CN209086826U - 一种数据的处理设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数据的处理设备及系统，其中处理设备包括：至少两个主控板和至少一个第一连接器，主控板与第一连接器连接，第一连接器用于连接扩展卡，其中，在至少两个主控板中，至少存在一个第一主控板通过第一连接器与接入的第一扩展卡数据连接，当第一主控板异常时，在至少两个主控板中除第一主控板之外的其他主控板中，至少存在一个第二主控板通过第一连接器与接入的第一扩展卡数据连接，第一扩展卡为接入的部分或全部扩展卡。通过本实用新型，解决了相关技术中数据处理设备的主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用的问题，达到保持设备持续运行的效果，并且成本低、无需人工管理，有效提升了数据处理设备的工作效率。

Description

一种数据的处理设备及系统

技术领域

本实用新型涉及电学领域，具体而言，涉及一种数据的处理设备及系统。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，信息网络已经成为社会发展的重要保证，有很多是敏感信息，甚至是国家机密。所以难免会吸引来自世界各地的各种人为攻击(例如信息泄漏、信息窃取、数据篡改、数据删添、计算机病毒等)，所以网络的安全就是极为重要的一环。网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然的或者恶意的原因而遭受到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，保证网络数据传输的正确完整，网络服务持续不中断。这就要求网络安全搭载的硬件平台中的数据处理设备需要持续提高处理性能，需要对网络传输数据报文进行更深层次的检测，需要在网络应用层上感知和防范网络攻击。由于多核处理器具有高性能、灵活性好、支持多业务等特点，决定了多核硬件架构将会是网络安全设备硬件架构的发展方向。当今多核处理器一共有三个最强大的架构，其中之一是以Intel和AMD为代表的x86架构(CISC)，另外一个是手机、平板处理器所使用的ARM架构(RISC)，最后一个便是我国龙芯处理器所选择的MIPS架构(RISC)。

MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。与英特尔采用的复杂指令系统计算X86结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，随着产品的发现新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。

现有网络安全平台根据需求不同，推出不同架构的硬件产品，以使用高性能多核心的intel x86产品为主流，功能简单多数产品应用单一。多数采用单主板搭载CPU，配置不同数量的网口通讯模块，来达到网络安全的功能。在不同的使用环境，使用不同的平台。而设备一般需要在应用现场7x24小时不间断工作，长时间的运行对整机内部硬件都会有损耗，导致主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用，对网络数据的安全性形成威胁。

另外，为了满足产品处理数据的性能需求，多数产品是基于Intel x86架构进行开发为计算机应用的通用CPU，为通用性计算设计，主频、Cache、浮点运算等都增加了功耗，一般想要增加10％～15％的计算能力，就会同时增加15-20W的功耗，而Mips多核处理器主要针对嵌入式应用，一方面要求功耗低，最高功耗不超过30W；另一方面与其他元器件的整合性相比要高的多，这样就导致多核处理器的计算能力难以得到显著提升。

针对相关技术中数据处理设备的主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用的问题，目前不存在有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种数据的处理设备及系统，以至少解决相关技术中数据处理设备的主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用的问题。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种数据的处理设备，包括：用于承载元件的交换背板，还包括：至少两个主控板和至少一个第一连接器，所述主控板与所述第一连接器连接，所述第一连接器用于连接扩展卡，其中，在所述至少两个主控板中，至少存在一个第一主控板通过所述第一连接器与接入的第一扩展卡数据连接，当所述第一主控板异常时，在所述至少两个主控板中除所述第一主控板之外的其他主控板中，至少存在一个第二主控板通过所述第一连接器与接入的所述第一扩展卡数据连接，所述第一扩展卡为接入的部分或全部扩展卡。

可选地，所述第一主控板上设置有第一监听接口，所述第二主控板上设置有第二监听接口，所述第一监听接口和所述第二监听接口相互连接，其中，当所述第二主控板通过所述第一监听接口监听到所述第一主控板异常时，所述第二主控板通过所述第一连接器与接入的所述第一扩展卡数据连接。

