JP4662549B2 - 記憶制御装置 - Google Patents

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Description

本発明はディスクアレイシステムを制御する記憶制御装置に関し、特に、論理基板とバックプレーンとの接続構造に関する。
RAID(Redundant Arrays of Independent Inexpensive Disks)構成された複数のディスクドライブを備えるディスクアレイシステムにおいては、複数の論理基板が搭載されている。論理基板には、ホストシステムに接続するフロントインターフェースを制御するチャネルアダプタ、又はディスクドライブに接続するバックインターフェースを制御するディスクアダプタ等が実装される。チャネルアダプタには、NFS(Network File System)又はCIFS(Common Interface File System)等のファイル転送プロトコルに基づくファイル共有サービスを提供するためのNAS(Network Attached Storage)プロセッサが実装されることもある。ディスクアレイシステムには、複数の論理基板相互間の信号伝送を中継するためのバックプレーンが搭載されている。バックプレーンには、論理基板相互間を接続するためのバス配線や、論理基板に電力を供給するための電源ライン等が形成されている。バックプレーンにおける信号伝送性能は、ディスクアレイシステムの性能に影響を及ぼすため、論理基板とバックプレーンとの接続構造には、高性能、高信頼性、及び耐障害性が要求される。電子回路部品を緻密な空間に実装する回路基板に言及した文献として、例えば、特開2003−124655号公報が知られている。
特開2003−124655号公報
ところで、ディスクアレイシステムの高機能化や多機能化を実現するため、より多くの論理基板をディスクアレイシステムに搭載する方向に開発が進められている。多数及び多種類の論理基板をディスクアレイシステムに搭載するには、論理基板のサイズは小さい方が望ましい。論理基板を小型化することで、柔軟なシステム設計と耐障害性能を向上させることができる。例えば、論理基板のサイズを従来のサイズの1/2に設計し、バックプレーン上において論理基板を上下2段に搭載する構成が考えられる。
しかし、従来の給電方式では、バックプレーンの端部に設けられた電源コネクタと、論理基板の端部に設けられた電源コネクタとを接続することで、論理基板に電力を供給していたため、ハーフサイズの論理基板をバックプレーン上に上下2段に搭載する場合にも同様の給電方式を採用すると、バックプレーンの中央に電源ラインを形成しなければならなくなる。バックプレーンの中央に電源ラインを形成してしまうと、バックプレーンの上段に搭載された論理基板の信号線と、バックプレーンの下段に搭載された論理基板の信号線とを電源ラインを跨いで接続することができなくなる。両論理基板の信号線を接続するには、新たに信号層を設けなければならず、製造コストが高くなる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、論理基板の高密度実装に適した記憶制御装置を提案することを課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の記憶制御装置は、複数の論理基板と、複数の論理基板相互間の信号線を接続するとともに複数の論理基板に電力を供給するバックプレーンとを備える。バックプレーンは、バックプレーンの上段に接続される論理基板の信号を接続する第一の信号コネクタと、バックプレーンの下段に接続される論理基板の信号を接続する第二の信号コネクタと、バックプレーンの上段に接続される論理基板に電力を供給するための第一の電源コネクタと、バックプレーンの下段に接続される論理基板に電力を供給するための第二の電源コネクタとを備える。第一の電源コネクタは、バックプレーンの一端に形成され、第二の電源コネクタは、バックプレーンの他端に形成されている。
また、第一の電源コネクタ及び第二の電源コネクタは、バックプレーンの表面層に形成されている。
また、論理基板は、第一の電源コネクタに接続可能な第三の電源コネクタと、第二の電源コネクタに接続可能な第四の電源コネクタと、第一の信号コネクタ又は第二の信号コネクタのうち何れか一方に接続可能な第三の信号コネクタとを備える。論理基板は、バックプレーンの上段に接続されるときは、第一の電源コネクタに接続する第三の電源コネクタから電力の供給を受ける一方、バックプレーンの下段に接続されるときは、第二の電源コネクタに接続する第四の電源コネクタから電力の供給を受ける。
