CN1825464A - 磁盘设备 - Google Patents

Abstract

一种磁盘设备包括：机箱，磁盘驱动，该磁盘驱动的接线板以及冷却该磁盘驱动的吹风机。该磁盘驱动安置在机箱的高度和深度方向。该磁盘驱动彼此以预定距离间隔并且固定于该接线板，以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面。该磁盘设备进一步包括提供从该机箱同时拔出该磁盘驱动、该接线板和该吹风机的多个抽屉单元。

Description

磁盘设备

技术领域

本发明涉及磁盘设备，并且特别涉及安装有多个磁盘驱动的磁盘设备。

背景技术

高性能计算机系统通常具有主机系统例如CPU以及次级存储设备例如磁盘。主机系统在需要的时候从次级存储设备读取必要的数据并将数据写入。除了磁盘，次级存储设备包括具有非易失性存储介质的磁盘设备，它是随机存取的，例如光盘。

近来有这样的趋势，磁盘设备的存储量在增长，其安装了大量的小的磁盘驱动(下文中简称为“驱动”)，并且对进一步升级，小型化以及增加存储量的需求已经成为迫切的需要。即，对高封装密度的需求增加了。响应该需求，磁盘设备已采用具有三维地安排在机箱中的多个驱动。更具体地说，其中驱动被安排在机箱中深度(Y)方向的驱动的列被安排在高度(Z)和宽度(X)方向。

然而，当安装在该磁盘设备中的驱动出现故障时，必须以正常的驱动来替换故障的驱动。为了给这种突发事件作准备，通常该磁盘设备在相邻的驱动列之间具有间隔。这会限制寻求更好的驱动封装密度。近来已经提出了能够在机箱的外部执行驱动的替换的磁盘设备。例如，日本公开专利申请08-137631的第0011到0022段和图1，以及日本公开专利申请07-6004的第0019-0033段和图4公开了相关技术。

在JP08-137631公开的磁盘设备中，多个插槽安排在高度(Z)方向，其中每个插槽分别具有深度(Y)和高度(Z)方向的两个驱动。这些插槽适于从磁盘设备的机箱抽出。当安装在磁盘设备中的驱动出现故障时，由操作员以下面的方式进行通常的修复：抽出包括故障驱动的插槽，在机箱外部用正常驱动替换故障驱动，并将插槽重新装入机箱中的原始位置。假设在将插槽从机箱抽出时，这个磁盘设备的其他正常磁盘可以继续工作。

另一方面，JP07-6004中公开的磁盘设备，两个驱动列安排在宽度(X)方向，其中每个驱动列在深度(Y)方向具有五或六个驱动。而且，磁盘设备在其高度(Z)方向具有多个板，该板具有电子卡(适配设备)。这些盘适于从磁盘设备的机箱抽出。在安装于磁盘设备中的驱动故障的情况下，在机箱外部进行驱动的替换是可能的。

然而，JP08-137631公开的磁盘驱动存在这样的缺陷，当插槽抽出时，由于驱动和风扇之间的不合适的长距离而导致风扇所提供的冷却效率降低。而且，周围的空气通过用于抽出插槽的机箱开口流入该插槽，从而扰乱了冷却空气流。这意味着在插槽被抽出时这个磁盘设备不能给驱动提供足够的冷却。由于这个磁盘设备并没有在宽度(X)方向提供封装多个驱动，因此很难增加其存储容量。

JP07-6004公开的磁盘设备，其中不仅两个驱动列以电子卡(适配设备)的板的宽度间隔，而且其板面和驱动的旋转面是彼此平行安置的，不可避免地在宽度(X)方向具有低封装密度。

发明内容

本发明寻求解决上述问题并提供一种能够实现驱动的高封装密度的磁盘设备。

另外，本发明寻求提供一种能够在替换驱动期间冷却运行的驱动的磁盘设备。

本发明的一个方面在于提供一种磁盘设备，该磁盘设备包括机箱，磁盘驱动，磁盘驱动的接线板和冷却磁盘驱动的吹风机。该磁盘驱动安排在机箱中的高度和深度方向。磁盘驱动彼此以预定距离间隔并且固定于接线板以使每个磁盘驱动的旋转面垂直于接线板的板面。该磁盘设备进一步包括提供从机箱同时抽取磁盘驱动、接线板和吹风机的抽屉。

因为上述的磁盘设备允许同时拔出磁盘设备，接线板和吹风机，所以在替换故障的驱动时并行地为正常驱动和接线板提供足够的冷却是可能的。而且，由于磁盘驱动是固定在接线板上，使得每个磁盘驱动的旋转的磁盘面垂直于接线板的板面，这可以提高磁盘的封装密度。

优选而非必需的，磁盘设备包括机箱，每个都具有安排在机箱中的深度方向的磁盘驱动的多个驱动列，以及磁盘驱动列的接线板。驱动列在机箱的高度和宽度方向上以预定距离彼此间隔。每个接线板放置在宽度方向上彼此相邻的两个驱动列之间以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面，并且接线板的两面都具有磁盘驱动的连接面。该磁盘设备进一步包括抽屉单元，每个抽屉单元提供从机箱上同时抽取接线板和至少两个驱动列。由于与抽屉单元只抽取一个驱动列的磁盘驱动相比，该抽屉单元所需的空间大小可以减小，所以能够增加磁盘的封装密度。

可以但并非必需的，磁盘设备包括机箱，每个都具有安排在机箱的深度方向的磁盘驱动的驱动列，磁盘驱动列的接线板以及冷却磁盘驱动的吹风机。驱动列在机箱上的高度和宽度方向上以预定距离彼此间隔。每个接线板放置在宽度方向上彼此相邻的两个驱动列之间，以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面，并且接线板的两面都具有磁盘驱动的连接面。该磁盘设备进一步包括抽屉单元，每个抽屉单元提供从机箱上同时抽取接线板、至少两个驱动列和该吹风机。

