KR20140113640A - 동적 전자 저장 유닛을 제공하는 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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KR20140113640A
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제이슨 에이. 설리반
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제이슨 에이. 설리반
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Abstract

본 발명은 모듈식 전자 저장 유닛에 관한 것이다. 유닛은 전자 회로 기판 라이저를 포함한다. 저장 디바이스를 갖는 전자 저장 카드는 전자 회로 기판 라이저에 제거 가능하게 결합되고, 전자 회로 기판 라이저와 통신한다. 제어기는 전자 저장 카드와 외부 컴퓨팅 디바이스 사이의 통신을 지원하는 전자 회로 기판 라이즈에 결합된다. 일 실시예에서, 2개 이상의 전자 저장 카드들은 전자 회로 기판 라이저에 제거 가능하게 결합되고 RAID로 있다. 또한, 제어기는 RAID 제어기이다. 다른 실시예에서, 저장 디바이스는 고체 상태 저장 디바이스이다.

Description

동적 전자 저장 유닛을 제공하는 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING A DYNAMIC ELECTRONIC STORAGE UNIT}
본 발명은 전자 저장 유닛들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디지털 데이터의 동적 저장을 위한 모듈식 구성 부분에 관한 것이다.
저장 디바이스들은 컴퓨터 시스템이 전원 오프된 후 전자 데이터를 유지하므로 컴퓨터 시스템 파일들, 프로그램 파일들, 프로그램 업데이트들, 사용자 문서들, 매체 파일들, 및 시스템 또는 사용자가 유지하기를 선택하는 모든 다른 전자 데이터를 저장하는 데 사용된다. 저장 유닛들은 보조 스토리지, 오프라인 스토리지, 및 네트워크 스토리지의 형태를 취한다. 보조 스토리지는 컴퓨터의 CPU에 의해 액세스 가능하지 않고, 컴퓨터의 입력/출력 채널들을 통해 액세스된다. 보조 스토리지의 통상의 예는 하드 디스크를 포함한다. 다른 예들은 플래시 드라이브들 및 플로피 디스크들을 포함한다. 오프라인 스토리지는 컴퓨터 시스템으로부터 분리되어 있으므로 컴퓨터 시스템의 CPU에 의해 제어되지 않는다. 오프라인 스토리지의 예들은 외부 하드 드라이브들, 및 광 디스크들을 포함한다.
현재의 저장 디바이스들의 하나의 공통의 문제는 더 많은 저장 공간에 대한 계속 증가하는 요구이다. 단일 기가바이트 하드 드라이브는 대부분의 현대 사용자들에게 더 이상 충분한 저장 공간을 제공하지 않는다. 새로운 저장 유닛들이 더 큰 저장 요구들에 대해 부응하는 만큼 거의 신속하게, 새롭고, 더 저장 정도가 심한 프로그램들, 매체 파일들, 및 매체 표준들이 개발되어 새로운 저장 공간을 채운다. 컴퓨터 시스템의 저장 용량을 업데이트하는 것은 흔히 어렵고 비용이 많이 든다. 시스템 하드 드라이브를 교체하거나 추가하는 것은 시간 및 전문 기술을 요한다.
저장 디바이스들의 다른 문제는 신뢰성이다. 컴퓨터 사용자들이 저장 디바이스들 상에 그들의 주요 음악, 영상, 및 사진 라이브러리들을 전자적으로 저장하는 추세가 늘고 있다. 이러한 디바이스들이 고장날 경우, 사용자는 비용이 많이 드는 매체 및 귀중한 가족 영상들 및 사진들의 그들 전체 라이브러리를 손실할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 일부 컴퓨터 사용자들은 그들의 정보를 별도의 저장 디바이스 상에 백업한다. 그러한 디바이스들은 광 디스크, 네트워크 로케이션, 웹사이트, 또는 별도의 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 방법들은 시간 소모가 크고, 고가이고, 흔히 사용자가 필요한 저장 공간을 이중으로 구매하는 것을 요구한다.
따라서, 디지털 스토리지에 대한 기법들이 현재 존재하지만, 과제들은 여전히 존재한다. 따라서, 그것은 현재의 기법들을 증대시키거나 심지어 대체할 관련 기술의 개선일 것이다.
본 발명은 전자 저장 유닛들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디지털 데이터의 동적 저장을 위한 모듈식 구성 부분에 관한 것이다.
본 발명의 구현은 교체 가능한 저장 카드들을 갖는 모듈식 전자 저장 유닛 또는 디바이스에 관련하여 일어난다. 저장 카드들은 전자 회로 기판 라이저에 결합된다. 하나의 구현에서, 전자 회로 기판 라이저는 하나 이상의 저장 카드들을 수용하고 유지하는 다수의 슬롯들을 갖는다. 이와 같이, 유닛의 저장 용량은 임의의 수의 전자 저장 카드들을 제거하고 업데이트된 저장 카드들로 교체함으로써 용이하게 업그레이드된다. 일 실시예에서, 저장 유닛은 전자 저장 카드들과 외부 컴퓨팅 디바이스 사이에서 통신하는 것을 위한 지원을 제공하는 제어기를 더 포함한다.
하나의 구현에서, 저장 카드들은 플래시 스토리지와 같은 고체 상태 저장 디바이스들이다. 고체 상태 저장 디바이스들은 저렴하게 생산되고 판매되고, 저레벨들의 전력을 활용할 수 있다. 다른 구현에서, 저장 디바이스는 "RAID(Redundant Array of Independent Disks)"를 형성하는 복수의 저장 디바이스들을 포함한다. 이러한 RAID 구성은 복수의 저장 디바이스들 사이에 데이터 리던던시를 제공함으로써 디스크 어레이의 신뢰성 및 성능을 증가시킨다.
