CN203241863U

CN203241863U - 一种高可用多单元携行服务器系统

Info

Publication number: CN203241863U
Application number: CN 201320204162
Authority: CN
Inventors: 潘岩; 王存勇; 李岩; 金长新; 刘强
Original assignee: Shandong Chaoyue Numerical Control Electronics Co Ltd
Current assignee: Shandong Chaoyue Numerical Control Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2023-04-22

Abstract

本实用新型提供一种高可用多单元携行服务器系统，属于服务器系统领域，其结构包括外壳、底板、显示器、键盘和触摸板，底板安装在外壳内部，在外壳的左右两侧设置风口，风口内壁上分别安装有风扇；风扇之间的底板上设置有数个与底板相连接的通用插槽，在底板上还安装有电源模块和管理板；前述显示器、键盘和触摸板与管理控制单元相连接。本实用新型和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、使用效果好等特点，支持多种板卡，实现了整机的高可用，满足不同的使用需求。

Description

一种高可用多单元携行服务器系统

技术领域

本实用新型涉及CPCI总线接口标准、CPCI电源接口标准、ISCSI协议标准，是一种配置灵活性高，性能优越，功能完备，体积小重量轻，可以在在恶劣条件下使用并便于携行的多单元服务器系统。

背景技术

目前服务器系统大多数都存在着机箱体积大，重量大等特点。在特殊使用条件下不便于运输和携行，而且现有的服务器系统都是针对固定能设计。系统槽位（如服务器插槽、交换机插槽等）设计针对板卡功能，在板卡尺寸、功耗、引脚定义，结构尺寸等方面原因导致不同功能的板卡之间不能灵活配置。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种设计合理、使用效果好的高可用多单元携行服务器系统。

要解决的技术问题：

1. 如何实现在底板的同一插槽可以任意插服务器板、交换板和存储板。本实用新型专利规划了底板的引脚定义和各功能板卡的引脚定义，使其可以适应不用的板卡。

2. 如何识别插入的板卡的功能，并读取健康信息和统一管理。本专利实用新型对服务器板卡、交换板、存储板等板卡ID进行统一管理和识别，实现在板卡插入时，管理板可以自动识别插入板卡的功能。

3. 如何实现多个服务器单元共用一个显示器和键盘及远端控制问题。本实用新型将通过一个管理板的切换器实现对多个服务器单元之间的VGA信号进行切换。键盘和触摸板提供USB接口，在不同服务器板之间进行切换。远端控制基于WEB界面，控制信号通过IP网络传输。

4. 如何减少显示器与主机之间的连线问题。本实用新型专利显示单元与主机之间使用一根标准USB数据线，解决显示器供电和图像数据传输和键盘、触摸板的数据传输。

5. 如何实现系统电源的互备及热备问题。本实用新型对电源进行N+1冗余及热拔插设计。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高可用多单元携行服务器系统，包括外壳、底板、显示器、键盘和触摸板，底板安装在外壳内部，在外壳的左右两侧设置风口，风口内壁上分别安装有风扇；风扇之间的底板上设置有数个与底板相连接的通用插槽，在底板上还安装有电源模块和管理板；前述显示器、键盘和触摸板与管理控制单元相连接。

一种高可用多单元携行服务器系统，其外壳采用钛合金材料制成。

一种高可用多单元携行服务器系统，其电源模块采用标准CPCI电源接口。

一种高可用多单元携行服务器系统，其通用插槽之间平行设置并与两侧的风扇相对应。

1. 本实用新型通过规划系统底板的引脚定义，形成了新的集成总线定义。每个通用插槽均定义了万兆以太网总线、IPMI总线、SATA&SAS总线、USB总线、I²C总线、VGA总线、DVI总线、PCIE总线、PCI总线、电源和地线。服务器主板、交换板、存储板共用集成总线中的以太网总线、I²C总线、电源和地线。

2. 电源模块采用标准CPCI电源接口，电源提供DC-DC电源转化功能，可以将输入的直流18-36V转化为12V、5V、3.3V，电源模块增加了负载均衡、监控和管理功能，通过嵌入式处理器，可以实时通过I²C总线发送电压输出和输入信息。当插入多块电源时，嵌入式处理器可以和其它电源模块通信，并实现负载均衡功能。