附图说明

图1是说明根据本发明的磁盘设备的前视图；

图2是说明根据本发明的磁盘设备的后视图；

图3是显示磁盘控制器和磁盘阵列单元的方块图；

图4是说明通道适配器的方块图；

图5是说明磁盘适配器的方块图；

图6是说明磁盘阵列单元内部的透视图；

图7是说明从图6的X方向的右侧所看到的接线板的示意图；

图8是显示接线板的电路图；

图9是显示磁盘阵列单元的抽屉的透视图；

图10是说明驱动安装的示意图；

图11是显示拔出抽屉时磁盘阵列单元内部的透视图；

图12是显示磁盘设备的磁盘阵列单元内部的透视图；

图13是显示拔出抽屉时图12中的磁盘阵列单元的透视图；

图14是显示磁盘设备的磁盘阵列单元内部的透视图；

图15是显示磁盘设备的磁盘阵列单元内部的透视图；

图16是显示磁盘设备的磁盘阵列单元的截面图；

图17是显示磁盘设备的磁盘阵列单元的透视图；

图18是显示2.5英寸驱动的透视图；

图19是显示磁盘设备的磁盘阵列单元的截面图；

图20是显示磁盘设备的磁盘阵列单元的透视图。

具体实施方式

现在参照附图详细描述本发明的实施例。

a.第一实施例

如图1所示，磁盘设备1包括磁盘控制器3，磁盘阵列单元4和机箱2中的两个电源5a和5b。X，Y和Z分别表示与机箱2的宽度、深度和高度相应的方向。例如，机箱2是19英寸的支架等。

以下要描述的磁盘控制器3控制磁盘阵列单元4。

磁盘阵列单元4邻近Z方向的磁盘控制器3向上放置，它具有X方向上的四个抽屉(抽屉单元)6a，6b，6c和6d。这些抽屉6a，6b，6c和6d中的每一个都能够在Y方向拔出。抽屉6a经通道7a和7b电连接于磁盘控制器3。类似地，抽屉6b，6c和6d分别经通道7c和7d，通道7e和7f以及通道7g和7h电连接于磁盘控制器3。通道7a到7h中每一个通道都具有足够的额外长度以使抽屉6a到6d中的每一个都能够顺利地拔出。

电源5a和5b在X方向上并排放置，并且邻近Z方向上的磁盘控制器3向下放置。如图2所示，电源5a和5b中的每一个电源都经由多个电源电缆电连接于抽屉6a到6d。这些电源电缆也具有足够的额外长度以使抽屉6a到6d拔出而无不利的影响。以这种方式，由电源5a和5b之一为抽屉6a到6d的每一个抽屉供电。更具体地说，抽屉6a的连接器8a电连接于电源5b的连接器9b，同时抽屉6a的连接器8b电连接于电源5a的连接器9a。这个安排使得从电源5a和5b之一能够向抽屉6a提供可靠的电源。就此而言，不供电的电源的这些电源之一作为后备。另一种可能性是两个电源5a和5b都向抽屉6a供电，并且为各自的磁盘驱动进行选择，这将在后面描述。电源5a和5b经由电源连接器10a和10b电连接至主电源。

如图3所示，磁盘控制器3具有通道适配器11a和11b，高速缓存12a和12b以及磁盘适配器13a和13b。

高速缓存12a和12b用于暂时地存储数据。

以下将描述通道适配器11a和11b的具体结构以及磁盘适配器13a和13b的具体结构。

通道适配器11a，高速缓存12a以及磁盘适配器13a电连接于互联网14a和14b。而且，通道适配器11a经由通道15a，15b，15c和15d连接于主机系统，例如CPU(未示出)。

类似地，通道适配器11b，高速缓存12b以及磁盘适配器13b都电连接于互联网14a和14b。而且，通道11b经由通道16a，16b，16c和16d连接于主机系统，例如CPU(未示出)。

现在描述磁盘阵列单元4的基本结构，所述磁盘阵列单元4电连接于磁盘控制器3。作为磁盘阵列单元4的一部分的抽屉6a具有包括多个磁盘驱动(下文称为“驱动”)的磁盘阵列17a和进行这些驱动的转换的开关18a和19a，以将它们连接于两个输入/输出端口。属于磁盘阵列17的驱动是具有两个输入/输出端口的驱动，例如纤维管路标准(Fibre Channel standard)和串行附加SCSI(SAS)标准的驱动。类似地，抽屉6b具有磁盘阵列17b和开关18b和19b，抽屉6c具有磁盘阵列17c和开关18c和19c，而抽屉6d具有磁盘阵列17d和开关18d和19d。

就此而言，当具有一个输入/输出端口的串行ATA(SATA)标准的驱动用于每个驱动时，可以通过连接每个驱动的端口选择器来建立图3所示的磁盘阵列单元4，从而配置两端口的驱动。在这种情况下，可以使用开关18a到18d和19a到19d的端口倍增器。而且，当使用SAS标准的驱动建立磁盘阵列单元4时，可以使用开关18a到18d和19a到19d的扩展器。此外，当使用与纤维管路仲裁循环(FC-AL)相关的双循环建立磁盘阵列单元4时，可以使用开关18a到18d和19a到19d的环路开关。

