KR101720307B1 - 정보 저장 장치 - Google Patents

Abstract

정보 저장 장치는 정보가 저장되는 복수의 디스크와, 복수의 디스크들이 하나의 제어 신호를 통해 제어되도록 연결하는 기판을 포함하는 하나의 레이드 셀을 복수 개 포함하는 하나의 레이드 셀 블록을 구비하여 구현된다.

Description

정보 저장 장치{Data storage device}

본 발명은 정보 저장 장치에 관한 것이다.

다양한 정보들을 저장하는 정보 저장 장치는, 기업 업무 환경에서의 데이터 안정성 유지와 대용량 저장 공간의 확보를 위하여 하드 디스크의 중복 배열 즉, 레이드(RAID: Redundant Array of Independent Disks)라는 자료 저장 방식을 이용하여 정보를 저장한다. 레이드는 저장 방식에 따라 레이드 0, 레이드 1, 레이드 4, 레이드 5, 레이드 6, JBOD 등 다양한 형태로 분류된다.

이러한 레이드 방식에 따라 저장 장치를 구현하는 경우, 복수의 디스크를 포함하여 저장 장치를 구현하기 때문에, 하나의 디스크에 장애가 발생하는 경우 레이드에 손상이 일어나, 쓰기를 시도할 때 성능 저하가 발생할 수도 있다. 또한, 복수의 디스크를 포함함에 따라 정보 저장 장치의 크기가 커지며, 서버로부터의 디스크 착탈이 번거로운 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 레이드 셀의 착탈이 용이한 정보 저장 장치를 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 정보 저장 장치는,

정보가 저장되는 복수의 디스크; 및 상기 복수의 디스크들이 하나의 제어 신호를 통해 제어되도록 연결하는 기판을 포함하는 하나의 레이드 셀을 복수 개 포함하는 하나의 레이드 셀 블록을 구비한다.

상기 정보 저장 장치는, 상기 복수의 디스크와 기판을 연결하는 복수의 인터페이스; 및 상기 복수의 인터페이스를 통해 상기 디스크를 제어하는 제어 신호를 생성하는 중앙 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 중앙 제어부는, 상기 복수의 레이드 셀 중 적어도 하나의 레이드 셀에 대한 정전을 감지하는 정전 감지부; 상기 정전 감지부가 정전을 감지하면, 정보 저장 제어 신호와 전원 제어 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하는 긴급 신호 생성부; 전원 제어 신호가 입력되면, 정전이 발생한 레이드 셀로 전원을 공급하는 전원 제공부; 및 상기 긴급 신호 생성부가 생성한 전원 제어 신호를 토대로 상기 복수의 디스크에 전원이 공급되도록 전원 제어 신호를 상기 전원 제공부로 전달하는 전원 제어부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 인터페이스는 SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SAS(Serial Attached SCSI), PCIe, USB, UFS 및 기타 저장장치 관련 인터페이스 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면 정보 저장 장치를 이루고 있는 레이드 셀의 서버로부터의 착탈이 간편하며, 각 레이드 셀의 중앙에 통풍구를 이용하여 공랭하여 정보 저장 장치의 온도를 용이하게 유지시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 정보 저장 서버의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이드 셀의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어부의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이드 셀의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이드 셀의 구현 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 설치 예시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정보 저장 장치의 구현 예시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치를 설명하기 앞서, 일반적인 정보 저장 서버의 예에 대해 도 1을 참조로 설명한다.

도 1은 일반적인 정보 저장 서버의 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 정보 저장 서버(10)는 기업 업무 환경에서의 데이터 안정성 유지와 대용량 저장 공간의 확보를 위하여 자료 저장 방식으로 레이드(RAID)를 이용하여 저장한다. 이러한 정보 저장 서버(10)에는 복수의 디스크들이 포함되어 있으며, 어느 하나의 디스크에 장애가 발생하는 경우 전체 레이드에 손상이 가게 된다.