3. 管理模块为系统了高性能的万兆以太交换功能、IPMI管理功能、电源管理功能和风扇转速控制。管理模块提供万兆以太网交换功能，每个功能板卡连接入系统时，均有4个万兆以太网接口接入管理模块的交换机。保证了个板卡之间的数据通信畅通。当系统插入交换机模块时，交换机模块对外提供10个万兆以太网接口，交换板之间通过管理模块的万兆以太网相连接。

4. 本实用新型专利可以将每一路的VGA和USB输出到管理板，并使用多选一切换器将信号输出给数据处理器。数据处理器基于FPGA开发，实现了VGA-USB的协议转换，将视频信号转化为标准USB信号，并连同键盘和触摸板的数据一起发送给显示单元。

5. 本实用新型专利的显示模块数据传输采用USB接口，供电采用USB提供的5V,无需单独供电，有效的简化了系统的安装和使用过程。

6. 本实用新型专利的存储板，单板提供4TB容量，当使用5块存储板时，整个系统可以提供20TB的存储容量，并支持ISCSI协议，可以将存储空间分配给任意接入网络的主机。

7. 本实用新型专利使用风冷方式对系统进行散热，整机左侧进风，右侧出风。外壳采用钛合金保证了整机的抗冲击性能，并使整机重量不大于13Kg。

本设计方案新定了集成总线的类型和连接器的信号定义。使系统可以提供丰富的总线，实现了不同功能板卡之间的灵活配置，可以根据实际的使用需要对系统对不同的配置。例如需要提高运算性能时，多单元服务器系统可以提供5个刀片服务器。当需要提供数据交换能力是，多单元服务器系统可以提供5个10口的千兆交换机。当需要提供大规模存储空间时，多单元服务器系统可以提供5个带有RAID功能，存储控制器。每个控制器提供4TB的存储空间，整个服务器系统可以提供20TB的存储空间。整机尺寸：333mm*220mm*256mm（宽*高*深），整机重量不大于13Kg便于携行使用。

本实用新型与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1. 系统插槽支持多种板卡，实现了整机的高可用。系统可以灵活的配置成多单元服务器或大容量（最大20T）网络存储服务器或50个节点的万兆以太网交换机。

2. 系统提供了服务器、存储、交换等丰富的配置功能，可以满足不同的使用需求，还可以根据需要灵活多配置进展增减。

3. 系统体积小重量轻，便于携行使用。

附图说明

附图1为高可用多单元服务器系统框图；

附图2高可用多单元服务器前部实物图；

附图3高可用多单元服务器侧部实物图；

附图4高可用多单元服务器后部实物图；

附图5为管理板显示切换框图；

附图6为冗余电源逻辑框图；

附图7为整机布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型其结构包括外壳、底板、显示器、键盘和触摸板，底板安装在外壳内部，在外壳的左右两侧设置风口，风口内壁上分别安装有风扇；风扇之间的底板上设置有数个与底板相连接的通用插槽，在底板上还安装有电源模块和管理板；前述显示器、键盘和触摸板与管理控制单元相连接。外壳采用钛合金材料制成。电源模块采用标准CPCI电源接口。通用插槽之间平行设置并与两侧的风扇相对应。

本实用新型中服务器单元采用Intel5500+ICH10R芯片组按照CPCI规范PICMG 2.0 D3.0、PICMG 2.1 R2.0、PICMG 2.16、PICMG 2_9 R1.0设计,支持热拔插、包交换及系统管理功能。双路至强低功耗处理器，主频2.0GHz，最大功耗在90W左右，保证了整个系统的热设计。板载内存，增强了抗振动、冲击的能力，提高了可靠性。所有芯片都采用工业级芯片，实现了宽温设计；

本实用新型在设计服务器、存储板和交换板时，将板卡信息保存在32Kb的EEPROM中。当板卡插入整机时，板卡本身的BMC芯片将信息发送给管理控制板，BMC芯片采用Standby电压供电，即使该板卡没有开机，BMC芯片仍可以正常工作，并现实发送板卡信息，以及远程开关机等管理功能。