可选地，所述交换背板上设置有第二连接器和桥片，所述主控板通过所述第二连接器与所述桥片连接，所述桥片与所述第一连接器连接。

可选地，当所述设备包括多个所述第一连接器时，多个所述第一连接器之间相互并联。

可选地，所述设备还包括：电源模块组，其中，所述电源模块组中包括至少两个电源模块，所述至少两个电源模块按照预先设定的供电比例为所述设备供电。

可选地，所述电源模块组与所述至少两个主控板连接，其中，所述主控板用于监控所述电源模块组的状态。

可选地，所述设备还包括：散热结构，所述散热结构包括进风口和出风口，所述进风口设置在所述设备的底部，所述出风口设置在所述设备位于所述进风口对角线一侧的顶部。

根据本实用新型的又一个实施例，还提供了一种数据的处理系统，包括上述任一项所述的数据的处理设备。

通过本实用新型，由于在第一主控板出现异常时，采用第二主控板连接原来由第一主控板连接的第一拓展卡，因此，可以解决相关技术中数据处理设备的主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用的问题，达到保持设备持续运行的效果，并且成本低、无需人工管理，有效提升了数据处理设备的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的数据的处理设备的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的数据的处理设备的运行方法流程图；

图3是根据本实用新型实施例的可选实施方式一的数据的处理设备的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的数据的处理设备的散热风道流向图；

图5是根据本实用新型实施例的可选实施方式一的数据的处理设备的整体结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实施例中提供了一种数据的处理设备，图1是根据本实用新型实施例的数据的处理设备的结构示意图，如图1所示，该设备包括用于承载元件的交换背板，其特征在于，所述设备还包括：

至少两个主控板2和至少一个第一连接器3，主控板与第一连接器3连接，第一连接器3用于连接扩展卡，其中，在至少两个主控板中，至少存在一个第一主控板21通过第一连接器3与接入的第一扩展卡4数据连接，当第一主控板21异常时，在至少两个主控板中除第一主控板之外的其他主控板中，至少存在一个第二主控板22通过第一连接器3与接入的第一扩展卡4数据连接，第一扩展卡4为接入的部分或全部扩展卡。

通过本实用新型，由于在第一主控板出现异常时，采用第二主控板连接原来由第一主控板连接的第一拓展卡，因此，可以解决相关技术中数据处理设备的主板容易异常当机，从而影响产品的正常使用的问题，达到保持设备持续运行的效果，并且成本低、无需人工管理，有效提升了数据处理设备的工作效率。

需要说明的是，第一连接器可以是多个，每一个连接器分别可接入一个扩展卡，主控板与第一连接器或者说接入的扩展卡之间，可以是一对一的数据连接关系，也可以是一对多的数据连接关系，即一个主控板可以同时连接一个或多个接入的扩展卡。所有接入的扩展卡，可以全部与一个主控板数据连接，也可以一部分与一个主控板数据连接，另一部分与另外一个或多个主控板数据连接。也就是说，主控板与扩展卡之间，可以是任意的对应关系。

本实施例中的第一连接器、第一主控板、第二主控板、第一扩展卡并非是特指某个对象，可以指示同一类对象，例如第一连接器、第一主控板、第二主控板、第一扩展卡的数量都可以是多个。

在一个可选的实施例中，第一主控板21上设置有第一监听接口51，第二主控板22上设置有第二监听接口52，第一监听接口51和第二监听接口52相互连接，其中，当第二主控板22通过第一监听接口51监听到第一主控板21异常时，第二主控板22通过第一连接器3与接入的第一扩展卡4数据连接。