また、論理基板は、論理基板内に実装されている電子回路に電力を供給するための電源層と、第三の電源コネクタと電源層との間の電気的接続を導通又は遮断する第一のスイッチング素子と、第四の電源コネクタと電源層との間の電気的接続を導通又は遮断する第二のスイッチング素子とを備える。論理基板がバックプレーンの上段に接続されるときは、第一のスイッチング素子は、第三の電源コネクタと電源層とを導通する一方で、第二のスイッチング素子は、第四の電源コネクタと電源層との間の電気的接続を遮断する。論理基板がバックプレーンの下段に接続されるときは、第一のスイッチング素子は、第三の電源コネクタと電源層との間の電気的接続を遮断する一方で、第二のスイッチング素子は、第四の電源コネクタと電源層とを導通する。


本発明によれば、論理基板の高密度実装に適した記憶制御装置を提供できる。
本実施形態に係る記憶制御装置は、複数の論理基板と、複数の論理基板相互間の信号線を接続するとともに複数の論理基板に電力を供給するバックプレーンとを備える。バックプレーンは、複数の信号層を含む多層積層構造を有している。特に、最上層の信号層を表面層と称する。バックプレーンは、バックプレーンの上段に接続される論理基板の信号を接続する第一の信号コネクタと、バックプレーンの下段に接続される論理基板の信号を接続する第二の信号コネクタと、バックプレーンの上段に接続される論理基板に電力を供給するための第一の電源コネクタと、バックプレーンの下段に接続される論理基板に電力を供給するための第二の電源コネクタとを備える。第一の電源コネクタは、バックプレーンの一端(例えば、バックプレーンの上端)に形成され、第二の電源コネクタは、バックプレーンの他端(例えば、バックプレーンの下端)に形成されている。表面層の略中央部には、第一及び第二の電源コネクタが形成されていないので、第一の信号コネクタと第二の信号コネクタとを接続する信号配線を表面層上に形成できる。第一及び第二の電源コネクタは、表面層上に形成されていてもよく、或いは表面層から離れた位置に架橋された第一及び第二の電源プレート上にそれぞれ形成されていてもよい。
以下、各図を参照して、本発明の実施例について説明する。各実施例は、特許請求の範囲を限定するものではなく、また実施例で説明されている特徴の全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は本実施例に係るディスクアレイシステム10の前方斜視図、図2は本実施例に係るディスクアレイシステム10の後方斜視図を示す。これらの図に示すように、ディスクアレイシステム10は、主に、基本フレーム11、ディスクボックス13、論理基板ボックス15、及び交流電源16を備える。
基本フレーム11は、ラック状のフレーム構造を有しており、ディスクボックス13、論理基板ボックス15、及び交流電源16等を搭載する。
ディスクボックス13は、複数のディスクドライブ12を搭載するボックス構造を有する。ディスクドライブ12は、例えば、FC(Fibre Channel)ディスクドライブ、SATA(Serial Advanced Technology Attachment)ディスクドライブ、PATA(Parallel Advanced Technology Attachment)ディスクドライブ、FATA(Fibre Attached Technology Adapted)ディスクドライブ、SCSI(Small Computer System Interface)ディスクドライブ等である。
論理基板ボックス15は、複数の論理基板14を搭載する。論理基板14は、電子回路(マイクロプロセッサ、メモリ、入出力装置等)を備えたコントローラボードである。論理基板14には、チャネルアダプタ、又はディスクアダプタが搭載される。チャネルアダプタは、ホストシステムに接続するフロントインターフェースを制御する。ディスクアダプタは、ディスクドライブ12に接続するバックインターフェースを制御する。チャネルアダプタの中には、NASプロセッサを搭載するものもある。尚、論理基板14は、論理モジュールと別称することもできる。
交流電源16から出力される交流電力は、AC/DCコンバータ17によって、直流電力に変換され、論理基板14に供給される。ディスクアレイシステム10の電源障害や停電等に備えて、ディスクアレイシステム10には、バッテリ18が搭載されている。