본 발명의 방법들 및 프로세스들이 개인 및 네트워크 컴퓨팅의 영역에서 특히 유용한 것으로 판명되었지만, 당업자는 본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들이 산업적 자동화 및 효율을 산출하는 제조의 다양한 응용들 및 영역들에서 사용될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징들은 뒤따르는 설명 및 첨부된 청구항들에서 제시되고 더 분명하게 될 것이다. 특징들 및 이점들은 특히 첨부된 청구항들에서 지적되는 기기들 및 조합들에 의해 실현되고 획득될 수 있다. 또한, 본 발명의 특징들 및 이점들은 본 발명의 실행에 의해 학습될 수 있거나, 이하에서 제시되는 바와 같은 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명의 앞서 열거된 특징들 및 다른 특징들 및 이점들이 획득되는 방식을 위해, 본 발명의 보다 상세한 설명이 첨부된 도면들에 도시된 특정 실시예들을 참조함으로써 제공될 것이다. 도면들이 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하고, 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로서 고려되지 않아야 한다는 점을 이해하면서, 본 발명은 첨부한 도면들을 사용하여 부가적 특수성 및 상세로 기술되고 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈식 저장 유닛 및 하나의 저장 카드의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 저장 카드들 및 제어기 카드를 갖는 모듈식 저장 유닛의 측단면도를 도시한다.
도 3은 모듈식 저장 유닛의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 및 모듈식 저장 유닛에 부착된 엔드플레이트의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모듈식 저장 유닛들을 통합하는 랙 시스템(rack system)의 사시도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 관련하여 사용되는 대표적인 카드들을 도시한다.
본 발명은 전자 저장 유닛들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용이하게 업그레이드되고, 크기 변경되고, 교체되는 모듈식 저장 유닛에 관한 것이다. 업그레이드 가능한 모듈식 전자 스토리지를 제공하는 것에 더하여, 본 발명은 동등물인 비모듈식 저장 유닛들과 비교하여 비교적 작은 용적 내에 비교적 큰 양의 전자 저장 유닛들을 수용할 수 있는 모듈식 저장 유닛을 제공한다. 또한, 본 모듈식 저장 유닛의 일부 구현들은 고속 판독/기록 능력들을 포함하고, "RAID(Redundant Array of Independent Disks)" 기술을 활용하도록 이상적으로 구성된다. 이와 같이, 본 모듈식 저장 유닛은 향상된 성능 및 신뢰성을 호환 가능 시스템의 저장 유닛에 제공한다.
본 발명의 모듈식 저장 유닛은 임의의 컴퓨터, 컴퓨팅 시스템, 또는 컴퓨터 엔터프라이즈와의 사용에 이상적이다. 일 실시예에서, 모듈식 저장 유닛은 오프라인 스토리지를 개인용 컴퓨터에 제공하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서, 모듈식 저장 유닛은 보조 스토리지를 제공하기 위해 컴퓨터 시스템에 동작 가능하게 결합된다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 모듈식 저장 유닛(들)이 네트워크 시스템 내에 저장 드라이브로서 사용된다. 또 다른 실시예에서, 모듈식 저장 유닛(들)은 스마트 기능들 또는 자동화 능력들을 외부 유닛에 제공하는 컴퓨팅 시스템에 스토리지를 제공한다. 당업자는 모듈식 저장 유닛이 컴퓨팅 시스템들 및 디지털 데이터 스토리지가 활용되는 거의 모든 상황들, 시스템들, 및 유닛들에서 유용하다는 점을 이해할 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 모듈식 저장 시스템(10)은 전자 회로 기판 라이저(14) 및 전자 저장 카드(16)를 수용하는 케이스(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 케이스(12)는 라이저(14) 및 저장 카드(16)를 수용하는 하나 이상의 수용 채널들(24a, 24b, 및 24c)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 케이스(12)는 라이저(14) 및 저장 카드(16)를 제위치에 유지하는 다른 수단을 포함한다. 예를 들어 일 실시예에서, 케이스(12)는 나사, 접착제, 클립, 또는 당업자에게 알려진 다른 적합한 패스너로 이러한 디바이스들(14 및 16)에 고정된다. 케이스(12)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 엔드플레이트 또는 페이스플레이트(51)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 페이스플레이트(51)는 제거 가능하여, 사용자가 케이스(12) 내에 수용되는 다양한 구성 요소들에 용이하게 액세스할 수 있게 한다.
본 발명의 일부 구현들에서, 저장 카드(16)는 라이저(14)에 제거 가능하게 결합된다. 라이저(14)는 호환 가능 저장 카드(16)를 수용하도록 크기가 결정되고 구성되는 슬롯(15)을 포함한다. 슬롯(15)은 케이스(12)의 수용 채널(24a) 맞은편의 라이저(14)의 상부 면에 직접 결합된다. 이와 같이, 저장 카드(16)의 대향하는 에지들은 채널(24a) 및 슬롯(15)에 삽입되어, 케이스(12) 내에 저장 카드(16)를 고정시킨다. 슬롯(15)은 저장 카드(16)를 기계적으로 지지하여, 케이스(12)로부터 저장 카드(16)의 의도되지 않은 제거를 방지한다. 예를 들어 일 실시예에서, 슬롯은 저장 카드(16)의 일부를 맞물리게 하는 록킹 메커니즘을 포함하고 그것으로부터 저장 카드(16)의 제거를 방지한다. 다른 실시예에서, 저장 카드를 라이저에 연결하기 위해 커넥터가 채용되어, 저장 카드(16)를 기계적으로, 그리고 전기적으로 지지한다. 일부 실시예들에서, 라이저는 복수의 슬롯들을 포함하고, 따라서 복수의 저장 카드들을 지지한다. 본 발명의 일부 구현들에서, 라이저(14)는 제어기(20)와 저장 카드(16) 사이에 통신을 제공하는 버스 시스템을 더 포함한다.