以下描述上述的磁盘阵列单元4和磁盘控制器3之间的电连接。磁盘控制器3的磁盘适配器13a经由磁盘通道20a和开关18a电连接于磁盘阵列17a。磁盘适配器13a经由磁盘通道20b和开关18b电连接于磁盘阵列17b。磁盘适配器13a也经由磁盘通道20c和开关18c电连接于磁盘阵列17c。另外，磁盘适配器13a经由磁盘通道20d和开关18d电连接于磁盘阵列17d。

同样地，磁盘适配器13b经由磁盘通道21a和开关19a电连接于磁盘阵列17a。磁盘适配器13b经由磁盘通道21b和开关19b电连接于磁盘阵列17b。磁盘适配器13b也经由磁盘通道21c和开关19c电连接于磁盘阵列17c。另外，磁盘适配器13b经由磁盘通道21d和开关19d电连接于磁盘阵列17d。

通道适配器11a和11b以及磁盘适配器13a和13b都电连接于服务处理器22。服务处理器22具有诸如将信息输入磁盘控制器3并监视磁盘设备1的操作的功能。

如图4所示，通道适配器11a包括主机通道接口23，高速缓存接口24，网络接口25，处理器26，本地存储器27和处理器外设控制单元28。

主机通道接口23提供将通道适配器11a连接于通道15a到15d的接口。这个主机通道接口23在通道15a到15d上的数据传输协议和磁盘控制器3的数据传输协议之间进行转换。

高速缓存接口24提供将通道适配器11a连接于互联网14a和14b的接口。信号线29电连接高速缓存接口24和主机通道接口23。

网络接口25提供将通道适配器11a连接于服务处理器22的接口。

处理器26控制主机系统(未示出)和高速缓存12a之间的数据传输。

本地存储器27存储处理器26进行存取的表以及需要处理器26执行的软件。在这一点上，表格的设置和更新是通过服务处理器22执行的。

处理器外设控制单元28提供在主机通道接口23、高速缓存接口24、网络接口25、处理器26和本地存储器27中的电连接。

另一方面，就通道适配器11b而言，主机通道接口23电连接于通道16a到16d，这是与图4所示的通道适配器11a的一点不同。由于通道适配器11a和11d除了这点不同外都是相同的，所以不再重复描述。

如图5所示，磁盘适配器13a包括高速缓存24，磁盘通道接口31，网络接口25，处理器26A，本地存储器27和处理器外设控制单元28A。由于除了处理器26A、磁盘通道接口31和处理器外设控制单元28A外，磁盘适配器13a的配置与通道适配器11a的配置是相同的，所以不再重复描述，相同的元件给于相同的附图标记。

处理器26A控制高速缓存12a和磁盘阵列17a到17d之间的数据传输。

磁盘通道接口31提供将磁盘适配器13a连接于磁盘通道20a到20d的接口。这个磁盘通道接口31在磁盘通道20a到20d上的数据传输协议，例如FCP-SCSI和磁盘控制器3的数据传输协议之间进行转换。信号线32电连接该磁盘通道接口31和高速缓存接口24。

处理器外设控制单元28A提供在高速缓存接口24、磁盘通道接口31、网络接口25、处理器26A和本地存储器27中的电连接。

就通道适配器13b而言，磁盘通道接口31电连接于磁盘通道21a到21d，这是与磁盘适配器13a的一点不同。由于磁盘适配器13b与图5所示的磁盘适配器13a除了这点不同外都是相同的，所以不再重复描述。

尽管已作为示例进行了上面的描述，磁盘控制器3具有通道适配器11a和11b以及磁盘适配器13a和13b，另一种可能是选择其他的配置。例如，可以采用不仅能够替换通道适配器11a和11b而且能够替换磁盘适配器13a和13b的一种控制单元。也可以提供独立的处理器来替与换通道适配器11a和11b分开的处理器26以及与磁盘适配器13a和13b分开的处理器26A。在这种情况下，这个独立处理器经开关电连接于主机通道接口23、高速缓存接口24、网络接口25和磁盘通道接口31。

以下参照图4描述磁盘阵列单元4的结构。作为磁盘阵列单元4的一部分的抽屉6a除了磁盘阵列17a位还具有接线板38a和风扇39a。类似地，抽屉6b除了磁盘阵列17b外还具有接线板38b和风扇39b。而且，抽屉6c除了磁盘阵列17c外还具有接线板38c和风扇39c。此外，抽屉6d除了磁盘阵列17d外还具有接线板38d和风扇39d。虽然在图6中没有示出，但是这些抽屉6a到6d的每一个都具有抽屉框架以及固定于这个抽屉框架上的侧面板和上面板。下面将描述其细节。

每一个磁盘阵列17a到17d都具有在机箱2的Y和Z方向以预定距离间隔排列的多个驱动。这些驱动连接于接线板38a到38d，以使它们的旋转磁盘面垂直于接线板38a到38d的板面。在本实施例中，属于每个磁盘阵列17a到17d的八个驱动配置为在Y方向上四个驱动以及在Z方向上两排，而旋转的磁盘面是水平平面。换句话说，每个磁盘阵列17a到17d都具有在Z方向两排驱动列，每列包括四个Y方向四个驱动。磁盘阵列单元4整体上具有在X方向四列驱动。

在属于磁盘阵列17a到17d(抽屉6a到6d)的驱动中，数据冗余结构，即独立磁盘的冗余阵列(RAID)的逻辑组是通过组合属于不同抽屉的驱动建立的。例如，RAID1是通过组合属于抽屉6a的驱动和属于抽屉6b的驱动配置的。在磁盘设备1中，属于抽屉6a的多个驱动被指定为存储数据的驱动，而属于抽屉6b的多个驱动用于作为冗余驱动(后备驱动)，它们是存储数据的驱动的相对驱动。并且磁盘驱动1执行存储数据的驱动和冗余驱动之间的数据的并行存储。以这种方式，当存储数据的驱动出现故障时，磁盘设备1访问冗余驱动并且读取与存储在存储数据的驱动中相同的数据(冗余信息)。