バックプレーン20は、複数の論理基板14相互間の信号伝送を中継し、外部電源(AC/DCコンバータ17又はバッテリ18)から出力される直流電力を論理基板14に供給する。各論理基板14に搭載されているチャネルアダプタ及びディスクアダプタは、クロスバスイッチ等の相互結合網を介して相互に結合される他、共有メモリやキャッシュメモリにも接続される。ディスクアレイシステム10を制御する記憶制御装置は、複数の論理基板14とバックプレーン20とを含む。尚、バックプレーン20は、バックボード、接続基板、配線基板、或いは中継基板と別称することもできる。
図3は本実施例に係るバックプレーン20の分解斜視図を示す。同図に示すように、バックプレーン20は、表面層21、グランド層22、電源/信号層23、グランド層24、及び信号層25を積層した構造を有する。表面層21は、論理基板14にインターフェース接続するための接続構造を備えた配線基板である。表面層21には、電源コネクタ210A,210B、信号コネクタ211A,211B、給電部212、バスバー213、及び信号配線214が形成されている。電源/信号層23は、論理基板14に電力を供給するとともに、複数の論理基板14相互間の信号線を接続するための配線基板である。電源/信号層23には、電源ライン215A,215Bが形成されている。信号層25は、複数の論理基板14相互間の信号線を接続するための配線基板である。表面層21と電源/信号層23との間には、グランド層22が介挿され、電源/信号層23と信号層25との間には、グランド層24が介挿されている。グランド層22,24は、各層間のノイズ信号を除去する。尚、本実施例では説明の便宜上、バックプレーン20の積層構造として、5層構造を示すが、6層以上の多層構造であってもよい。
バックプレーン20の上端部には、バックプレーン20の上段に接続される論理基板14に電力を供給するための複数の電源コネクタ210Aが形成され、バックプレーン20の下端部には、バックプレーン20の下段に接続される論理基板14に電力を供給するための複数の電源コネクタ210Bが形成されている。つまり、本実施例では、電源コネクタ210A,210Bは、バックプレーン20の両端部(両側部又は両縁部と称することもできる。)に形成されている。その一方で、バックプレーン20の中央部には、バックプレーン20の上段に接続される論理基板14の信号線に接続するための複数の信号コネクタ211Aと、バックプレーン20の下段に接続される論理基板14の信号線に接続するための複数の信号コネクタ211Bとが形成されている。給電部212が外部(上述したAC/DCコンバータ17又はバッテリ18)から受給した直流電力は、複数の電源コネクタ210Aに供給されるとともに、バスバー214を介して複数の電源コネクタ210Bにも供給される。
図4は表面層21の裏面を示す。同図において、211A,211Bは信号コネクタ、214は信号配線、216A,216Bは電源ラインを示す。電源ライン216A,216Bは、それぞれ電源コネクタ210A,210Bの裏面に形成されている。さて、電源コネクタ210A,210Bは、バックプレーン20の両端部に形成されているので、二つの電源ライン216A,216Bの間には、バックプレーン20の上段及び下段にそれぞれ形成された信号コネクタ211A,211B相互間を接続する信号配線214を形成することができる。仮に、信号コネクタ211A,211Bの間に電源ラインを形成してしまうと、信号線214は、この電源ラインを跨ぐことができないので、信号コネクタ211A,211B相互間を接続する信号配線214を形成することができないことは、上述した通りである。
図5は論理基板14のコネクタ構造を示し、図6は論理基板14と表面層21との接続構造を示す。図5に示すように、論理基板14には、電源コネクタ140A,140B、及び信号コネクタ141が形成されている。電源コネクタ140Aは、論理基板14の上端部に形成され、電源コネクタ140Bは、論理基板14の下端部に形成されている。信号コネクタ141は、論理基板14の中央に形成されている。さて、図6に示すように、論理基板14は、表面層21の上段に接続することもできるし、下段に接続することもできる。論理基板14が表面層21の上段に接続される場合には、電源コネクタ210Aと電源コネクタ140Aとが接続し、信号コネクタ211Aと信号コネクタ141とが接続する。このとき電源コネクタ140Bは、ダミーコネクタとして機能する。一方、論理基板14が表面層21の下段に接続される場合には、電源コネクタ210Bと電源コネクタ140Bとが接続し、信号コネクタ211Bと信号コネクタ141とが接続する。このとき電源コネクタ140Aは、ダミーコネクタとして機能する。