구성된 바와 같이, 저장 카드(16)는 케이스(12)의 라이저(14) 및 채널(24a)에 제거 가능하게 결합된다. 이와 같이, 저장 카드(16)는 교체 및 업그레이드를 위해 케이스(12)로부터 용이하게 제거된다. 예를 들어, 사용자가 모듈식 저장 시스템(10)을 업그레이드하는 것을 원하는 경우, 사용자는 케이스(12)로부터 저장 카드(16)를 제거하고, 저장 카드(16)를 원하는 저장 카드(16)로 교체한다. 대안으로, 사용자는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 저장 카드(16)를 유지하고 부가적인 제 2 저장 카드들을 케이스(12)에 삽입함으로써, 모듈식 저장 시스템(10)을 업그레이드할 수 있다. 따라서, 모듈식 저장 시스템(10)은 사용자에 의해 요구되는 바에 따라 모듈식 업그레이드들을 할 수 있다. 이러한 구성은 전체 시스템(10), 또는 그것의 고가의 구성 요소들을 폐기하지 않고 사용자가 시스템(10)의 성능 및 저장 용량을 업그레이드하는 것을 허용한다.
일부 실시예들에서, 저장 카드(16)는 전자 회로 기판과 같은 기판, 하나 이상의 저장 디바이스들(18), 및 내부 버스 시스템을 포함한다. 전자 회로 기판 및 내부 버스 시스템은 저장 디바이스(들)에 판독하고 기록하기 위한 필요한 구성들을 포함한다. 저장 카드(16)는, 하기에 상세히 논의되는 바와 같이, 라이저(14)에 결합하기 위한 수단을 더 포함한다. 저장 카드들 내부 버스 시스템은 연결 수단을 통해 저장 디바이스들(18)과 라이저(14) 사이에 연결을 수립한다.
저장 카드(16)는 다양한 타입들의 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 저장 디바이스는 플래시 저장 디바이스와 같은 고체 상태 메모리 디바이스이다. 저장 카드의 치수들은 케이스(12)의 제한된 치수들 내에 호환 가능하게 맞도록 구성된다. 예를 들어 일 실시예에서, 저장 카드(16)의 치수들은 대략 63.5㎜ x 76㎜ x 2.5㎜이다. 다른 실시예에서, 저장 카드의 치수들은 케이스(12)의 치수들에 비례하여 구성된다.
고체 상태 메모리 디바이스들은 다수의 이점들을 모듈식 저장 디바이스(10)에 제공한다. 예를 들어, 고체 상태 메모리 디바이스들은 저레벨들의 방열을 생성한다. 전형적으로, 케이스 내에 인클로징된(enclosed) 저장 디바이스들은 고레벨들의 열을 생성하므로 능동 냉각 시스템을 필요로 한다. 그러나, 고체 상태 저장 디바이스들은 저레벨들의 열을 생성하므로 케이스(12) 내에 능동 냉각 시스템을 포함할 필요를 없게 한다. 더 정확히 말하면, 저장 디바이스들(18)로부터 최소로 생성된 열은 시스템(10)의 주변 환경으로의 방산 및 자연 대류에 의해 시스템(10)으로부터 효과적으로 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(10)의 자연 대류는, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 벤트들(vents) 또는 홀들(52)을 제공함으로써 달성된다. 최소의 열 생성에 더하여, 고체 상태 메모리 디바이스들은 또한 소형이고 고저장 용량이 가능하다. 고체 상태 메모리는 이동하는 부분들이 없으며, 이는 에너지 소모 및 노이즈 산출을 더 감소시킨다.
모듈식 저장 유닛(10)의 하나의 특정 이점은 사용자가 현재의 저장 카드를 용이하게 제거하여 다른 저장 카드로 교체할 수 있다는 것이다. 통상적 저장 유닛들은 저장 유닛의 하나 이상의 저장 카드들을 교체하는 것보다 오히려 사용자가 전체 저장 유닛을 업그레이드하는 것을 필요로 한다. 도 1을 계속해서 참조하면, 도시되는 구현은 사용자가 수용 채널들(24a, 24b, 및 24c)로부터 라이저(14) 및 저장 카드(16)를 슬라이딩 가능하게 제거할 수 있게 한 것이다. 이와 같이, 사용자는 라이저(14)로부터 저장 카드(16)를 분리하고 저장 카드(16)를 새로운 저장 카드로 교체할 수 있게 되어 있다. 사용자는 그 다음 새로운 스토리지 및 라이저(14)를 케이스로 재삽입하여, 모듈식 메모리 시스템(10)을 업그레이드한다. 이러한 방식으로, 사용자는 전체 유닛을 구매할 필요 없이 모듈식 저장 유닛(10)을 신속하게 업그레이드한다. 이러한 업그레이드 방법은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 또한 모듈식 저장 유닛(30)으로 달성된다.