本实用新型中存储控制器采用Intel XEON至强 X5355处理器Intel 5000P Chipset + Marvell 88SE9230，板载4T固态宽温存储颗粒，所有芯片都采用宽温芯片，使工作温度在-40~80度，实现了宽温设计；

本实用新型中电源，采用大功率且转换效率高的DC-DC转换芯片将18～36V的直流电压转换成整机需要的12V、5V、3.3V等电压，提供给整机使用。通过嵌入式处理控制电源输出和检查多电源状态实现多块电源的N+1冗余。

本实用新型中背板采用CPCI连接器，保证了高速信号连接的可靠性。

本实用新型中管理模块采用xilinx的Zynq-7040进行视频处理和VGA-USB协议转换，实现不同通道显示信号的输出。

整机采用模块化设计，将整机分割成三个独立的模块：机箱模块、核心模组模块和KVM显示模块。采用模块化设计可以更方便的更换机器的元器件以及后期的维修维护。

机箱模块中，多处采用钛合金，既能保证机壳强度的同时还能有效减轻整机重量，便于携行。下表为钛与其他金属密度和比强度的比较以及钛与其他金属拉伸强度与屈服强度之间的比较：

表1 钛与其他金属密度和比强度的比较

金属	钛合金	铁	铝合金	镁合金	高强度钢
						密度	4.5	7.87	2.7	1.74	7.8
比强度	29		21	16	23

表2 钛与其他金属拉伸强度与屈服强度之间的比较

强度	钛合金Ti-6Al-4V	不锈钢18-8	铝合金
				拉伸强度	960	608	470
屈服强度	892	255	294

因机器使用环境比较恶劣，需要兼顾车载及携行的要求。为了保证机器车载时满足振动冲击性能，同时又要兼顾便携时的轻巧以及方便放置，机器的八个边角都采用了硅胶垫脚的保护设计。垫脚使用的硅胶材料具有轻便和减震的作用，而内部衬有不锈钢板，又保证了垫脚的强度，因此在保证轻便的同时，又有效的对振动冲击起到了缓冲的作用。

在机器的散热通风方面，因内部使用核心模组设计，同时为了满足机器小巧轻便的要求，板卡相对集中，同时之间的距离又很小，严重影响了机箱通风；而板卡的功耗又相对较大，因此需要采用单独的通风设计。机箱整体设计为左侧进风，右侧出风，为了使风能够形成一个顺畅的通道，在板卡与板卡之间设计了单独的通风风道，以保证左侧的进风可以顺畅的到达右侧。同时，因热量集中在板卡不易散去，在板卡模块上增加扰流风扇，使每个板卡之间能够形成风的扰流。

核心模组模块包含显示模块、机壳、背板、服务器板、交换板、存储板、管理板、电源风扇。因功能模块数较多，为了实现机器的重量轻的特点，功能模块间的相对空间就需要做到最小。为了满足这一设计要求，每个功能模块都进行单独的固定及减震设计，同时，功能模块与核心模组之间利用类似CPCI形式的导轨以及助拔器进行安装和拆卸，在保证体积小的前提下，又能方便的对每一块板卡的拔插和更换。核心模组又通过紧固件与机箱固定在一起，这样就使整个机箱模块成为了一个整体。

KVM显示模块采用整体设计。当整机不使用KVM显示单元时，可以将KVM显示模块单独存放和运输；当需要使用KVM显示单元时，可以将KVM显示单元与机箱控制单元快速的装配在一起，实现互联互通。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业人员的已知技术。

Claims

1.一种高可用多单元携行服务器系统，包括外壳、底板、显示器、键盘和触摸板，底板安装在外壳内部，其特征在于在外壳的左右两侧设置风口，风口内壁上分别安装有风扇；风扇之间的底板上设置有数个与底板相连接的通用插槽，在底板上还安装有电源模块和管理板；前述显示器、键盘和触摸板与管理控制单元相连接。

2. 根据权利要求1所述的一种高可用多单元携行服务器系统，其特征在于外壳采用钛合金材料制成。

3. 根据权利要求1所述的一种高可用多单元携行服务器系统，其特征在于电源模块采用标准CPCI电源接口。

4. 根据权利要求1所述的一种高可用多单元携行服务器系统，其特征在于通用插槽之间平行设置并与两侧的风扇相对应。