CN208752600U - 一种机架式服务器多功能硬盘背板系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，服务器主板通过Mini‑SAS线缆连接用于信号增强的侧板，通过侧板的金手指与背板连接，所述背板设置硬盘背板上放置12个硬盘接口，用于与3.5寸硬盘连接，可兼容SATA/SAS等多种规格的硬盘，既可以连接高性能的SAS硬盘，也可以连接高容量、低成本的SATA硬盘，并为每个硬盘设置2个LED指示灯。硬盘背板通过连接器接收SATA/SAS总线信号以及指示控制等信号，控制硬盘及相应LED指示灯。
Description
技术领域
本实用新型涉及服务器技术领域，更具体来说，涉及一种基于昇龙处理器的机架式服务器多功能SAS/SATA硬盘背板系统。
背景技术
昇龙处理器是华芯通第一代服务器芯片产品，它是兼容ARMv8架构的48核处理器芯片，采用目前国际上先进的10纳米工艺，在性能上媲美国际市场中高端服务器主流芯片产品水平。在保证产品高性能、低功耗特点的同时，大大提高应用中的系统自主性和可控性。其中存储接口方面昇龙处理器原生支持8通道SATA 3.0接口。
SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI接口，利用了点到点的结构，采用串行技术获得了更高的传输速度。SAS接口技术可向下兼容SATA，通过专用线缆既可以连接到RAID阵列控制器，也可以连接到SATA控制器。
SGPIO即串行通用输入输出是一种串行化通用IO信号的方法。SGPIO定义了Initiator初始端(比如一个主机适配器HBA)和Target目的端(比如放置硬盘的背板)之间的通信，通常情况下Target目的端可以把Initiator初始端的输出信号转换成多个并行的LED 信号。
发明内容
针对现有技术中存在的相关问题，本实用新型所要解决的技术问题在于在于提供一种机架式服务器多功能硬盘背板系统。
为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：
一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，服务器主板通过Mini-SAS线缆连接用于信号增强的侧板，所述侧板通过侧板的金手指与背板连接，所述背板设置若干个硬盘接口，所述硬盘接口连接高性能的SAS硬盘、SATA硬盘其中一种或两种组合。
服务器主板上设置昇龙处理器，昇龙处理器具有原生的SATA 3.0信号，通过主板上设置的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间经过Mini-SAS线缆连接。
所述系统包含二个计算节点，每个节点设置一个服务器主板，每个节点对应连接6个硬盘接口，背板共设置12个硬盘接口，所述硬盘接口为SAS接口。
所述背板连接PSU电源模块，PSU电源模块通过线缆连接到背板上的一个24PIN电源连接器和二个8PIN电源连接器，分别给背板和每个计算节点供电。
服务器主板的设置PCIe插槽，PCIe插槽上安装SAS HBA卡，SAS 3.0信号通过 SASHBA卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间通过Mini-SAS线缆连接。
服务器主板的设置PCIe插槽，PCIe插槽上安装RAID卡，将背板上的硬盘组成磁盘阵列，SAS信号通过RAID卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间通过Mini-SAS线缆连接。
背板上设置背板控制器芯片和硬盘状态指示灯LED，硬盘状态指示灯LED管理采用SGPIO协议，背板控制芯片读取SGPIO信息，解码后通过控制LED闪烁显示硬盘的状态；在背板上，每个插槽使用2个LED，绿色LED指示在位或活动，第二个LED指示状态。
背板上设置一颗多通道PWM输出风扇和用于风扇转速控制的RPM控制器，同时在背板上提供了4个4PIN风扇连接器，每个计算节点配置2个风扇，每组风扇独立控制转速。并可以将风扇的故障信息上报，便于系统监控和后期维护。
背板上放置高精度的温度传感器，计算节点主板管理芯片读取系统进风口的温度，调节风扇的转速。
有益效果：
机架式服务器通常配置有硬盘背板，硬盘通过硬盘背板连接至服务器主板。在多节点服务器中，硬盘的应用更为普遍，涉及RAID技术是一种把多块独立的物理硬盘按不同方式组合起来形成一个逻辑硬盘，从而提供比单个硬盘有着更高的性能和提供数据冗余的技术。针对服务器空间有限的问题，本实用新型提供一种基于多路服务器RAID卡的硬盘背板，来满足企业级用户的需求，有利于提升公司在多路服务器上的竞争力。