일부 실시예들에서, 라이저(14)는 내부 구조체(23)를 갖는 포트(22)와 연결되는 제어기(20)를 포함한다. 포트(22)는 저장 시스템(10)이 외부 컴퓨팅 디바이스 또는 시스템에 연결되고 이들과 통신할 수 있게 한다. 제어기(20)는 저장 카드(16)에 판독되고 기록되는 데이터를 제어한다. 일 실시예에서, 제어기(20)는 단일 프로세싱 칩이다. 다른 실시예에서, 제어기(20)는 복수의 컴퓨팅 구성 요소들을 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기(20)는 라이저(14)에 완전히 결합된다. 또 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(20)는 제어기 카드(36)이며, 이는 슬롯(44)을 통해 라이저(34)에 제거 가능하게 결합된다.
제어기(20)는 저장 카드(16)를 논리 유닛으로서 외부 디바이스 또는 외부 컴퓨터 시스템에 제공한다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 저장 카드들이 모듈식 저장 시스템(10) 내에 포함된다. 제어기는 저장 카드들(16)을 관리하고 그것들을 논리 유닛들 또는 단일 논리 유닛으로서 외부 컴퓨팅 시스템에 제공한다. 일부 실시예에서, 제어기(20)는 디스크 어레이 제어기로서의 역할을 하고 2개 이상의 저장 카드들(16)을 디스크 어레이에서의 별도의 디스크들로서 취급한다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 모듈식 저장 유닛(30)의 실시예들이 도시된다. 모듈식 저장 유닛(30)은 케이스(32), 제거 가능한 백플레인(backplane)(48), 수용 채널들(46a 및 46b), 라이저(34), 제어기 카드(36), 및 복수의 저장 카드들(38)을 포함한다. 일 실시예에서, 백플레인은 케이스(32)의 일부에 고정적으로 부착된다. 케이스(32)는 라이저(34)를 수용하며, 라이저(34)는 복수의 저장 카드들(38)에 상호 연결된다. 케이스(32) 및 백플레인(48)은 라이저(34) 및 복수의 저장 카드들(38)의 어셈블리를 제거 가능하게 고정시키는 수 개의 수용 채널들(46a, 46b, 및 50)을 포함한다. 일 실시예에서, 라이저(34)는 복수의 저장 카드들(38)을 수용하도록 구성되는 복수의 슬롯들(44)을 포함한다. 일 실시예에서, 라이저(34)는 2개 내지 10개의 슬롯들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 라이저(34)는 10개를 초과하는 슬롯들을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 라이저(34)는 8개의 저장 카드들(38)을 수용하는 8개의 슬롯들 및 제어기 카드(36)를 수용하는 단일 슬롯을 포함한다.
저장 카드(38)는 적어도 하나의 전자 저장 디바이스(40)를 포함한다. 일부 실시예에서, 저장 카드(38)는 복수의 저장 디바이스들(40)을 포함한다. 예를 들어 일 실시예에서, 단일 저장 카드는 2개 내지 16개의 저장 디바이스들(40)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 저장 디바이스(40)는 16개를 초과하는 저장 디바이스들(40)을 포함한다. 다양한 타입들의 저장 디바이스들(40)이 저장 유닛(30) 내에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저장 디바이스들(40)은 플래시 저장 디바이스와 같은 고체 상태 디바이스들이다. 다른 실시예들에서, 자기 또는 광학 저장 디바이스가 사용된다. 시스템(30) 내에서의 공기 흐름 및 방열을 용이하게 하기 위해 저장 카드들(38) 사이에 갭(39)이 포함된다.
일 실시예에서, 저장 카드(38)는 슬롯(44) 내에 수용되는 에지 접촉부를 포함한다. 에지 접촉부는 저장 카드(38)의 에지 상에 또는 에지 근방에 위치되는 다수의 금속 접촉 패드들을 포함한다. 금속 접촉 패드들은 카드(38)가 슬롯(44) 내에 삽입될 때, 카드(38)와 슬롯(44) 사이의 전기적 통신을 수립하기 위한 접촉면을 제공한다. 일 실시예에서, 에지 접촉부는 구리 또는 알루미늄 접촉 패드들을 포함한다. 다른 실시예에서, 에지 접촉부는 단일 에지 접촉부이다. 또 다른 실시예에서, 에지 접촉부는 멀티 에지 접촉부이다.