さて、上述の如く、論理基板14をバックプレーン20の上段及び下段の何れにも接続できるように構成するには、論理基板14の電源コネクタ140Aがバックプレーン20の電源コネクタ210Aに接続された場合でも、或いは論理基板14の電源コネクタ140Bがバックプレーン20の電源コネクタ210Bに接続された場合でも、論理基板14に電力が供給されるように構成する必要がある。論理基板14の挿入位置に係りなく、論理基板14へ電力を供給する手法として、後述する内層方式とバスバー方式がある。
図7は内層方式により論理基板14に電力を供給する構造を示す。論理基板14の電源層217と電源コネクタ140Aとの間には、電源層217への電力供給をオン/オフ切り替えするためのトランジスタ218Aが形成され、電源層217と電源コネクタ140Bとの間には、電源層217への電力供給をオン/オフ切り替えするためのトランジスタ218Bが形成されている。論理基板14がバックプレーン20の上段に接続されると、信号コネクタ211Aから供給されるスイッチング制御信号によってトランジスタ218Aはオンとなり、電源コネクタ210Aから電源コネクタ140Aに電力が供給される。このときトランジスタ218Bには、スイッチング制御信号は供給されず、トランジスタ218Bは、オフのままである。一方、図面には示していないが、論理基板14がバックプレーン20の下段に接続されると、信号コネクタ211Aから供給されるスイッチング制御信号によってトランジスタ218Bはオンとなり、電源コネクタ210Bから電源コネクタ140Bに電力が供給される。このときトランジスタ218Aには、スイッチング制御信号は供給されず、トランジスタ218Aは、オフのままである。尚、トランジスタ218A,218Bに替えて、任意のスイッチング素子を用いてもよい。
図8はバスバー方式により論理基板14に電力を供給する構造を示す。電源コネクタ140A,140Bの間には、お互いに電力を受け渡しするためのバスバー219が形成されている。バスバー219は、信号配線214にノイズを与えないように、しかも高密度実装に適したコンパクトなサイズにして、信号配線214からある程度隔離した距離に形成されるのが好ましい。また、バスバー219の表面は、絶縁材を塗布するのがよい。バスバー219と電源コネクタ140A,140Bの間にトランジスタを形成し、論理基板14の挿入位置に応じてトランジスタをオン/オフ制御し、バスバー219への電力供給を制御してもよい。
本実施例によれば、論理基板14をバックプレーン20上の上下二段に実装することが可能となり、多数及び多種類の論理基板14をディスクアレイシステム10に搭載することができる。これにより、ディスクアレイシステム10の高機能化、多機能化を実現できる。また、バックプレーン20の両端部に電源コネクタ210A,210Bを形成したので、信号コネクタ211A,211B相互間を接続する信号配線214を表面層21上に形成することが可能となり、論理基板14の高密度実装に好適である。また、バックプレーン20の上段と下段のそれぞれに接続される論理基板14の向きは同一であるため、バックプレーン20への挿入位置によって論理基板14のポート番号の並びが相違することはなく、保守管理に便宜である。
次に、図9乃至図12を参照しながら実施例2について説明する。図9は論理基板14のコネクタ構造を示し、図10は論理基板14と表面層21との接続構造を示す。これらの図に示すように、論理基板14のバックプレーン接続面には、信号コネクタ141、及び電源コネクタ142が形成され、ホストインターフェース接続面には、ポートP0〜P3が形成されている。電源コネクタ142は、バックプレーン接続面の一端側にのみ形成されている。ポートP0〜P3は、ホストインターフェースに接続する。14Aは論理基板14の表面を示し、14Bは論理基板14の裏面を示す。表面層21の上段に論理基板14が実装される場合、電源コネクタ142は電源コネクタ210Aに接続され、信号コネクタ141は信号コネクタ211Aに接続される。一方、表面層21の下段に論理基板14が実装される場合、電源コネクタ142は電源コネクタ210Bに接続され、信号コネクタ141は信号コネクタ211Bに接続される。
