD芯片是指Complex Programmable Logic Device，即复杂可编程逻辑器件，用户可以把编译好的CPLD程序通过专用的CPLD程序烧写器烧写到CPLD芯片中，从而实现程序设计的数字逻辑功能。BMC芯片是指Baseboard Management Controller，即为基板管理控制器，BMC芯片是一个独立的小型操作系统，主要用于对存储扩展池化设备的远程部署和管理，不依赖于的其它硬件。此外，LED灯和UID按钮用于存储设备的标识，电源按钮用于存储扩展池化设备控制系统的上电和下电，重置按钮用于存储扩展池化设备复位和上下电。

在应用过程中，存储扩展池化设备的CPLD芯片通过IO3接口，控制点LED灯的点亮或熄灭，通过LED灯的状态来表示该存储扩展池化设备的工作状态，当LED灯点亮时，表示存储扩展池化设备处于工作状态，当LED灯点亮熄灭时，表示存储扩展池化设备没有工作；此外，的CPLD芯片将电源按钮、重置按钮、UID按钮的状态传送给BMC芯片，让BMC芯片根据按钮的状态做出对应的动作，例如，当按下重置按钮时，CPLD芯片检测到的重置按钮向下按的状态，将该状态反馈给BMC芯片，进而BMC芯片根据接收到的重置按钮状态，控制整个控制系统进行重置，

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备还包括风扇板；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过USB接口连接到所述风扇板的听音诊断模块，以获取风扇的工作状态。

在本实施例中，风扇板是用于对风扇进行控制，以及反馈风扇的工作状态。在风扇板上部署有听音诊断模块，听音诊断模块用于判断风扇工作的状态，其中，风扇工作的状态至少包括停止状态和工作状态，工作状态可以包括：低转速工作状态、以及高转速工作状态。在应用过程中，BMC芯片通过USB接口与风扇板上的听音诊断模块连接，通过听音诊断模块反馈的信号来获取风扇的工作状态，进而使BMC芯片根据风扇的实际工作状态来做进一步的控制。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备还包括多个风扇；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过PWM/TACH接口与所述多个风扇分别连接，所述BMC芯片发出PWM信号分别对所述多个风扇的转速进行控制，并接收所述多个风扇分别发出TACH信号。

在本实施例中，风扇用于存储扩展池化设备散热，在该存储扩展池化设备中部署有6个型号为6056的风扇，用于对整个存储扩展池化设备进行散热。在应用过程中，利用BMC芯片发出PWM信号对风扇的转速进行控制，具体包括：风扇的转速会随PWM信号占空比的变化而成正比例线性变化，通过调节PWM信号的占空比来改变风扇的转速，即增大PWM信号占空比以使风扇的速度增大，减小PWM信号占空比以使风扇的速度减小。此外，风扇分别发出TACH信号反映了风扇的实际转速，风扇通过向BMC芯片反馈TACH信号，以使BMC芯片确定风扇的实际工作转速，进而BMC芯片可根据风扇实际工作转速与目标转速之间的误差来对转速进行调整，进而实现对风扇转速的金精确控制。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备上还部署有BMC芯片、2个PSU接口、VGA接口、传感器、FRU器件、风扇板和挂耳；所述多个Retimer插卡上分别部署有多个FRU器件和多个传感器，所述挂耳上部署有传感器；

所述BMC芯片通过7个I2C接口，分别与所述风扇板、所述VGA接口、所述插卡上的FRU器件和传感器、所述主板上的传感器、所述PSU接口、主板上的FRU器件以及挂耳上的传感器连接。

在本实施例中，PSU接口用于连接电源，在存储扩展池化设备部署2个PSU接口，1个PSU接口正常使用，1个PSU接口作为备用，进而实现供电的冗余设计，保证了存储扩展池化设备供电的可靠性。VGA(Video Graphics Array)接口用于外接显示屏，即通过VGA对存储扩展池化设备的参数进行显示，并基于显示的内容对存储扩展池化设备进行调试。存储扩展池化设备上的FRU(Field Replaceable Unit，现场可更换单元)器件是指存储系统中的现场可替换元件，例如，电路板等、连接器等，当FRU器件损坏时，不需要进行维修，直接进行替换，一般地，在存储扩展池化设备进行设计或生产时，会将各个FRU器件的FRU信息写入到控制系统中，以便于对FRU器件状态进行监控。Retimer插卡上的FRU器件是指Retimer插卡上现场可替换元件，例如，CDFP接口等。挂耳是存储扩展池化设备用于布置部分元件的组件，在该存储扩展池化设备的后窗中设计有两个挂耳(左侧挂耳和右侧挂耳)，左侧挂耳上方是布置电源开关，用于用户控制整个设备的上电和下电，下方是UID按钮和LED灯，用于存储扩展池化设备的标识；右侧挂耳上放置了1个VGA接口和2个USB接口。存储扩展池化设备上的传感器用于检测存储扩展池化设备整体的温度，主板上的传感器用于检测主板的温度，挂耳上的传感器用于检测挂耳的温度。