또한, 정보 저장 서버(10) 내에 복수의 디스크들이 일체형으로 삽입되어 있기 때문에, 장애가 발생한 하나의 디스크를 탈착하기 위해서는 일체형인 모든 디스크들도 탈착해야만 하기 때문에 탈부착에 번거로움이 발생한다. 또한, 디스크의 수를 늘리기 위해서는 정보 저장 서버(10)의 크기도 커지는 문제점이 있다.

그러므로, 본 발명의 실시예에서는 디스크의 탈부착을 용이하게 하면서도 한정된 크기의 정보 저장 장치 내에 많은 디스크들이 포함되도록 하는 정보 저장 장치를 제안한다. 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 예에 대해 도 2 및 도 3을 참조로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이드 셀의 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 정보 저장 장치는 복수의 레이드 셀(100)을 포함한다. 도 2에는 24개의 레이드 셀이 하나의 정보 저장 장치 내에 포함되어 있는 것을 예로 하여 설명하였으며, 하나의 레이드 셀(100)은 레이드 0, 레이드 1, 레이드 4, 레이드 5, 레이드 6, JBOD(Just a Bunch of Drives) 방식 또는 레이드 조합 중 어느 하나의 저장 방식을 이용하여 10TB(Tera Byte)의 저장 용량을 가지는 것을 예로 하여 설명한다. 따라서, 도 2에 도시된 정보 저장 장치에 포함되는 레이드 셀 블록(200)은 240TB의 저장 용량을 가진다.

하나의 레이드 셀(100)은 복수개의 디스크(121∼125)가 구비되며, 각각의 디스크(121∼125)가 기판(110)에 연결되어 있는 형태를 나타낸다. 디스크(121∼125)는 기판(110)의 전체 면이 아닌, 하나의 면을 제외한 나머지 면에 연결된다.

그리고 기판(110)의 형태는 구현에 따라 적어도 면의 수가 3면 이상의 면 수를 가지는 다각형(예를 들어, 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 등)의 형태로 구현되어, 한 면을 제외한 나머지 면에는 디스크(121∼125)들이 연결된다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 디스크들이 연결된 기판 부분을 '디스크 연결부(111)'라 지칭한다.

디스크가 연결되지 않은 나머지 면은 정보 저장 장치에 삽입이 용이하도록 기판이 길게 추가로 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 기판이 길게 추가로 형성된 기판 부분을 '삽입부(112)'라고 지칭한다.

또한, 복수의 레이드 셀(100)에 의해 발생하는 열을 방산하기 위해 자연 공랭식 방식을 이용하는 것을 예로 하여 설명하나, 별도의 방열 장치가 포함될 수도 있다.

도 2 및 도 3에서는 5각형 형태의 기판을 예로 하여 설명하였으며, 다른 형태에 대해서 도 6을 참조로 먼저 설명한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이드 셀의 구현 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이드 셀은 도 6의 (a) 내지 (d)에 나타낸 바와 같이 기판을 5각형, 6각형, 7각형 및 8각형 등 다양한 형태의 다각형으로 구현할 수 있다. 그리고 도 6의 (e) 내지 (g)에 나타낸 바와 같이, 기판에 디스크를 장착하는 형태도 다양하게 구현할 수 있다.

즉, 도 6의 (e)와 같이 6각형의 기판에 각각의 면 중 하나의 면을 제외한 나머지 5개의 면 즉, 디스크 연결부(111)에 해당하는 면에 하나의 디스크가 장착되도록 하거나, 도 6의 (f)나 (g)와 같이 하나의 면에 복수의 디스크들이 장착되도록 구현할 수 있다. 도 6의 (e)나 (g)는 디스크가 기판에 수평으로 배치되는 것을 나타낸 것이고, 도 6의 (f)는 디스크가 기판에 수직으로 배치되는 것을 나타낸 것이다.