根据本实施例磁盘设备1所采用的RAID方法不限于RAID1(级别1)。另一种可能是采用RAID5(级别5)。在这种情况下，RAID5是通过组合属于抽屉6a，6b，6c和6d的驱动配置的。RAID5(级别5)的磁盘设备形成具有N+1(N≥2)个驱动的一个逻辑组。当主机系统请求写入数据块时，该磁盘设备将数据块存储在N+1个驱动的一个驱动中，并响应之后的请求将另一个数据块存储在另一个驱动中。这允许在形成逻辑组的N+1个驱动之间分散地分配纠错码。这样，当任何一个驱动出现故障时，RAID5的磁盘设备能够基于从属于故障的驱动所属的相同逻辑组的另一个驱动中读取的数据来再生故障的驱动所存储的数据或者纠错码(例如奇偶数据)。

安置接线板38a到38d以使每个接线板的驱动的连接面(磁盘驱动的连接面)朝向机箱2的X方向(图6中的右方向)。如下所述，接线板38a到38d的每一个都具有为属于磁盘阵列17a到17d的驱动接线用的信号线和电源线。例如，接线板38a具有图3所示的信号线，电源线，开关18a和19a以及所有为属于磁盘阵列17a的驱动实施的其他电元件。

风扇(吹风机)39a到39d安置在抽屉6a到6d的后面板上。这些风扇39a到39d在机箱2的Y方向从前到后送风以冷却磁盘阵列17a到17d等。抽屉6a到6d每个都具有前面板40。前面板40具有三个带有过滤器41的通风装置。虽然在图6中没有示出，但是前面板40具有发光二极管(LED)阵列以便显示驱动的状态。

接线板38a到38d每个都具有连接磁盘阵列17a到17d和磁盘控制器3的连接端口。更具体地说，接线板38a具有连接端口42和43，通过该端口磁盘阵列17a和磁盘控制器3通过通道7a和7b连接(参见图1)。这些连接端口42和43都暴露在前面板40的端部(图6中的最左侧)。

接下来，参照图7描述装配在接线板38a到38d上的部件。选择接线板38a作为例子进行描述。如图7所示，开关18a和19a，电源监视器48，开关50和51，插孔52a，52b，52c，52d，52e，52f，52g和52h以及发光二极管53a，53b，53c，53d，53e，53f，53g和53h都装配在接线板38a上。

开关18a不仅提供磁盘阵列17a(参见图3)和连接端口42之间的转换，而且将从这些驱动接收的信号作为监视它们状态的结果发送至连接端口42。开关18a提供电源5a和5b(参见图1)的两条线的转换，以下将详细描述。就此而言，电源5a经连接器8b给接线板38a供电，而电源5b经连接器8a给接线板38a供电。

开关19a控制连接端口43的输入和输出信号，这是与开关18a的唯一不同。由于除了这点不同，开关19a与开关18a基本上一样地运行，所以不再详细描述。

电源监视器(开关控制单元)48监控电源5a和5b的两条线路并且控制开关50和51，从而为驱动提供正常的电源。

开关50和51提供连接于连接器8a的电源5b(参见图1)和连接于连接器8b的电源5a之间的电源转换。

插孔52a到52h与属于磁盘阵列17a的驱动紧密配合，不仅提供信号的输入和输出，而且提供电源。在每个插孔52a到52h的两个下侧，用于插入驱动导轨的两个断路器被切断。例如，在插孔52g下面切断断路器56a和56b。

电连接于插孔52a到52h的发光二极管53a到53h显示与这些插孔52a到52h紧密配合的驱动的运行状态。

连接器54和55放置在接线板38a的端部，朝向Y方向(图7中的左侧)。放置在前面板40的发光二极管连接于这些连接器54和55，如下面所述的。

六个孔57开口在接线板38a的外围，在四个拐角以及上、下的中间位置。提供这些孔57用于将接线板38a固定在下面所述的抽屉6a的抽屉框架。

接下来，参照图8描述装配在接线板38a的部件的接线。在图8中，接线连接的描述仅限于正级电源一侧，并且省略了负极电源一侧的描述。通道由线条象征性地表示，即使它实际上是由多条接线组成的。

电源线58和59，电源线60和61以及信号线62，63和64都是连接在接线板38a的主线。

电源线58和59连接于连接器8a，而电源线60和61连接于连接器8b。

电源线58和60经开关50和51连接具有插孔52a到52h的连接器8a和8b，为插孔52a到52h供电以启动这些驱动。

电源线59和61负责为部件供电，除了驱动，例如风扇39a(参见图6)和开关18a和19a之外。需要补充一些说明：在图8中省略了电源线59和61的中间部分。

通过电源线58和60连接于连接器8a和8b的电源监视器48监视通过这些电源线58和60施加的电压，从而控制开关50和51。这样，即使连接于连接器8a和8b之一的电源5a和5b(参见图1)之一个出现故障，也可以将正常的电源，电源5a和5b之一连接到这些驱动。就此而言，图8显示了电源50和51都是正常的示例情况。在这种情况下，电源5b经由连接器8a给插孔52a到52d供电，而电源5a经由连接器8b给插孔52e到52h供电。当电源5a和5b之一出现故障时，这些电源5a和5b的一个正常电源将提供电源。