일 실시예에서, 저장 유닛(30)은 복수의 슬롯들(44)을 갖는 라이저(34)를 포함한다. 각각의 슬롯은 복수의 고체 상태 플래시 저장 디바이스들(40)을 갖는 저장 카드(38)를 호환 가능하게 수용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 각각의 저장 디바이스(40)는 대략 8 기가바이트(Gb)이다. 따라서, 각각의 카드(38)의 저장 용량은 대략 128 Gb이고, 저장 시스템(30)의 조합된 저장 용량은 대략 1 테라바이트(Tb)이다. 일 실시예에서, 저장 카드들(38)의 치수들은 대략 3" x 2.5" x 1/8"이고 케이스의 치수들은 대략 3.5" x 3.5" x 3.5"이다. 각각의 저장 카드는 8개의 저장 카드들이 대략 32 와트의 전력을 사용하도록 정상 조건들 하에서 동작하기 위해 대략 4 와트의 전력을 활용한다. 이와 같이, 제어기에 방산되는 열은 이전에 논의된 바와 같이 최소이다. 저장 디바이스들(40)이 저레벨들의 전력을 끌어내므로, 시스템(30)은 저레벨들의 열을 생성한다. 따라서, 저장 디바이스들(40)에 의해 생성되는 열은, 앞서 논의된 바와 같이, 부가 능동 냉각 시스템을 필요로 하지 않고 자연적으로 방산될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 제어기 카드(36)이다. 제어기 카드(36)는 부착된 저장 카드들(38)을 제어하고 그것들을 논리 유닛들로서 외부 컴퓨팅 시스템들에 제공하는데 요구되는 필수 구성 요소들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 라이저(14) 상에 포함된다. 대안으로, 제어기 카드(36)는 슬롯(44) 및 에지 접촉부 연결을 통해 간접적으로 라이저(34)에 결합된다. 당업자는 다수의 다른 결합 방법들이 제어기 카드를 전자 회로 기판에 결합하기 위해 효과적으로 사용될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
일부 실시예들에서, 제어기 카드(36)는 RAID 제어기이다. RAID 제어기는 각각의 부착된 저장 카드(38)를 어레이에서의 별도의 저장 카드로서 취급하지만, 저장 카드들의 그룹을 단일 저장 위치로서 외부 컴퓨팅 시스템에 제공한다. RAID 기술은 단일 드라이브 또는 카드를 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더 뛰어난 성능 및 신뢰성을 달성하기 위해 2개 이상의 저장 디스크들 또는 카드들을 동시에 사용한다. RAID는 이러한 이익들을 달성하기 위해 데이터의 패리티를 스트립핑(stripping)하고 미러링(mirroring)하고 생성한다. 이러한 프로세스들 및 계산들은 당업계에서 이해되는 바와 같이 RAID 제어기로 구현된다.
RAID 제어기는 저장 어레이의 입력/출력 성능 및 신뢰성을 증가시키기 위해 수 개의 드라이브들, 디스크들, 또는 카드들 중에서 데이터를 분할하고 복제한다. 하나의 예에서, RAID 기술은 2개 이상의 드라이브들로부터 데이터에 비트와이즈 XOR 함수들을 수행함으로써 패리티 정보를 생성하고, 그러한 정보를 패리티 정보로서 저장한다. 어떤 드라이브가 고장나면, 그러한 드라이브로부터의 정보는 남은 드라이브로부터의 데이터 및 패리티 정보에 다른 비트와이즈 XOR 함수를 수행함으로써 구성될 수 있다. 이러한 함수의 결과는 고장난 드라이브 상의 손실된 정보를 재생성한다. 이러한 재생성된 정보는 따라서 대체 드라이브 상에서 재구성되고 재저장될 수 있다.
RAID는 다수의 다른 컴퓨터 데이터 저장 체계들을 포함하며, 이는 제로 레벨 RAID, 제 1 레벨 RAID, 제 6 레벨 RAID 등과 같은 레벨로 지칭된다. 각각의 RAID 레벨은 고유의 데이터 저장 체계를 구현하고, 각각은 여러 실시예들에서 제어기(36)에 의해 사용될 수 있다. 표준 RAID 레벨들(0~6)에 더하여, 다른 실시예들에서, 비표준 RAID 레벨들 및 네스트된(nested) RAID들이 제어기(36)로 통합될 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(36)는 레벨 5 RAID 제어기이다. RAID 5는 모든 포함된 저장 카드들에 걸쳐서 분포되는 패리티 데이터로 스트립핑하는 블록-레벨을 사용한다. 스트립핑은 각각의 드라이브, 디스크, 또는 카드 상의 데이터의 집합적인 일련의 블록들을 "스트라이프(stripe)"로서 지정하는 것을 수반한다. 따라서, 예를 들어, 4개의 저장 카드들이 RAID로 있으면, 각각의 카드는 4개의 데이터 블록들로 분할될 수 있고, 각각의 카드의 제 1 데이터 블록들은 집합적으로 스트라이프가 된다. 마찬가지로, 각각의 카드의 각각의 제 2 블록은 제 2 스트라이프를 형성하고, 각각의 카드의 제 3 블록 및 제 4 블록도 마찬가지이다. RAID 5로, 각각의 카드는 그것의 데이터 블록들 중 하나에 패리티 정보를 저장할 것이다. 예를 들어 4개의 스트라이핑된 카드들에 대해, 제 1 카드의 제 1 블록은 그러한 스트라이프 상의 다른 블록들에 대한 패리티 정보를 저장한 패리티 블록일 수 있다. 마찬가지로, 제 2 카드의 제 2 블록, 제 3 카드의 제 3 블록, 및 제 4 카드의 제 4 블록은 그것들의 각각의 스트라이프들에 대해 전용으로 패리티 정보를 저장할 수 있다. 데이터가 임의의 블록 또는 임의의 블록의 일부에 기록될 때, 그러한 스트라이프에 상응하는 패리티 블록은 재계산된다. 계속 예를 들면, 데이터가 제 2 카드 상의 제 1 블록에 기록되면, (제 1 카드의 제 1 블록상에 저장되는) 패리티 블록은 재계산된다. 