随着用户需求增加和使用场景的要求，服务器内配置的硬盘数量和容量有了大规模的增加。本实用新型实现了在一块硬盘背板上构建多层次式的存储系统，硬盘背板既可以连接高性能的SAS硬盘，也可以连接高容量、低成本的SATA硬盘。SAS硬盘和SATA硬盘可以同时存在于一个存储系统之中，用户可以根据实际的需求灵活配置，丰富了产品的使用范围和场景，实用性强，易于推广。
附图说明
附图用来辅助对本实用新型的进一步理解，并构成说明书的一部分。
附图1是基于昇龙处理器的机架式服务器内部连接关系示意图。
附图2是本实用新型的正面结构示意图。
附图3是本实用新型的反面结构示意图。
附图2中的标记分别表示：1、背板PCB印制电路板2、安装固定螺丝孔3、散热开孔4、4PIN风扇连接器5、背板管理芯片6、背板侧板连接器7、24PIN电源连接器8、温度传感器9、EEPROM 10、风扇控制芯片11、I/O扩展芯片12、背板前面板连接器13、8PIN 电源连接器。附图3中的标记分别表示：14、硬盘状态指示灯LED 15、硬盘状态指示灯 LED 16、硬盘连接器。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作以下详细说明，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参看图1-3，本实施例中，背板提供了12个硬盘接口，其中每个计算节点扩展出来6个硬盘接口。硬盘背板既可以连接高性能的SAS硬盘，也可以连接高容量、低成本的SATA 硬盘。
在该背板中，PSU电源模块通过线缆连接到背板上的24PIN电源连接器(对应一个计算节点)和两个8PIN电源连接器(对应一个计算节点)，分别给背板和每个计算节点供电。
本发明的另一种优选方式：采用Mini-SAS高密度连接器和线缆，符合SAS 3.0规范并支持12Gb/s数据传输协议，一根Mini-SAS线缆最多可支持4端口(4通道)的SAS数据。Mini-SAS线缆一端接主板上或者HBA/RAID卡上，另一端接侧板，在侧板上面对信号进行增强后通过侧板的金手指与背板连接器连接。
本发明的一种优选方式：服务器主板上昇龙处理器原生的SATA 3.0信号通过主板上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间经过Mini-SAS线缆连接，通过侧板的金手指与背板连接器连接。
本发明的另一种优选方式：在服务器主板的PCIe插槽上安装SAS HBA卡，SAS 3.0信号通过SAS HBA卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间经过Mini-SAS线缆连接，通过侧板的金手指与背板连接器连接。
本发明的另一种优选方式：在服务器主板的PCIe插槽上安装RAID卡，可以将背板上的硬盘组成磁盘阵列，用户可根据需求选择不同RAID级别的RAID卡，实现了支持 RAID的技术问题。在该SAS背板中，SAS信号通过RAID卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间经过Mini-SAS线缆连接，通过侧板的金手指与背板连接器连接。
考虑到所有HBA和存储控制器供应商之间兼容性问题，我们采用AMI公司的MG90XX背板控制器芯片作为解决方案。硬盘状态指示灯LED管理采用SGPIO协议，背板控制芯片读取SGPIO信息，解码后通过控制LED闪烁显示硬盘的状态。在背板上，每个插槽使用2个LED，绿色LED指示在位或活动，第二个LED指示状态。主板管理芯片BMC 可以通过SMBUS升级背板控制芯片固件。
背板上放置一颗多通道PWM输出风扇RPM控制器用于风扇转速控制，同时在背板上提供了4个4PIN风扇连接器，每个计算节点配置2个风扇，其中每组风扇可以独立控制转速。实际应用场景中可以根据计算节点的实际负载的不同，对两个计算节点分区进行控制，保证散热的合理性和效率，节省效能。
背板上放置高精度的温度传感器，计算节点主板管理芯片BMC可以通过I2C读取系统进风口的温度，用于服务器系统内温度的实时监控并以此为参考，根据系统的散热策略调节风扇的转速。
硬盘背板上设置具有复位和配置寄存器的远程I2C和SMBus低功耗I/O扩展器，服务器主板管理芯片BMC通过I2C可以控制前面板上的系统健康状态指示灯，电源指示灯，UID指示灯，管理网络状态指示灯。这些信号通过背板上连接器和FPC线缆接到服务器前面板上。
计算节点识别，系统有两个计算节点，直接通过电阻上拉(Pull-up)或下拉(Pull-down)来设置系统识别。
背板上放置EEPROM用于存放背板印制板和机箱的版本，系列号，制造商，制造日期等信息，便于进行统一的管理和维护。
在硬盘背板上有固定孔，用于固定背板与机箱的连接。在硬盘背板上设有散热开孔，散热开孔均匀分布在每个硬盘插槽周围，用于进风和硬盘本身的散热。散热开孔的大小和数量是经过热仿真软件仿真验证过，可以保证系统温度控制在合理的范围，避免系统出现过热的情况。