信号线62连接开关18a和插孔52a到52h。类似地，信号线63连接开关19a和插孔52a到52h。连接器54和55以及连接端口42和43分别连接于开关18a和19a。这样，由发光二极管53a到53h显示的、表示驱动的状态的信息被发送到开关18a和19a，接着发送给连接到开关18a和19a的连接器54和55。因此，连接于连接器54和55的发光二极管能够显示与发光二极管53a到53h显示的相同信息。

信号线64连接开关18a和19a与电源监视器48。这个连接允许电源监视器48经连接端口42和43，开关18a和19a以及信号线64接收由磁盘控制器3产生的命令。这样，另一个可能是电源监视器48基于磁盘控制器3所产生的命令控制开关50和51以转换电源5a和5b。

下面参照图9描述磁盘阵列单元4的抽屉6a到6d。以下是示例性地叙述抽屉6a。

当抽屉6a从机箱2拔出时，抽屉6a适于在支架底座69上的支架轨道70和71上滑动并且停在预定的位置。橡皮隔振器72放置在抽屉6a的下面位置中的抽屉底部200上，以便在拔出抽屉6时防止振动。

如图9所示，发光二极管阵列73和74都放置在抽屉6a的前面板40上。具有在水平方向排列的四个发光二极管的发光二极管阵列73显示与接线板38a上的发光二极管53a-53d显示的相同信息(参见图7)。类似地，具有在水平方向排列的四个发光二极管的发光二极管阵列74显示与接线板38a上的发光二极管53e-53h显示的相同信息(参见图7)。

抽屉6a具有固定侧面板66和上面板67和68的抽屉框架65。

利用位于它们之间的磁盘阵列17a，侧面板(导引构件)66被固定在抽屉框架65的表面上(图9的右侧)，所述抽屉框架65面对着接线板38a的板面(参见图6)。

上面板(导引构件)67和68被固定在抽屉框架65的表面上(图9的上侧)，所述抽屉框架65紧靠着接线板38a的板面(参见图6)。

侧面板66和上面板67和68使风扇39a提供的空气被导向到磁盘阵列17a(参见图6)。

在侧面板66中打开驱动窗口75a，75b，75c，75d，75e，75f，75g和75h以及发光二极管窗口76a，76b，76c，76d，76e，76f，76g和76h。

这样放置驱动窗口75a到75h以使它们对应于属于磁盘阵列17a的八个驱动(参见图6)。如下所述的，八个驱动通过驱动窗口75a到75h插入并且与接线板38a上的插孔52a到52h(参见图7)紧密配合。

这样放置发光二极管窗口76a到76h以使其对应于在接线板38a上的八个发光二极管53a到53h(参见图7)。为发光窗口76a到76h提供透镜以提高可见度。就此而言，接线板38a上的发光二极管53a到53h(参见图7)和侧面板66上的发光二极管窗口76a到76h以磁盘阵列17a的宽度间隔(参见图6)。然而，光纤的引入使得能够由发光二极管53a到53h(参见图7)发出的光穿透发光窗口76a到76h。

以下参照图10描述如何在抽屉6a中安装驱动。如图10所示，在第一端部分(图10的左侧)插入到接线板38a(参见图7)上的每个插孔两侧、在插孔52a到52h下面提供的断口(例如断口56a和56b)中时，驱动导轨77a和77b被固定在抽屉框架65上(参见图9)。同时，第二端部分(图10的右侧)被插入到在侧面板66中的驱动窗口75a到75h(参见图9)。这样，如果驱动78被插入到例如驱动窗口75a(参见图9)中，那么这个驱动78由驱动导轨77a和77b导向，从而紧密配合接线板38a上的插孔52a(参见图7)。

光纤79位于驱动导轨77a上。这个光纤79将接线板38a上的(参见图7)发光二极管53a到53h发出的光传送到发光二极管窗口76a到76h(参见图9)。就此而言，光纤79具有足够的数值孔径，使得由发光二极管53a到53h(参见图7)发出的光穿透发光二极管窗口76a到76h(参见图9)。

下面根据本实施例并参照图11描述如何从磁盘设备1的机箱2拔出磁盘阵列单元4的抽屉6a到6d。在图11中，从机箱2拔出抽屉6c作为例子。例如当属于磁盘阵列17c的磁盘中出现故障时，拔出抽屉6c以便替换故障的驱动。磁盘阵列17c，接线板38c和风扇39c同时与抽屉6c一起拔出。

这时，连接该连接端口42和43与磁盘控制器3的通道7e和7f保持电连接有效。而且，连接该接线板38a上的连接器8a和8b(参见图8)与电源5a和5b的两条电源电缆(参见图2)也保持电连接有效。因此，电源提供给磁盘阵列17c，风扇39d等。这样，属于磁盘阵列17的、正常的而不需要替换的驱动能够以风扇39d提供的冷风继续正常地运行。此外，除冷却这些驱动之外，该风还冷却接线板38c上的电元件。因为抽屉6c在其右侧具有侧面板66(参见图9)，这在图11中没有描述，在其顶部具有上面板67和68(参见图9)和在其下部具有抽屉底座200以及接线板38c，所以能够有效地将风扇39c提供的风导向这些驱动。

抽屉6c能够通过侧面板66(参见图9)中的发光二极管窗口76a到76h显示属于磁盘阵列17c的驱动的状态。就此而言，在抽屉6c从机箱2(参见图1)拔出之前，磁盘设备1能够通过前面板40上的发光二极管阵列到73和74(参见图9)显示属于磁盘阵列17c的驱动的状态。