기판의 형태나 디스크가 장착되는 형태는 어느 하나로 한정하여 설명하지 않으며, 본 발명의 실시예에서는 6각형의 형태를 보이는 기판에 하나의 면을 제외한 나머지 면들 각각 하나의 디스크가 수평으로 배치되는 것을 기본으로 하여 설명한다. 상기 도 2의 정보 저장 장치에 포함된 레이드 셀에 대해 도 3을 참조로 이어 설명하면, 기판(110)과 복수의 디스크들이 각각의 인터페이스(141∼145)들을 통해 연결되어 있다.

그리고, 복수의 인터페이스(141∼145)들은 중앙 제어부(130)와 연결되어, 중앙 제어부(130)의 제어에 따라 제어 신호를 복수의 인터페이스(141∼145)들이 각각 연결되어 있는 디스크로 전달되도록 동작된다. 또한, 제6 인터페이스(146)는 인접한 다른 복수의 레이드 셀(100)들과의 연결을 통해, 하나의 제어 신호로도 정보 저장 장치 전체를 제어하는 제어부(도면 미도시)에 연결되도록 한다.

이때, 각각의 인터페이스(141∼146)들은 저장 장치 관련 인터페이스(예를 들어, SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SAS(Serial Attached SCSI), PCIe 또는 USB, UFS 등)로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이들 인터페이스들 중 SATA를 예로 하여 설명하나 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 인터페이스(141) 내지 제5 인터페이스(145)와 같이 디스크에 연결되는 인터페이스들을 설명의 편의를 위하여 '디스크 인터페이스'라 지칭한다. 반면에 인접한 레이드 셀과 연결되는 제6 인터페이스(146)를 '레이드 셀 인터페이스'라 지칭하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

그리고, 각각의 인터페이스(141∼146)들을 통해 연결되어 있는 디스크들을 제어하는 중앙 제어부(130)의 구조에 대해 도 4를 참조로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어부의 구조도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 제어부(130)는 정전 감지부(131), 전원 제공부(132), 전원 제어부(133) 및 긴급 신호 생성부(134)를 포함한다.

정전 감지부(131)는 외부로부터 정보 저장 장치의 복수의 레이드 셀 각각으로 들어오는 전원이 차단되는 등을 통해, 정보 저장 장치에 정전이 발생하였는지 여부를 감지한다. 정전 발생 여부를 감지하는 방법은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.

전원 제공부(132)는 긴급 신호 생성부(134)로부터 전원 제어 신호를 수신하면, 정보 저장 장치의 레이드 셀로 공급할 전원을 생성한다. 본 발명의 실시예에서는 전원 제공부(132)를 배터리 등의 형태로 구현할 수 있으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

전원 제어부(133)는 긴급 신호 생성부(134)에서 생성한 전원 제어 신호를 전원 제공부(132)로 전달하여 디스크에 전원이 공급될 수 있도록 한다. 또한, 정보 저장 장치로 외부로부터 주 전원이 공급되면, 전원 제공부(132)에서 제공하는 전원이 차단되도록 제어한다. 여기서 전원 제어부(133)는 전원 제공부(132)에서 제공되는 전원이 레이드 셀 전체로 공급되도록 제어하거나, 하나의 레이드 셀에 있는 복수의 디스크 중 어느 하나로만 전원이 공급되도록 제어할 수 있다. 또는 전체 레이드 셀들로 인가되는 전원을 제어할 수도 있다.

긴급 신호 생성부(134)는 정전 감지부(131)가 정보 저장 장치의 현재 상태가 정전 상태임을 감지하면, 긴급 신호를 생성한다. 긴급 신호는 정보 저장 제어 신호와 전원 제어 신호를 포함한다.

정보 저장 제어 신호는 정보가 디스크로 전달되기 전에 정전이 발생하는 경우, 보조 기억 장치(예를 들어, 자기 디스크 기억 장치, 자기 테이프 기억 장치 등)(도면 미도시)에 임시로 정보가 저장되도록 제어하는 신호를 의미한다. 전원 제어 신호는 정전이 발생되면 전원 제공부(132)에서 정보 저장 장치로 전원이 제공되도록 제어하는 신호를 의미한다.