在本实施例中，BMC芯片通过7路I2C接口，分别连接至风扇板、VGA接口、Retimer插卡上的FRU器件和传感器、主板上的传感器、PSU接口、主板上的FRU器件以及挂耳上的传感器，进而实现对储存扩展设备各部分器件的工作状态监控和管理。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备上还部署有MicroUSB接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过UART1接口和转换芯片连接，所述转换芯片将所述BMC芯片发出的UART信号转换为USB信号，并连接到MicroUSB接口，所述MicroUSB接口用于BMC芯片串口调试。

在本实施例中，MicroUSB接口比标准USB和Mini-USB接口更小，节省空间，具有高达10000次的插拔寿命和强度，盲插结构设计。MicroUSB标准支持USB的OTG功能，即在没有主机(例如，电脑)的情况下，通过便携设备也可直接实现数据传输，其使用更方便灵活。当存储扩展池化设备使用之前，或者对存储扩展池化设备进行扩展后，还需要对存储扩展池化设备进行调试，因此，在存储扩展池化设备中部署一个MicroUSB接口，以用于BMC芯片串口调，具体地，将BMC芯片利用UART1接口和转换芯片与MicroUSB接口通信连接，进而得到用于BMC芯片串口调试的MicroUSB接口。

在一种可选的实施例中，所述存储扩展池化设备上还部署有RJ45网络管理接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过RGMI接口连接至所述RJ45网络管理接口，所述RJ45网络管理接口用于与外部系统建立连接，以使所述外部系统通过RJ45网络管理接口对所述存储扩展池化设备进行管理。

在本实施例中，RJ45(Registered Jack-45)网络管理接口是一种标准化接口，主要是用于网络数据的传输，可将存储扩展池化设备连接到局域网。在该存储扩展池化设备中设置RJ45网络管理接口，以通过该RJ45网络管理接口外部系统建立局域网连接，其中，外部系统可以服务器，或者电脑等，进而外部系统通过局域网连接对该存储扩展池化设备进行访问，以查看存储扩展池化设备详细信息，以及对该存储扩展池化设备进行外部管理控制。

示例地，图3为本申请实施例提供的一种支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展的存储扩展池化设备的实物图，如图3所示，所述存储设备的长为850mm，宽为435mm，该设备可以放入标准的19英寸机箱中。所述存储扩展池化设备包括：主板(带有BMC芯片、CPLD芯片等)、12个带有CDFP接口的Retimer插卡、风扇板、6个6056风扇、3块硬盘背板、2个PSU接口以及24个NVMe SSD硬盘、2个挂耳等部件组成。

其中，24个X8 NVMe SSD硬盘通过插卡形式连接到3块硬盘背板上，在每块背板上连接8个NVMe SSD硬盘，如图4所示，在存储扩展池化设备的前窗可以看到24个NVMe SSD硬盘和左右各一个挂耳设计，左侧挂耳上方是电源开关，以用于用户控制整个存储扩展池化设备的上电和下电，下方是UID按钮及LED灯，用于存储扩展池化设备的标识。右侧挂耳上部署了1个VGA接口和2个USB接口，其中，VGA接口用于外接显示屏，进行系统显示和调试，USB接口用于与其他设备进行连接(例如，鼠标，键盘等)。如图5所示，存储扩展池化设备的后窗可以看到12个带有CDFP线缆接口的竖插Retimer插卡，2个PSU接口(即电源接口，1个正常使用，1个作为备用)，2个Button(Power Button和Reset Button，其中，Power Button用于控制系统上电和下电，Reset Button用于复位)，1个MicroUSB(用于BMC芯片的串口调试)，和1个RJ45网络管理接口(用于与外部系统建立连接，以使外部系统通过局域网连接对该存储扩展池化设备进行访问，以查看存储扩展池化设备详细信息，以及对该存储扩展池化设备进行外部管理控制)。