因为属于磁盘阵列17c的每个驱动的旋转面是在水平面并且接线板38c的板面是垂直放置的，所以能够密集地安排插孔52a到52h(参见图7)，为抽屉6c中的接线板38c上的每个驱动提供连接。因此，磁盘设备1能够紧密地封装这些驱动。此外，抽屉6c的接线板38c的板面适合于在与机箱2中的YZ平面平行的垂直平面中。与接线板的板面在水平平面的抽屉相比，这可以降低在抽屉6c被拔出时落下外界物质而导致短路的可能性。

另外，通过组合属于不同抽屉的驱动来建立磁盘阵列单元4的RAID组。假如当拔出抽屉6c时，在通道7e或7f(参见图1)或者电源电缆(参见图2)中出现断开的情况，可以使用例如在抽屉6a中的冗余驱动。因此，可以提高磁盘设备1的可靠性。

虽然已经参照具体实施例详细描述了本发明，但是对本领域的技术人员是显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出多种变化和修改。例如，另一种可能是磁盘设备使用一次能够抽取出两列驱动的抽屉。下面将描述多种变化，称为第二到第六实施例。

b.第二实施例

参照图12和13描述根据第二实施例的磁盘设备。根据第二实施例的磁盘设备具有与图1所示的第一实施例相同的结构，除了磁盘阵列单元外。以下描述仅限于与第一实施例的不同之处。

如图12所示，磁盘阵列单元80具有抽屉81和82。抽屉81作为图6所示的抽屉6a和6b的组合。类似地，抽屉82作为抽屉6c和6d的组合。

抽屉81具有接线板83，磁盘阵列84和85，前面板86和风扇87。

接线板83是类似图7所示的接线板38a和38b的集成，可以通过粘合这两个接线板38a和38b以使它们的驱动的连接面看上去是互相向外的而得到。应该注意，一个接线板具有这样的元件布局：该接线板与相对YZ平面的图7所示的接线板38a是平面对称的。就此而言，这两个接线板以预定距离间隔是可能的。接线板83放置在X方向的抽屉81的中间。

相邻磁盘阵列84和85固定于接线板83的右和左表面。在图12所示的例子中，属于磁盘阵列84和85的多个驱动被安排在Y方向四行和Z方向四排。换句话说，磁盘阵列84和85每个都具有Z方向四列的驱动，每列具有Y方向的四个驱动。磁盘阵列单元80整体上具有X方向的四列的驱动。就此而言，磁盘阵列84和85分别对应图6所示的磁盘阵列17a和17b。

前面板86作为图6所示的两个前面板40的集成、在X方向上组合。在前面板86提供连接两个磁盘阵列84和85到磁盘控制器3的连接端口。

风扇87是类似图6所示的风扇39a和39b的组合。风扇87具有连接两个磁盘阵列84和85到电源5a和5b的连接器(未示出)。

抽屉82具有接线板88，磁盘阵列89和90，前面板91和风扇92。由于接线板88，磁盘阵列89和90，前面板91和风扇92分别与接线板83，磁盘阵列84和85，前面板86和风扇87相同，所以省略其描述。

如图13所示，从机箱2拔出抽屉81。在抽屉81中，磁盘阵列84和85放置在接线板83的两侧。因此，如果只从机箱2拔出抽屉81，可以替换属于磁盘阵列84和85的驱动。即使在属于磁盘阵列84和85的驱动中出现故障，也可以通过从机箱2一次拔出抽屉来进行替换。

第二实施例允许在具有抽屉的机箱2一次拔出X方向的两个磁盘阵列，与每个抽屉只包括一个磁盘阵列的磁盘设备相比，能够减少抽屉和抽屉框架的体积。因此，根据第二实施例的磁盘设备能够提高封装密度。

c.第三实施例

参照图14描述根据第三实施例的磁盘设备。根据第三实施例的磁盘设备具有与第二实施例相同的结构，除了磁盘阵列单元具有电源外。下面的描述限于与第二实施例的不同之处。

如图14所示，磁盘阵列单元100具有抽屉101和102。在图14中，从机箱2拔出抽屉101作为例子。除了图13中所示的抽屉81的构件外，抽屉101还具有中间面板103和电源104及105。

例如具有与前面板86相同结构的中间面板103放置在这样的位置：中间面板103面对前面板86，接线板83位于它们之间。中间面板103具有多个连接端口，风扇87与电源104及105通过所述连接端口连接到接线板83。

电源104和105放置在中间面板103后面在X方向上间隔的两个位置，并在Y方向延伸。这些电源104和105是图1所示的电源5a和5b的相对应电源。靠近Y方向的电源104和105放置的风扇87不仅冷却磁盘阵列84和85，而且冷却电源104和105。

抽屉102除了具有图13所示的抽屉82的构件外，还具有中间面板106与电源107和108。由于中间面板106与电源107和108分别与中间面板103与电源104和105相同，所以与这些元件相应的描述不再重复。

由于根据第三实施例的磁盘设备1具有安装电源104，105，107和108的磁盘阵列单元100，所以没有必要获得空间用于在机箱2上的磁盘阵列单元100的排之外的其他排安装电源。这减小了机箱2在Z方向的高度尺寸。因此，能够整体上减小磁盘设备的体积，这又有利于提高封装密度。此外，可以通过共享风扇以便同时冷却电源和驱动来减少元件数量。

d.第四实施例

参照图15描述根据第四实施例的磁盘设备。根据第四实施例的磁盘设备具有与图1所示的第一实施例相同的结构，除了磁盘阵列单元的结构外。以下描述限于与第一实施例的不同之处。