따라서, 전체 저장 시스템은 각각의 드라이브의 전체 콘텐츠의 지금까지의 패리티 정보를 유지한다. 데이터가 블록으로부터 판독될 때, 효율을 위해, 그러한 블록에 상응하는 패리티 데이터는 판독되지 않는다. 이러한 예들이 단지 예시들로서 제공되지만, 레벨 5 RAID 실시예가 임의의 스트립핑 구성, 및 임의의 수의 패리티 블록들 또는 패리티 블록들의 위치 선정을 포함할 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 제어기 카드(36)는 모듈식 저장 유닛(30)의 기능을 변화시키기 위해 용이하게 제거되고 교체된다. 제어기 카드(36)는 라이저(34)에 제거 가능하게 결합되어, 카드(36)의 용이한 제거 및 교체를 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 제어기 카드(36)는 특정 네트워크 시스템에서 기능하도록 구체적으로 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제어기 카드는 NAS(network attached storage) 제어기 카드로서 구체적으로 구성된다. 이러한 예에서, 제어기 카드(36)는 SATA(serial ATA) 포트를 포함한다. 일 실시예에서, SATA 포트는 고속 판독/기록 능력을 허용하는 4개 이상의 통신 라인들을 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기 카드(36)는 SAN(storage attached network) 유닛으로서 구성되고 파이버 채널 포트와 같은 광섬유 포트를 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기 카드(36)는 이더넷 포트 또는 USB 포트를 갖는 오프라인 외부 저장 유닛으로서 구성된다. 또 다른 실시예에서, 제어기 카드(36)는 2개 이상의 다른 종류들의 포트들을 포함한다. 당업자는 제어기 카드(36)가 모듈식 저장 유닛이 다양한 네트워크 및 포트 타입들을 수용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 백플레인(48)은 케이스(32)에 제거 가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 케이스(32)는 가역 방식으로 백플레인(48)을 수용하는 채널들(45a 및 45b)을 포함한다. 사용자는 다양한 이유들로 백플레인(48)을 교체하는 것을 원할 수 있다. 예를 들어 일 실시예에서, 사용자는 백플레인이 포트(42)를 유지하는 구멍 또는 위치를 포함함에 따라, 다른 타입의 포트(42)를 수용하기 위해 백플레인(48)을 교체한다. 다른 실시예에서, 백플레인(48)은 전력 케이블 또는 전력 공급기에 연결되는 포트를 포함한다. 다른 실시예에서, 백플레인(48)은 파워 아웃렛에 연결하는 전력 케이블을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 백플레인(48)은 시스템(30)이 다른 컴퓨팅 시스템 또는 유사한 디바이스로부터 무선 신호들을 송신하고 수신하는 것을 가능하게 하는 무선 능력들을 포함한다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 적어도 일부의 실시예들에 관련하여 사용되는 대표적인 카드들이 도시된다. 적어도 일부 실시예들은 카드의 하나 이상의 측부들 상에 표면 실장 기술을 활용한다. 적어도 일부 실시예들은 복수의 드라이브들을 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 각각의 드라이브는 제어기 및 메모리 어레이를 포함한다. 따라서, 하기에 논의되는 바와 같이, 주어진 카드 상의 복수의 드라이브들의 활용에 의해 처리량이 증가된다. 처리량은 복수의 카드들의 활용에 의해 더욱 증가된다.
이제 도 4를 참조하면, 모듈식 저장 유닛(30)의 케이스(32)의 사시도가 도시된다. 케이스(32)는 2개의 엔드플레이트들(51 및 54)을 포함한다. 일 실시예에서, 엔드플레이트(51)는 복수의 벤트들(52)을 포함한다. 다른 실시예에서, 엔드플레이트들(51 및 54) 둘 다는 복수의 벤트들(52)을 포함한다. 벤트들(52)은 이전에 논의된 바와 같이, 자연 대류 냉각 시스템을 가능하게 하기 위해 주변 공기가 케이스(32)의 내외로 이동할 수 있게 한다. 엔드플레이트들(51 및 54)은 엔드플레이트를 패스너로 케이스(32)에 고정시키기 위한 복수의 나사 홀들(56)을 포함한다. 모듈식 저장 유닛(30)의 임의의 구성 요소의 교체 또는 변경은 엔드플레이트들(51 및 54)의 적어도 하나를 제거하여 유닛(30)의 내부 구성 요소들에 액세스함으로써 달성된다.
일부 실시예들에서, 시스템(30)은 모듈식 유닛(30) 및 그 안에 포함되는 구성 요소들에 대한 극도로 강력한 지지 구조물을 제공하도록 구성되고 설계되는 풀 메탈 케이스(32)를 포함한다. 일 실시예에서, 케이스(32)는 알루미늄으로 만들어진다. 정상 환경들 및 심지어 극도의 환경들 하에서, 케이스(32)는 다양한 외부 소스들로부터 가해지는 과도한 것 및 다양한 외부 소스들로부터 비롯되는 충격력들을 견뎌낼 수 있다. 구체적으로, 케이스(32)는 반경 범위들 외로 완전히 구축되는 것이 바람직하며, 여기서 케이스(32)의 거의 모든 구조적 특징 및 요소는 반경 범위를 포함한다. 이러한 반경 범위들의 원리는 모듈식 저장 유닛(30)에 가해지는 임의의 부하를 유닛(30)의 외부 에지들로 전달하도록 기능한다. 따라서, 부하 또는 압력이 케이스(12)의 상단에 가해지면, 부하는 측부들을 따라, 상단 및 기저로, 그리고 마침내 케이스(32)의 코너들로 전달된다.