参看图2和图3，一种基于昇龙处理器的2U 2节点机架式服务器硬盘背板，包括包括背板PCB印制电路板1、安装固定螺丝孔2、散热开孔3、4PIN风扇连接器4、背板管理芯片5、背板侧板连接器6、24PIN电源连接器7、温度传感器8、EEPROM 9、风扇控制芯片10、I/O扩展芯片11、背板前面板连接器12、24PIN电源连接器13、硬盘状态指示灯 LED14、硬盘状态指示灯LED15、硬盘连接器16。
硬盘背板上每个硬盘接口附近设置有多个矩形或者L形的散热开孔，在一定程度上改进了硬盘背板背板的散热性能。
硬盘连接器，用于连接各种SATA/SAS 3.5寸硬盘，硬盘状态指示灯由背板控制器来控制，结构上对应硬盘的导光柱，状态指示灯的描述，参见下表：
背板侧板连接器用于传输高速差分信号、控制信号和电源并实现节点的热插拔的功能。
电源连接器(24PIN电源连接器和8PIN电源连接器)，连接到电源模块，为系统内计算节点、侧板和背板提供电力支持。
背板的PCB电路板为多层PCB印制板。通过合理的叠层设计，使高速差分信号与地层相邻，地层做为高速差分信号的参考层，让电源层与地层相邻，即保证了信号和电源完整性，又增强了其抗干扰能力。定义了背板上高速差分信号线对的差分阻抗为100欧姆，保证阻抗的连续性。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，并非对本实用新型的限制，除说明书外所述的技术特征外，均为本专业人员已知技术。
Claims (9)
1.一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，服务器主板通过Mini-SAS线缆连接用于信号增强的侧板，所述侧板通过侧板的金手指与背板连接，所述背板设置若干个硬盘接口，所述硬盘接口连接高性能的SAS硬盘、SATA硬盘其中一种或两种组合。
2.根据权利要求1所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，服务器主板上设置昇龙处理器，昇龙处理器具有原生的SATA 3.0信号，通过主板上设置的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间经过Mini-SAS线缆连接。
3.根据权利要求2所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，所述系统包含二个计算节点，每个节点设置一个服务器主板，每个节点对应连接6个硬盘接口，背板共设置12个硬盘接口，所述硬盘接口为SAS接口。
4.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，所述背板连接PSU电源模块，PSU电源模块通过线缆连接到背板上的一个24PIN电源连接器和二个8PIN电源连接器，分别给背板和每个计算节点供电。
5.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，服务器主板的设置PCIe插槽，PCIe插槽上安装SAS HBA卡，SAS 3.0信号通过SAS HBA卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间通过Mini-SAS线缆连接。
6.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，服务器主板的设置PCIe插槽，PCIe插槽上安装RAID卡，将背板上的硬盘组成磁盘阵列，SAS信号通过RAID卡上的Mini-SAS高密度连接器与侧板之间通过Mini-SAS线缆连接。
7.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，背板上设置背板控制器芯片和硬盘状态指示灯LED，硬盘状态指示灯LED管理采用SGPIO协议，背板控制芯片读取SGPIO信息，解码后通过控制LED闪烁显示硬盘的状态；在背板上，每个插槽使用2个LED，绿色LED指示在位或活动，第二个LED指示状态。
8.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，背板上设置一颗多通道PWM输出风扇和用于风扇转速控制的RPM控制器，同时在背板上提供了4个4PIN风扇连接器，每个计算节点配置2个风扇，每组风扇独立控制转速。
9.根据权利要求3所述的一种机架式服务器多功能硬盘背板系统，其特征是，背板上放置高精度的温度传感器，计算节点主板管理芯片读取系统进风口的温度，调节风扇的转速。
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