如图15所示，磁盘阵列单元110具有抽屉111和112。抽屉111作为图6所示的抽屉6b和6d。类似地，抽屉112作为图6所示的抽屉6a和6c。在磁盘阵列单元110中，抽屉111适于从机箱2向前拔出，而相反，抽屉112适于从机箱2向后拔出。然而，磁盘阵列113是图6所示的磁盘阵列17a的相应磁盘阵列，属于抽屉112，而另一方面磁盘阵列114是磁盘阵列17b的相应磁盘阵列，属于抽屉111。类似地，磁盘阵列115是图6所示的磁盘阵列17c的相应磁盘阵列，属于抽屉112，而磁盘阵列116是图6所示的磁盘阵列17d的相应磁盘阵列，属于抽屉111。

抽屉111和112分别具有前面板117和118。前面板117比作图6所示的磁盘阵列单元4的具有两个前面板40的面板和两个风扇39a，如图15所示安排在X方向上。前面板118类似于前面板117。这样，前面板117和118之一作为后面板。

磁盘阵列113和115分别固定于两个接线板119和120，邻接于前面板118上并且彼此以预定距离间隔。类似地，磁盘阵列114和116分别固定于两个接线板121和122，邻接于前面板117上并且彼此以预定距离间隔。这样放置一对接线板119和120以使它们的驱动的连接面看上去是相反方向的。一对接线板121和122也是这样。例如，调整接线板119和120之间的距离与接线板121和122之间的距离相同。它不少于包括磁盘阵列114的宽度和接线板121的厚度的长度或者包括磁盘阵列115的宽度和接线板120的厚度的长度。

由于从机箱2只拔出抽屉111时未拔出前面板118，所以在前面板117(用于接线板121和122)提供电源的连接器123。类似地，在前面板118(用于接线板119和120)提供连接器(未示出)。

当抽屉111和112放入机箱2时，上述的磁盘阵列单元110比作这样的单元，其中图6所示的磁盘阵列单元4的抽屉6b和6d在Y方向是反向的。由于可以调节每个抽屉的冷却驱动的风向，所以可以根据磁盘设备所使用的空气调节条件选择方向。

根据第四实施例的磁盘阵列单元110允许通过在Y方向反方向地拔出抽屉111和112来替换属于磁盘阵列113到116的驱动。抽屉111和112的每一个都包括在X方向以预定的距离间隔的两个磁盘阵列，在支架底座69(参见图9)上具有增多的印记(foot print)，从而减少了拔出抽屉111和112时所引起的振动。

e.第五实施例

参照图16到18描述根据第五实施例的磁盘设备。根据第五实施例的磁盘设备具有与第二实施例相同的结构，除了属于磁盘阵列的驱动的布局外。

如图16所示，磁盘阵列单元140具有机箱141和抽屉142和143。

例如，机箱141是19英寸的支架，具有1U(1单位表示44.45mm)的高度和482.6mm的宽度(内尺寸)。

抽屉142具有接线板144，十二个驱动150(参见图17)固定其上。

类似地，抽屉143具有接线板145，十二个驱动150(参见图17)固定其上。

接线板144和145每一个在其两个表面上都具有驱动的连接面。

例如，驱动150是2.5英寸的驱动，长度为100mm，宽度为70mm，具有插孔的连接面和大约厚度是10mm，如图18所示。

如图17所示，抽屉142在接线板144的左侧具有驱动列151a和列151b，并在接线板144的右侧具有驱动列151c，每个驱动列151a，151b和151c都具有四个驱动150。驱动列151b位于驱动列151a的下面。驱动列151c位于与驱动列151a相同的高度处。

类似地，抽屉143在接线板145的左侧具有驱动列151d，而在接线板145的右侧具有驱动列151e和151f。驱动列151d和151f位于同驱动列151b相同的高度处。驱动列151e位于同驱动列151a相同的高度处。

属于抽屉143的驱动列151d位于属于抽屉142的驱动列151c的下面。考虑这样的安排，可以描述为：如果假设驱动列151c和151d是包括一列和两排的驱动列，磁盘阵列单元140具有整体上包括三列和两排的驱动列。可替换地，也可以描述为：如果驱动列151c和151d分别计数的话，磁盘阵列单元140整体上具有四个驱动列。这样，根据第五实施例的驱动设备能够将X方向的三或四个驱动列封装在19英寸的支架中。除了图16所示的，上述的安排在支架141的两侧都留有空间，为电源电缆等的额外长度提供存储空间。

f.第六实施例

参照图19和20描述根据第六实施例的磁盘设备。根据第六实施例的磁盘设备具有与第五实施例相同的结构，除了属于磁盘阵列的驱动的安排外。

如图19所示，磁盘阵列单元160具有机箱161和抽屉162和163。

例如，机箱161是19英寸的支架，具有1U(1单位表示44.45mm)的高度。

抽屉162具有接线板164，十六个驱动150(参见图20)固定其上。

类似地，抽屉163具有接线板165，十六个驱动150(参见图20)固定其上。

接线板164在其两个表面上都具有驱动的连接面。驱动的第一连接面上的插孔的位置不同于驱动的第二连接面的插孔的位置。如图19所示，例如位于下排并在接线板164左侧的插孔166的位置比在下排并在相同接线板164右侧的插孔167高出几毫米。位于上排中的插孔类似于下排中的插孔的安排。另外，接线板165具有与接线板164相同的结构。

就此而言，例如驱动150是2.5英寸的驱动。

如图20所示，抽屉162在接线板164的左侧具有驱动列152a和152b，并在接线板164的右侧具有驱动列152c，每个驱动列152a，152b，152c和152d都具有四个驱动。类似地，抽屉163在接线板165的左侧具有驱动列152e和152f，而在相同的接线板165的右侧具有驱动列152g和152h。