実施例2では、論理基板14の一端側にのみ電源コネクタ142が形成されている点が実施例1とは異なる。このため、実施例1では、表面層21の上段及び下段にそれぞれ実装される論理基板14の向きは、同一であるが、実施例2では、表面層21の上段及び下段にそれぞれ実装される論理基板14の向きは同一ではなく、表面層21の下段に実装される論理基板14の上下が反転している。それ故、表面層21の下段に実装される論理基板14のポートP0〜P3の並びは、上段に実装される論理基板14のポートP0〜P3の並びとは逆である。
図11は論理基板14の実装位置に応じてポート番号を変更する処理を示す概念図を示す。同図において、MP0〜MP3は、論理基板14に搭載されているマイクロプロセッサを示し、それぞれポートP0〜P3に一対一に接続している。各マイクロプロセッサMP0〜MP3には、論理的なプロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3がアサインされ、各ポートP0〜P3には、論理的なポート番号PORT#0〜PORT#3がアサインされている。さて、同図(A)に示すように、論理基板14が表面層21の上段に実装される場合には、論理基板14は、プロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3を変更しない。一方、同図(B)に示すように、論理基板14が表面層21の下段に実装される場合には、論理基板14は、プロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3の並びが逆転するように、プロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3を変更する。尚、番号変更後においても、プロセッサ番号とポート番号とは一対一に対応するものとする。
図12は論理基板14の実装位置に応じてポート番号を変更する処理を示す流れ図を示す。論理基板14は、表面層21に実装されると、信号コネクタ211A又は211Bから位置信号を受信する(S1)。例えば、信号コネクタ211Aからは、ハイレベルの位置信号が出力され、信号コネクタ211Bからは、ローレベルの位置信号が出力されるように構成しておくことで、論理基板14は、表面層21に実装されたときに信号コネクタ141に入力される位置信号の信号レベルを判定することで、自身が表面層21の上段に実装されたのか、或いは下段に実装されたのかを判定できる。
論理基板14は、実装位置が上段であるか否かを判定する(S2)。論理基板14は、実装位置が下段であると判定すると(S2;NO)、上述の如くプロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3を変更し(S3)、マイクロプロセッサMP0〜MP3を起動させる(S4)。一方、論理基板14は、実装位置が上段であると判定すると(S2;YES)、プロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3の変更処理をスキップして、マイクロプロセッサMP0〜MP3を起動させる(S4)。
本実施例によれば、論理基板14の実装位置によって、論理基板14の上下が反転する場合であっても、プロセッサ番号PROCESSOR#0〜PROCESSOR#3、及びポート番号PORT#0〜PORT#3を変更することで、論理基板14の上下反転による不都合を解消できる。
次に、図13乃至図14を参照しながら実施例3について説明する。図3に示した符号と同一符号の部材については同一の部材を示すものとして、その詳細な説明を省略する。図13に示すように、表面層21上には、支持部材27を介して電源プレート26A,26Bが形成されている。電源プレート26Aは、複数の電源コネクタ220Aを有しており、バックプレーン20の上端側に形成されている。電源プレート26Bは、複数の電源コネクタ220Bを有しており、バックプレーン20の略中央を横断するように形成されている。電源プレート26A,26Bは、何れも表面層21から所定の距離(支持部材27の厚み分)だけ離れて架橋されている。電源プレート26,26Bは、それぞれ電源コネクタ220A,220Bに電力を供給するための導電性プレートである。支持部材27は、導電性部材から構成されており、給電部212が外部から受給した電力を電源プレート26Aから電源プレート26Bに伝達するバスバーとして機能する。