具体地，存储扩展池化设备的主板通过12个X16的MCIO连接器与12个Retimer插卡建立连接，然后12个Retimer插卡通过CDFP接口、12个CDFP线缆与多个主机端连接，进而存储扩展池化设备与主机端建立了12路通信连接。然后将每路通信连接分为2路，得到24路通信连接，将24路通信连接通过24个X8的MCIO连接器和Slimline线缆分别与24个X8NVMe SSD建立连接，进而实现24个X8 NVMe SSD硬盘扩展。进一步地，为了解决PCIe资源传输在CDFP线缆带来的损耗问题，在该存储扩展池化设备的每个Retimer插卡上分别部署一个Retimer芯片，利用Retimer芯片对CDFP线缆传输的PCIe资源进行恢复，进而保证了PCIe资源传输的准确。

此外，该存储扩展池化设备的主板上还部署BMC芯片和CPLD芯片，用于整个存储扩展池化设备的控制管理，图6示出了储扩展设备的控制信号硬件链路设计示意图，如下图6所示，CPLD芯片控制LED等的点亮或熄灭，CPLD芯片通过UART0接口连接到BMC芯片，并将Power Button(电源按钮)、Reset Button(重置按钮)、UID button(UID按钮)的状态传送给BMC，让BMC芯片做出对应的动作。BMC芯片通过USB接口连接到风扇板上的听音诊断模块，以通过听音诊断模块来获取风扇工作的状态。BMC芯片通过PWM/TACH接口发出的PWM信号连接到6个6056风扇上，通过调节PWM信号的占空比来调控6056风扇转速，而风扇发出TACH信号传送到BMC芯片，以使BMC芯片获取风扇的实际转速，进而根据风扇实际的转速来对风扇做进一步的控制。BMC芯片共发出7路I2C信号，分别连接风扇板、VGA接口、Retimer插卡上的FRU器件和传感器、主板上的传感器、PSU接口、主板上的FRU器件以及挂耳上的传感器，以实现对储存扩展池化设备的各部件的工作状态监控和管理。BMC芯片还发出一路UART信号到转换芯片，转换芯片将UART信号转换为USB信号后连接到设备后窗的MicroUSB接口，作为对外的Debug接口，用于BMC芯片串口调试；还有一路RGMI信号，连接到RJ45网络管理接口，以使外部系统通过RJ45网络管理接口对所述存储扩展池化设备进行管理。

在本实施例中，基于资源池化扩展的融合框架，提供了一种存储扩展池化设备，该存储扩展池化设备利用CDFP接口、CDFP线缆与I/O Fabric相连，建立与多个主机端的通信连接，进而多个主机通过I/O Fabric对存储扩展池化设备池进行访问，实现了存储扩展池化设备池的多主机端共享。该存储扩展池化设备实现将存储资源从主机端设计中解耦出来，将存储资源进行池化，进而实现存储资源独立扩展，这种能够实现存储资源独立扩展的存储扩展池化设备，更符合服务器当今的模块化和资源池化的趋势，降低了主机端的设计难度，进而便于服务器计算节点和存储资源的各自扩展和独立更新换代，可快速向市场推出，应用更灵活。此外，采用标准19英寸机箱，该存储扩展池化设备支持24X8 NVMe SSD或者48X4 NVMe SSD扩展的设备，进而该存储扩展池化设备的扩展性和通行性强；并在存储扩展池化设备中利用BMC芯片和CPLD芯片对整个设备进行控制和管理，并对外提供调试接口以及网络管理接口，以对存储扩展池化设备进行调试和通过外部系统对存储扩展池化设备进行访问和实现远程管理。

本申请实施例还提供了一种存储扩展池化系统，如图7所示，图7是本申请提供的一种存储扩展池化系统的结构示意图。所述系统包括前述任一实施例提供的存储扩展池化设备和多个主机端；

所述存储扩展池化设备通过CDFP线缆、I/O Fabric与所述多个主机端建立通信连接；

所述多个主机端分别向所述存储扩展池化设备发送PCIe资源，以使所述存储扩展池化设备对所述PCIe资源进行存储，所述多个主机端通过对所述存储扩展池化设备进行访问，获取所述存储扩展池化设备中的存储的PCIe资源，以实现存储扩展池化设备池的多主机端共享。