如根据第六实施例的图9所示，如果假设接下来封装驱动150，那么可以将X方向的四个2.5英寸的驱动列安排在19支架大小的机箱161中。也就是，在机箱161的两个端部分具有宽度为10mm的空间，抽屉162和163之间的间隙是12.6mm，而且包括插孔的接线板164和165每个都具有25mm的宽度。如果为每个驱动列提供抽屉(提供四个抽屉)，那么将很难在19英寸支架大小的机箱中安装四个驱动列，因为抽屉之间的间隙和接线板的厚度都要增加。

第六实施例引入了位于接线板164两侧的插孔166和167的非定向排列位置，防止这些插孔166和167之间管脚的相互干扰。这样，接线板164不需要具有由管脚的长度所要求的如此大的厚度。因此，可以减小接线板164的厚度。

在此引入2005年2月22日提交的外国优先权文件JP2005-045365以供参考。

Claims (13)

1.一种磁盘设备，包括：

机箱；

安排在该机箱中的高度和深度方向的磁盘驱动；

该磁盘驱动的接线板；和

冷却该磁盘驱动的吹风机；

其中该磁盘驱动彼此以预定距离间隔并且固定于接线板，以使每个磁盘驱动的旋转面垂直于接线板的板面，以及

其中该磁盘设备进一步包括提供从该机箱同时抽取该磁盘驱动、该接线板和该吹风机的抽屉单元。

2.根据权利要求1所述的磁盘设备，其中每个抽屉单元还有导向元件，位于邻近于该接线板的板面上的一个位置并且跨过该磁盘设备面对这个板面，以使该吹风机提供的风向导向该磁盘驱动。

3.根据权利要求1所述的磁盘设备，其中通过组合属于抽屉单元的一组磁盘驱动和属于另一个抽屉单元的另一组磁盘驱动建立数据冗余配置。

4.一种磁盘设备，包括：

机箱；

多个驱动列，每个驱动列都具有安排在该机箱的深度方向的磁盘驱动；以及

磁盘驱动列的接线板；

其中该驱动列在该机箱的高度和宽度方向上以预定距离彼此间隔；

其中每个接线板放置在宽度方向彼此相邻的两个驱动列之间，以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面，并且该接线板的两个面都具有与该磁盘驱动的连接面，以及

其中该磁盘设备进一步包括抽屉单元，每个抽屉单元提供从该机箱同时抽取该接线板和至少两个驱动列。

5.根据权利要求4所述的磁盘设备，其中属于驱动列的该磁盘驱动包括2.5英寸的磁盘驱动，该机箱包括19英寸的支架，和该驱动列安排在机箱的宽度方向的三行和四行的一行中。

6.一种磁盘设备，包括：

机箱；

多个驱动列，每个驱动列都具有安排在机箱的深度方向的磁盘驱动；

磁盘驱动列的接线板；以及

冷却该磁盘驱动的吹风机；

其中该驱动列在机箱的高度和宽度方向以预定距离彼此间隔，

其中每个接线板放置在宽度方向彼此相邻的两个驱动列之间，以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面，并且该接线板的两个面都具有与磁盘驱动的连接面，以及

其中该磁盘设备进一步包括抽屉单元，每个抽屉单元提供从机箱同时抽取该接线板，至少两个驱动列和该吹风机。

7.根据权利要求6所述的磁盘设备，其中每个抽屉单元都具有在该驱动列周围的导向元件，以使该吹风机提供的风向被导向该磁盘驱动。

8.根据权利要求6所述的磁盘设备，其中每个抽屉单元都具有电源，为安装在该接线板上的驱动列和电元件供电。

9.根据权利要求8所述的磁盘设备，进一步包括一个或多个电源和开关控制单元，其中在一个电源故障时，该开关控制单元选择正常的电源为该驱动列和该电元件供电。

10.根据权利要求6所述的磁盘设备，其中通过组合属于一个抽屉单元的驱动和属于另一个抽屉单元的驱动来建立数据冗余配置。

11.根据权利要求6所述的磁盘设备，其中属于该驱动列的磁盘驱动包括2.5英寸的磁盘驱动，该机箱包括19英寸的支架，其中该驱动列安排在机箱的宽度方向的三行和四行的一行中。

12.一种磁盘设备，包括：

机箱；

多个驱动列，每个驱动列都具有安排在机箱的深度方向的磁盘驱动；

磁盘驱动列的接线板；以及

冷却该磁盘驱动的吹风机；

其中该驱动列在机箱的高度和宽度方向以预定距离彼此间隔并固定于该接线板，以使每个磁盘驱动的旋转磁盘面垂直于接线板的板面，

其中两个接线板在宽度方向以预定距离间隔，这两个接线板具有以相反方向面对的磁盘驱动的连接面，

其中该磁盘设备包括抽屉单元，每个抽屉单元提供从机箱同时抽取固定于这两个接线板的至少两个驱动列和该吹风机。

其中这两个接线板的该预定距离大于驱动列的宽度和该接线板的厚度之和，以及

其中一对抽屉单元适于从机箱的深度方向互相反向的抽出。

13.一种磁盘设备，包括：

磁盘驱动；

启动该磁盘驱动的接线板；

冷却该磁盘驱动的吹风机；

多个抽屉单元，每个抽屉单元提供同时抽取该磁盘驱动，该接线板，和该吹风机；以及

存放该抽屉单元的机箱，

其中该磁盘驱动安置在该机箱的深度方向以预定距离间隔的多行中和在高度方向以预定距离间隔的多排中的接线板的两个板面上，

其中这样配置该接线板以使该接线板的板面垂直于每个磁盘驱动的旋转的磁盘面，

其中通过组合该抽屉单元中的磁盘驱动建立数据冗余配置的逻辑组，以及

其中这些抽屉单元适于从机箱的深度方向拔出。

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