在一个可选的实施例中，交换背板1上设置有第二连接器6和桥片7，主控板通过第二连接器6与桥片7连接，桥片7与第一连接器3连接。

在一个可选的实施例中，当设备包括多个第一连接器时，多个第一连接器3之间相互并联。

在一个可选的实施例中，设备还包括：电源模块组，其中，电源模块组中包括至少两个电源模块，至少两个电源模块按照预先设定的供电比例为设备供电。

在一个可选的实施例中，电源模块组与至少两个主控板连接，其中，主控板用于监控电源模块组的状态。

在一个可选的实施例中，设备还包括：散热结构，散热结构包括进风口和出风口，进风口设置在设备的底部，出风口设置在设备位于进风口对角线一侧的顶部。

图2是根据本实用新型实施例的数据的处理设备的运行方法流程图，如图2所示，本实施例中提供的数据的处理设备的运行原理如下：

步骤S204，利用至少两个主控板中的第一主控板与接入的第一扩展卡进行数据连接；

步骤S204，在确定第一主控板异常时，利用第二主控板与接入的第一扩展卡数据连接。

在一个可选的实施例中，在确定第一主控板异常时，利用第二主控板与接入的第一扩展卡数据连接包括：当通过与第二监听接口连接的第一监听接口监听到第一主控板异常时，利用第二主控板与接入的第一扩展卡数据连接，其中，第一主控板上设置有第一监听接口，第二主控板上设置由第二监听接口。

在一个可选的实施例中，该方法还包括：利用电源模块组为设备供电，其中，电源模块组中包括至少两个电源模块，至少两个电源模块按照预先设定的供电比例供电。

在一个可选的实施例中，该方法还包括：利用主控板监控电源模块组的状态，其中，电源模块组与至少两个主控板连接。

在一个可选的实施例中，该方法还包括：在利用所述第二主控板与接入的所述第一扩展卡数据连接之后，利用所述第一主控板执行所述第一主控板重启操作。

本实施例还提供了一种数据的处理系统，包括上述实施例中任一项的数据的处理设备。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

以下结合附图对本实施例的可选实施方式进行说明：

可选实施方式一

如图3至图5所示本实施方式提供一款整机，基于非X86架构的MIPS架构做开发，使用双主控板热备、负载均衡的方式，每块主控板都有独立处理能力，并能并行协调处理数据。正常使用情况下，两块主板可以协同处理数据，在单块主控板故障时，能自动切换全部处理单元，保证整机持续有效的工作。整机可支持多个业务扩展卡，例如最大可以支持10块业务扩展卡组成阵列形态，多块业务卡可并行处理数据，每块业务卡的数据传输速率可达32GB，也支持10G的万兆扩展通讯，对整机的整体处理性能有了很大的提升。整机支持旁路功能以及看门狗，在设备单主控板控制异常时，切换到另一块主控板时，异常主控板自行重启，再次保证双主控板的热备功能。装置支持两路独立的冗余电源，满足电力标准，支持热备与负载均衡。整机为前出线，全部模组均支持开/关机热插拔，为产品应用升级以及维护提供了方便快捷的可靠保障。整机符合国家电网规定的电磁兼容(EMC)四级标准。

整机所有组件均为模组化设计，并支持整机带电运行状态下进行增加模组或者去掉模组动作，便于不影响客户使用的情况下进行更换。整机分为主板模组、交换背板、电源模组、扩展模组、风扇模组，各个模组均支持外部带电插拔更换。

图3是根据本实用新型实施例的可选实施方式一的数据的处理设备的结构示意图，如图3所示，图3中包括交换背板、主板模组、扩展模组，其中，主板模组使用Rics架构的Mips 64位架构设计，使用OCTEONⅢ CN73XX系列处理器，最大可到16核2.0GHz主频。设计使用DDR4主流笔记本内存，支持ECC+REG效验为整机提供安全保障，容量最大支持单条16GB。主板模组板载16G的eMMC存储芯片，便于放置软件系统，并可划分多余分区作为存储使用。主控板可引出管理串口以及管理网口用于设备外部调试，引出4个千兆网络接口，带2组Gen3bypass，用于数据通讯。

交换背板承接各个模组的连接，与主控模组、扩展板通过CPCI高速连接器连接。双主控板均通过处理器直接引出的PCI-e*8 3.0定义走线连接到交换背板的PLX8764的桥片，向下分出10个PCI-e*4的扩展位置。每个主控板均能独立控制引出的10个扩展位置。从主控板上分别引出1个PCIE网口做心跳口，用来监听主控板之间的状态。

交换背板其中一个功能是可以默认主控模组主(Master)/从(Slave)位置固定，双主控板通过交换背板设置心跳网口互相监测，整机启动时，Master主控板作为主主板处理扩展位置的业务，Slave主控板处于休眠状态。当Master主控板异常时，Slave主控板通过心跳口监测不到Master主控板的行为，则解除休眠状态，自行切换接收所有扩展位置的扩展模组。当监测到Master主控板设备正常后，则再次切换。