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。

尽管已描述了本申请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申请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。

以上对本申请所提供的一种存储扩展池化设备及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (11)

1.一种存储扩展池化设备，其特征在于，包括：主板、多个带有CDFP接口的Retimer插卡、多个NVMe SSD硬盘、多个硬盘背板，所述主板上部署有多个第一MCIO连接器和多个第二MCIO连接器；

所述主板通过所述多个第一MCIO连接器分别与所述多个Retimer插卡建立连接，所述多个Retimer插卡通过CDFP接口、多条CDFP线缆、I/O Fabric分别与多个主机端建立通信连接，以实现所述主板与所述多个主机端之间的PCIe资源交互；

所述主板通过所述多个第二MCIO连接器、多条Slimline线缆和所述多个硬盘背板与所述多个NVMe SSD硬盘建立通信连接，以实现所述主板与所述多个NVMe SSD硬盘之间的PCIe资源交互。

2.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述多个Retimer插卡上还分别部署有多个Retimer芯片，所述多个Retimer芯片用于对所述多个主机端分别通过CDFP线缆传输的PCIe资源进行恢复。

3.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备支持24个X8 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为2路，以得到24路通信连接，分别将所述24路通信连接与X8 NVMe SSD硬盘连接，以实现24个X8 NVMe SSD硬盘扩展。

4.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备支持48个X4 NVMe SSD硬盘扩展，包括：

所述主板与所述主机端建立12路通信连接，将所述每路通信连接分为4路，以得到48路通信连接，分别将所述48路通信连接与X4 NVMe SSD硬盘连接，以实现48个X4 NVMe SSD硬盘扩展。

5.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述主板上还部署有CPLD芯片和BMC芯片，所述存储扩展池化设备上还设置有以下至少一种元件：LED灯、电源按钮、重置按钮，UID按钮；

所述CPLD芯片用于对所述LED灯进行控制；

所述CPLD芯片通过UART0接口与所述BMC芯片连接，将所述电源按钮、所述重置按钮和所述UID按钮状态反馈给所述BMC芯片，以使所述BMC芯片实现相应的控制。

6.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备还包括风扇板；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过USB接口连接到所述风扇板的听音诊断模块，以获取风扇的工作状态。

7.根据权利要求6所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备还包括多个风扇；所述主板上还部署有BMC芯片；

所述BMC芯片通过PWM/TACH接口与所述多个风扇分别连接，所述BMC芯片发出PWM信号分别对所述多个风扇的转速进行控制，并接收所述多个风扇分别发出TACH信号。

8.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备上还部署有BMC芯片、PSU接口、VGA接口、传感器、FRU器件、风扇板和挂耳；所述多个Retimer插卡上分别部署有多个FRU器件和多个传感器，所述挂耳上部署有传感器；

所述BMC芯片通过7个I2C接口，分别与所述风扇板、所述VGA接口、所述插卡上的FRU器件和传感器、所述主板上的传感器、所述PSU接口、主板上的FRU器件以及挂耳上的传感器连接。

9.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备上还部署有MicroUSB接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过UART1接口和转换芯片连接，所述转换芯片将所述BMC芯片发出的UART信号转换为USB信号，并连接到MicroUSB接口，所述MicroUSB接口用于BMC芯片串口调试。

10.根据权利要求1所述的存储扩展池化设备，其特征在于，所述存储扩展池化设备上还部署有RJ45网络管理接口和BMC芯片；

所述BMC芯片通过RGMI接口连接至所述RJ45网络管理接口，所述RJ45网络管理接口用于与外部系统建立连接，以使所述外部系统通过RJ45网络管理接口对所述存储扩展池化设备进行管理。

11.一种存储扩展池化系统，其特征在于，所述存储扩展池化系统包括：如权利要求1至10中任一项所述的存储扩展池化设备和多个主机端；

所述存储扩展池化设备通过CDFP线缆、I/O Fabric与所述多个主机端建立通信连接；

所述多个主机端分别向所述存储扩展池化设备发送PCIe资源，以使所述存储扩展池化设备对所述PCIe资源进行存储，所述多个主机端通过对所述存储扩展池化设备进行访问，获取所述存储扩展池化设备中的存储的PCIe资源，以实现存储扩展池化设备池的多主机端共享。

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