다음은 도 3에서 설명한 레이드 셀의 또 다른 실시예에 대해 도 5를 참조로 설명한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이드 셀의 예시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예를 통해 구현되는 레이드 셀은 상기 도 3에서 설명한 5각형 기판 상에 구현된 레이드 셀이 아닌 형태에 대해 나타낸 것이다.

먼저 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 중앙 제어부(130')가 가운데 위치하고, 양 옆으로 4 채널의 케이블을 통해 제1 인터페이스(141'), 제2 인터페이스(142'), 제4 인터페이스(144') 및 제5 인터페이스(145')가 연결되어 있다. 그리고 하단으로 제3 인터페이스(143')가 연결되어 있으며, 제3 인터페이스(143')가 연결된 다른 쪽으로 제6 인터페이스(146')가 연결되어 있다.

또 다른 형태로는 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 중앙 제어부(130")의 우측으로 제6 인터페이스(146")가 연결되어 있고, 중앙 제어부(130")의 어느 한 쪽에 제1 인터페이스(141") 내지 제5 인터페이스(145")가 연결되어 있다. 중앙 제어부(130")의 내부에는 제1 인터페이스(141") 내지 제5 인터페이스(145")가 연결되어 있는 인터페이스-디바이스 연결부가 5개 구비되어 있고, 그 외에 임시 저장소나 인터페이스-호스트 연결부가 구비되어 있다. 여기서 호스트는 레이드 셀을 의미한다.

도 5의 (a)와 (b)에 나타낸 인터페이스들도 SATA로 구현되는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 레이드 셀의 구현 형태는 도 5에 나타낸 형태 이외의 형태로도 구현할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태로 한정하지 않는다.

한편, 상기에서 설명한 복수의 레이드 셀들을 구비하는 정보 저장 장치의 설치 예에 대해 도 7을 참조로 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장 장치의 설치 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 정보 저장 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 레이드 셀을 쌓아 정보 저장 장치를 구현하되, 디스크의 착탈이 용이하도록 레이드 셀 간 일정 간격을 띄워 정보 저장 장치로 구현할 수 있다. 그리고, 레이드 셀 형태가 직관적으로 도시되기 때문에 관리가 용이하며, 레이드 셀 중앙에 생성되어 있는 통풍구를 통해 공랭식 방식으로 방열 처리가 이루어지도록 하며, 정보 저장 장치의 최 상단에는 다양한 형태의 구조물(200)들을 올려 미관상으로도 좋게 구현할 수 있다.

다음은 복수의 레이드 셀을 이용하여 1,44PB(Peta Byte)의 정보를 저장할 수 있는 정보 저장 장치의 구성 예에 대해 도 8을 참조로 설명한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정보 저장 장치의 구현 예시도이다.

도 8은 정보 저장 장치를 위에서 내려다 본 예시도로, 하나의 레이드 셀은 5개의 디스크를 포함하며, 하나의 레이드 셀은 10TB(Tera Byte)의 정보를 저장하게 된다. 이때, 각각의 디스크는 레이드 0, 레이드 4, 레이드 5, 레이드 6 또는 JBOD 방식 및 레이드 조합 중 어느 하나를 이용하여 정보를 저장한다.

그리고 하나의 레이드 셀 블록(200-1 ∼ 200-6)은 24개의 레이드 셀을 포함하는 것을 예로 하여 설명하고 있으므로, 하나의 레이드 셀 블록에는 240TB의 정보가 저장된다. 이러한 레이드 셀 블록을 6개 연결하여 총 1.44PB의 정보가 저장된다.