図14に示すように、論理基板14には、信号コネクタ141、及び電源コネクタ143が形成されている。電源コネクタ143は、論理基板14の切り欠き部144に形成されている。論理基板14が表面層21の上段に実装される場合、電源コネクタ143は、電源コネクタ220Aに接続され、信号コネクタ141は、信号コネクタ211Aに接続される。論理基板14が表面層21の下段に実装される場合、電源コネクタ143は、電源コネクタ220Bに接続され、信号コネクタ141は、信号コネクタ211Bに接続される。
本実施例によれば、電源コネクタ220A,220Bを有する電源プレート26A,26Bを表面層21上に架橋したので、信号コネクタ211A,211B相互間を接続する信号配線を形成することができる。
実施例1に係るディスクアレイシステムの前方斜視図である。 実施例1に係るディスクアレイシステムの後方斜視図である。 実施例1に係るバックプレーンの分解斜視図である。 実施例1に係る表面層の裏面図である。 実施例1に係る論理基板のコネクタ構造を示す図である。 実施例1に係る論理基板と表面層との接続構造を示す図である。 内層方式により論理基板に電力を供給する構造を示す図である。 バスバー方式により論理基板に電力を供給する構造を示す図である 実施例2に係る論理基板のコネクタ構造を示す図である。 実施例2に係る論理基板と表面層との接続構造を示す図である。 実装位置に応じてポート番号を変更する処理を示す概念図である。 実装位置に応じてポート番号を変更する処理を示す流れ図である。 実施例3に係るバックプレーンの分解斜視図である。 実施例3に係る論理基板と表面層との接続構造を示す図である。
符号の説明
10…ディスクアレイシステム 14…論理基板 20…バックプレーン 21…表面層 22…グランド層 23…電源/信号層 24…グランド層 25…信号層 26A,26B…電源プレート 27…支持部材 140A,140B…電源コネクタ 141…信号コネクタ 142…電源コネクタ 210A,210B…電源コネクタ 211A,211B…信号コネクタ 218A,218B…トランジスタ 220A,220B…電源コネクタ

Claims (1)

  1. 複数の論理基板と、前記複数の論理基板相互間の信号線を接続するとともに前記複数の論理基板に電力を供給するバックプレーンとを備える記憶制御装置であって、
    前記バックプレーンは、前記バックプレーンの上段に接続される前記論理基板の信号を接続する第一の信号コネクタと、前記バックプレーンの下段に接続される前記論理基板の信号を接続する第二の信号コネクタと、前記バックプレーンの上段に接続される前記論理基板に電力を供給するための第一の電源コネクタと、前記バックプレーンの下段に接続される前記論理基板に電力を供給するための第二の電源コネクタとを備え、
    前記第一の電源コネクタは、前記バックプレーンの一端に形成され、前記第二の電源コネクタは、前記バックプレーンの他端に形成されており、
    前記第一の電源コネクタ及び前記第二の電源コネクタは、前記バックプレーンの表面層に形成されており、
    前記論理基板は、前記第一の電源コネクタに接続可能な第三の電源コネクタと、前記第二の電源コネクタに接続可能な第四の電源コネクタと、前記第一の信号コネクタ又は前記第二の信号コネクタのうち何れか一方に接続可能な第三の信号コネクタとを備え、前記論理基板は、前記バックプレーンの上段に接続されるときは、前記第一の電源コネクタに接続する前記第三の電源コネクタから電力の供給を受ける一方、前記バックプレーンの下段に接続されるときは、前記第二の電源コネクタに接続する前記第四の電源コネクタから電力の供給を受け、
    前記論理基板は、前記論理基板内に実装されている電子回路に電力を供給するための電源層と、前記第三の電源コネクタと前記電源層との間の電気的接続を導通又は遮断する第一のスイッチング素子と、前記第四の電源コネクタと前記電源層との間の電気的接続を導通又は遮断する第二のスイッチング素子とを備え、前記論理基板が前記バックプレーンの上段に接続されるときは、前記第一のスイッチング素子は、前記第三の電源コネクタと前記電源層とを導通する一方で、前記第二のスイッチング素子は、前記第四の電源コネクタと前記電源層との間の電気的接続を遮断し、前記論理基板が前記バックプレーンの下段に接続されるときは、前記第一のスイッチング素子は、前記第三の電源コネクタと前記電源層との間の電気的接続を遮断する一方で、前記第二のスイッチング素子は、前記第四の電源コネクタと前記電源層とを導通する、記憶制御装置。
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