일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 모듈식 저장 유닛들은 랙들(60)의 저장 엔터프라이즈 또는 시스템을 형성하도록 함께 결합된다. 랙들(60)의 시스템은 "축척된 스토리지" 구성으로 지칭될 수 있는 것의 이점을 달성한다. 구체적으로, 도 5는 클러스터 또는 개별 모듈식 저장 유닛들(30)의 복수(62)를 포함하는 멀티플렉스 저장 센터(60)(타워로서 도시됨)를 도시하며, 이때 각각의 저장 유닛(30)은 함께 결합되고 멀티플렉스 저장 센터(60) 내에 실장된다. 각각의 개별 저장 유닛(30)은 적합한 수단을 사용하여 저장 센터(60) 내에 실장된다. 예를 들어, 일 실시예에서 개별 저장 유닛들(30)은 저장 센터(60)의 통합된 랙 시스템(64)에 실장된다. 랙 시스템(64)은 각각의 저장 유닛(30)을 그것에 물리적으로 및 제거 가능하게 결합하도록 그 위에 맞물림 수단을 포함한다. 맞물림 수단은 케이스 모듈(32)의 벽들에 부착되고 벽들 내에 맞도록 설계되는 실장 브라켓을 포함하는 것이 바람직하다. 게다가, 맞물림 수단은 맞물림 수단 및 결합된 저장 유닛들(30)이 케이스 모듈(32)로부터 외측으로 제거되는 것을 허용하는 베어링들 또는 롤러들의 시스템들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 임의의 수의 저장 유닛들(30)이 매우 제한된 양의 공간에서 축척된 스토리지 능력을 달성하기 위해 함께 결합될 수 있다는 점이 고려된다. 일부 실시예들에서, 복수(62)의 저장 유닛들(30) 각각은 RAID 구성으로 이루어진다. 일 실시예에서, 유닛들(30)의 복수(62)는 저장 유닛들을 제어하는 별도의 RAID 제어기를 포함하며, 이는 각각의 유닛(30)을 별도의 드라이브로서 취급한다.
축척된 스토리지 능력들은 모듈식 저장 유닛들(30)의 클러스터의 전체 저장 능력으로서 정의될 수 있다. 게다가, 축척된 스토리지 능력은 함께 전기적으로 프로세스 결합되는 유닛들의 수에 직접 비례한다.
멀티플렉스 센터(60)가 항상 바람직한 것은 아니지만, 그렇더라도 2개 이상의 저장 유닛들(30)은 저장 엔터프라이즈(60)를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다. 그러한 조합은 사용자가 기존 저장 유닛(30)을 교체할 필요 없이 부가 스토리지를 저장 유닛(30)에 신속하게 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 모듈식 저장 유닛들(30)을 물리적으로 및 전기적으로 함께 결합하기 위해 독점적 범용 포트가 제공된다. 관련 분야의 당업자는 본 발명의 프로세싱 제어 유닛과 활용될 수 있는 다양한 포트들을 알고 있을 것이다. 함께 연결될 때, 2개의 저장 유닛들(30)은 본 명세서에서 확인되고 정의되는 바와 같이, 조합된 저장 능력들을 갖고 축척된 스토리지를 제공한다. 일 실시예에서, 포트(42)와 유사한 범용 포트는 제어기(36)에 연결된다. 다른 실시예에서, 범용 포트는 라이저(34)의 버스 시스템에 직접 연결된다.
다른 실시예에서, 2개 이상의 저장 유닛들(30)은 서로 물리적으로 결합될 필요 없이 함께 결합될 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 저장 유닛들은 유선 또는 무선 연결을 사용하여 프로세스 결합될 수 있다. 그러한 유선 연결은 각각의 저장 유닛(30)의 포트(42) 또는 범용 포트에 연결되는 연결 와이어 또는 케이블을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2개의 저장 유닛들(30)이 연결될 때, 조합된 유닛은 조합에서 단지 하나의 제어기(36)에 의해 제어된다. 다른 실시예에서, 조합된 저장 유닛들(30)의 저장 카드들 각각은 RAID이고, 단일 제어기(36)에 의해 제어된다. 다른 실시예에서, 조합된 저장 유닛들(30)은 각각 RAID로 있으며, 여기서 각각의 저장 유닛(30)은 RAID 구성으로의 저장 드라이브 같이 동작한다.
본 발명의 적어도 일부 실시예들에서, 본 발명의 시스템들 및 방법들의 활용에 의해 처리량이 증가된다. 예로서, 다수의 드라이브들을 갖는 PCBA(printed circuit board assembly)가 제공된다. 일부 실시예들에서, 다수의 드라이브들은 PCBA 상에 위치된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 드라이브들은 PCBA의 일 측부 상에 위치되고 및/또는 하나 이상의 드라이브들은 동일한 PCBA의 다른 측부상에 위치되어, PCBA가 카드마다 다수의 드라이브들을 포함한다.
따라서, 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따르면, 2개 이상의 드라이브들이 카드마다 제공된다. 일 실시예에서, 카드는 카드의 상단에서의 드라이브를 통해 6 기가 처리량 및 카드의 하단에서의 드라이브를 통해 6 기가 처리량을 포함한다. 따라서, 카드는 12 기가 처리량을 제공한다. 또한 그러한 카드들이 10개 사용된다면, 디바이스는 120 기가의 처리량을 제공한다.
따라서, 본 발명의 적어도 일부 실시예들에서, 본 발명의 시스템들 및 방법들의 활용에 의해 처리량이 증가된다. 처리량은 주어진 카드에서의 복수의 드라이브들의 활용에 의해 증가된다. (따라서, 본 발명의 적어도 일부 실시예들은 카드마다 2개 이상의 드라이브들의 활용을 포함한다.) 처리량은 디바이스마다 복수의 카드들의 활용에 의해 더 증가된다. 게다가, 처리량은 다수의 디바이스들의 활용에 의해 더 증가된다.
당업자는 각각의 드라이브가 6 기가보다 더 많이 또는 더 적게 포함할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 각각의 카드는 12 기가보다 더 많이 또는 더 적게 제공할 수 있다. 게다가, 본 발명의 실시예들은 10개보다 더 많은 또는 더 적은 카드들을 포함하는 시스템들을 포함하고, 따라서 디바이스마다 백플레인에서 120 기가보다 더 많은 또는 더 적은 처리량을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들은 처리량을 더 증가시키기 위해 복수의 디바이스들의 활용을 포함한다.