扩展模组上层连接总线为PCIE*4 3.0，标准的接口定义可以满足客户不同应用需求，可按需配备存储硬盘、网络扩展、加解密卡，网络加速卡。全部扩展位置均为并联处理数据，支持外部热插拔，保证数据的正常存储运行。

图5是根据本实用新型实施例的可选实施方式一的数据的处理设备的整体结构示意图，在图5中：1机构上盖；2机构右侧盖；3机构左侧盖；4机构耳片；5机构把手；6风扇模组支架；7风扇模组；8导风铁板；9机构下盖；10带挡网的机构进风孔；11扩展模组；12扩展模组-网卡；13主板模组；14电源模组；15机构模组导槽；16机构模组导槽固定支架。

风扇模组使用5个高速的尺寸为60x60x38mm的DC12V风扇，每个风扇转速达到16000转/分钟，并可实现节能控速功能，在主板处理能力业务没有那么多时，主板CPU温度不高时，风扇转速变缓，在满足整机散热需求的情况下达到节能环保的作用。在整机处理业务数据多导致CPU温度升高时，则全速运转，保证整机的正常运行。

电源模组实现双电源冗余方式，单颗电源支持AC/DC90～240V输入，最大功耗300W，满足EMC 4级标准。双电源模块实现负载均衡形式，在实际工作时，电源模块各承担50％的供电功耗，在单个电源异常时，则单电源模块负责全部供电功耗。主板模组能读取电源的工作状态，能及时反馈给上层应用异常信息，从而方便维护人员外部更换电源。电源模组亦支持热插拔，在电源异常时可方便快捷的更换。

整机散热结构考虑到有交换背板会阻挡风的流向，且均为刀片式可抽取的模组，为保证每一个模组均能实现温度散热，都有外来的进风流过达到散热的目的，设计结构选用转速以及承载风量高的风扇，对整机内部进行强力抽风，参考如图4所示的风道流动示意图，环境冷风从整机前部下方的进风孔进入，因会被背板模组阻挡，整机背面的强力抽风使得风孔向上穿过各个刀片电源模组、主板模组和扩展模组，达到将热量导出的目的。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数据的处理设备，包括用于承载元件的交换背板(1)，其特征在于，所述设备还包括：

至少两个主控板(2)和至少一个第一连接器(3)，所述主控板与所述第一连接器(3)连接，所述第一连接器(3)用于连接扩展卡，其中，在所述至少两个主控板中，至少存在一个第一主控板(21)通过所述第一连接器(3)与接入的第一扩展卡(4)数据连接，当所述第一主控板(21)异常时，在所述至少两个主控板中除所述第一主控板之外的其他主控板中，至少存在一个第二主控板(22)通过所述第一连接器(3)与接入的所述第一扩展卡(4)数据连接，所述第一扩展卡(4)为接入的部分或全部扩展卡。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

所述第一主控板(21)上设置有第一监听接口(51)，所述第二主控板(22)上设置有第二监听接口(52)，所述第一监听接口(51)和所述第二监听接口(52)相互连接，其中，当所述第二主控板(22)通过所述第一监听接口(51)监听到所述第一主控板(21)异常时，所述第二主控板(22)通过所述第一连接器(3)与接入的所述第一扩展卡(4)数据连接。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

所述交换背板(1)上设置有第二连接器(6)和桥片(7)，所述主控板通过所述第二连接器(6)与所述桥片(7)连接，所述桥片(7)与所述第一连接器(3)连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其特征在于，当所述设备包括多个所述第一连接器(3)时，多个所述第一连接器(3)之间相互并联。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

电源模块组，其中，所述电源模块组中包括至少两个电源模块，所述至少两个电源模块按照预先设定的供电比例为所述设备供电。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述电源模块组与所述至少两个主控板连接，其中，所述主控板用于监控所述电源模块组的状态。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

散热结构，所述散热结构包括进风口和出风口，所述进风口设置在所述设备的底部，所述出风口设置在所述设备位于所述进风口对角线一侧的顶部。

8.一种数据的处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的数据的处理设备。