레이드 셀 블록(200-1 ∼ 200-6)을 6개 구비하기 위해, 제1 레이드 셀 블록(200-1)과 제4 레이드 셀 블록(200-4), 제2 레이드 셀 블록(200-2)과 제5 레이드 셀 블록(200-5), 그리고 제3 레이드 셀 블록(200-3)과 제6 레이드 셀 블록(200-6)이 서로 마주하도록 구현한다. 그리고 이웃한 레이드 셀 블록과는 스위치(300)를 통해 연결되어, 복수의 디스크들을 하나의 제어 신호로 제어될 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 스위치가 PCIe 스위치를 이용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

1. 정보 저장 장치에 있어서,
   정보가 저장되는 복수의 디스크; 및
   상기 복수의 디스크들이 하나의 제어 신호를 통해 제어되도록 연결하는 적어도 3개 이상의 면을 가지는 다각형의 기판
   을 포함하는 하나의 레이드 셀을 복수 개 포함하는 하나의 레이드 셀 블록
   을 구비하며,
   상기 복수의 디스크는 상기 다각형의 기판의 면 수에서 하나의 면을 제외한 나머지 면 각각에 연결되며, 디스크가 연결되는 한 면에는 적어도 하나 이상의 디스크가 복수 개 연결 가능하며,
   상기 복수의 레이드 셀은 상기 기판에 탈부착되도록 미리 설정된 간격으로 떨어져 상기 기판에 연결되며, 상기 복수의 레이드 셀 중앙에 생성된 통풍구를 통해 방열 처리되는 정보 저장 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판은 상기 복수의 디스크들이 연결되는 디스크 연결부와, 상기 정보 저장 장치에 삽입되는 삽입부를 포함하는 정보 저장 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 디스크는 다각형의 상기 기판의 디스크 연결부의 한 면에 하나씩 수평 배치되는 정보 저장 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 디스크는 다각형의 상기 기판의 디스크 연결부의 한 면에 복수 개 수평 배치되는 정보 저장 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 디스크는 다각형의 상기 기판의 디스크 연결부의 한 면에 복수 개 수직 배치되는 정보 저장 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 디스크와 기판을 연결하는 복수의 인터페이스; 및
   상기 복수의 인터페이스를 통해 상기 디스크를 제어하는 제어 신호를 생성하는 중앙 제어부
   를 더 포함하는 정보 저장 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 중앙 제어부는,
   상기 복수의 레이드 셀 중 적어도 하나의 레이드 셀에 대한 정전을 감지하는 정전 감지부;
   상기 정전 감지부가 정전을 감지하면, 정보 저장 제어 신호와 전원 제어 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하는 긴급 신호 생성부;
   전원 제어 신호가 입력되면, 정전이 발생한 레이드 셀로 전원을 공급하는 전원 제공부; 및
   상기 긴급 신호 생성부가 생성한 전원 제어 신호를 토대로 상기 복수의 디스크에 전원이 공급되도록 전원 제어 신호를 상기 전원 제공부로 전달하는 전원 제어부
   를 포함하는 정보 저장 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 인터페이스는 저장 장치 인터페이스(SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SAS(Serial Attached SCSI), PCIe 또는 USB, UFS, SD Card 등) 중 어느 하나로 구현되는 정보 저장 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 인터페이스는 상기 기판의 면에 각각 설치되며,
   복수의 인터페이스 각각은 상기 디스크와 연결되며,
   상기 복수의 인터페이스 중 하나의 인터페이스는 상기 디스크와 연결되지 않고, 상기 제어 신호를 수신하기 위하여 인접한 레이드 셀의 인터페이스와 연결되는 정보 저장 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 디스크와 연결되는 인터페이스는 상기 중앙 제어부에 연결되어, 상기 중앙 제어부를 통해 제어 신호를 수신하는 정보 저장 장치.
11. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 레이드 셀 블록을 연결하여 하나의 제어 신호로 상기 복수의 레이드 셀 블록을 제어하는 스위치
    를 더 포함하며,
    상기 스위치는 PCIe 스위치로 구현되는 정보 저장 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스크는 각각 레이드 0, 레이드 4, 레이드 5, 레이드 6, JBOD 방식 또는 레이드 조합 중 어느 하나를 이용하여 정보를 저장하는 정보 저장 장치.

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