본 발명의 실시예들의 활용은 다양한 효율성을 제공한다. 예를 들어, 효율성은 공간, 레이아웃, 열 분포, 등에 관하여 체험된다. 또한, 효율성은 드라이브들의 동등한 세트들을 레이아웃함으로써 체험된다. 효율성은 카드 상의 다수의 드라이브들을 사용하고/하거나, 카드의 상단에 다수의 드라이브들을 갖고/갖거나, 카드의 하단에 다수의 드라이브들을 갖고/갖거나, 카드들을 스택킹(stacking)하고/하거나, 디바이스들을 스택킹하여 체험된다. 카드마다 다수의 드라이브들의 활용, 및 RAID와 같은 신호화 기술 또는 다른 신호화 기술은 다수의 드라이브들이 하나의 드라이브인 것처럼 보일 수 있게 한다. 따라서, 다수의 드라이브들은 하나의 단일 드라이브로서 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 소형화, 중복, 및 드라이브 레벨에서의 속도의 생성을 제공한다.
본 발명은 그것의 사상 또는 필수적 특성들에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 점에 있어서 단지 예시적이고 비제한적인 것으로서 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서보다는 오히려 첨부된 청구항들에 의해 명시된다. 청구항들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경들은 그것들의 범위 내에 포함될 것이다.

Claims (20)

  1. 모듈식 전자 저장 유닛에 있어서,
    전자 회로 기판 라이저;
    저장 디바이스를 갖는 전자 저장 카드로서, 상기 전자 회로 기판 라이저에 제거 가능하게 결합되고 상기 전자 회로 기판 라이저와 통신하는 전자 저장 카드; 및
    상기 전자 회로 기판 라이저에 결합되는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 전자 저장 카드와 외부 컴퓨팅 디바이스 사이의 통신을 지원하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 저장 카드는 2개 이상의 전자 저장 카드들을 포함하고, 상기 2개 이상의 전자 저장 카드들은 RAID(Redundant Array of Independent Disks)로 있고, 상기 제어기는 RAID 제어기인
    모듈식 전자 저장 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RAID는 레벨 5 RAID인
    모듈식 전자 저장 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 저장 카드는 고체 상태 저장 디바이스를 포함하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자 저장 카드는 플래시 저장 디바이스를 포함하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 저장 카드는 고체 상태 저장 디바이스들만을 포함하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 제어기 카드를 포함하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 외부 디바이스와의 연결을 위한 포트를 포함하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모듈식 전자 저장 유닛을 이하의 것:
    (ⅰ) 저장 영역 네트워크 상의 저장 디바이스;
    (ⅱ) 네트워크 부착된 스토리지; 및
    (ⅲ) 외부 저장 드라이브
    중 적어 하나로서 지원하는
    모듈식 전자 저장 유닛.
  10. 모듈식 전자 저장 디바이스에 있어서,
    전자 저장 카드를 수용하는 수단을 갖는 전자 회로 기판 라이저로서, 버스 시스템을 갖는, 전자 회로 기판 라이저;
    저장 디바이스를 갖고 전자 저장 카드 라이저를 수용하는 상기 수단에서 수용되고 상기 버스 시스템과 통신하는 전자 저장 카드; 및
    상기 버스 시스템에 결합되는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 전자 저장 카드와 외부 디바이스 사이의 통신을 지원하는
    모듈식 전자 저장 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전자 저장 카드는 2개 이상의 전자 저장 카드들을 포함하고, 상기 제어기는 RAID(Redundant Array of Independent Disks) 제어기이고 상기 2개 이상의 전자 저장 카드들은 RAID로 있는
    모듈식 전자 저장 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장 디바이스는 고체 상태 저장 디바이스인
    모듈식 전자 저장 디바이스.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장 디바이스는 플래시 저장 디바이스인
    모듈식 전자 저장 디바이스.
  14. 모듈식 전자 저장 엔터프라이즈에 있어서,
    제 1 전자 회로 기판 라이저를 갖는 제 1 모듈식 전자 저장 유닛으로서, 상기 제 1 전자 회로 기판 라이저는 제 1 버스 시스템을 갖고, 상기 제 1 전자 회로 기판 라이저에 동작 가능하게 결합되는 제 1 전자 저장 카드를 갖고, 상기 제 1 버스 시스템과 다른 모듈식 전자 저장 유닛 사이의 연결을 수립하는 수단을 갖는 제 1 모듈식 전자 저장 유닛; 및
    제 2 전자 회로 기판 라이저를 갖는 제 2 모듈식 전자 저장 유닛으로서, 상기 제 2 전자 회로 기판 라이저는 제 2 버스 시스템을 갖고, 상기 제 2 전자 회로 기판 라이저에 동작 가능하게 결합되는 제 2 전자 저장 카드를 갖고, 상기 제 2 버스 시스템과 상기 제 1 모듈식 전자 저장 유닛 사이의 연결을 수립하는 수단을 갖는 제 2 모듈식 전자 저장 유닛을 포함하는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 모듈식 전자 저장 유닛들은 이하의 전자 저장 체계들:
    (ⅰ) NAS(network attached storage); 및
    (ⅱ) SAN(storage access network)
    중 적어도 하나의 일부를 포함하는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전자 저장 카드는 고체 상태 저장 디바이스를 포함하는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전자 저장 카드는 플래시 저장 디바이스를 포함하는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈식 전자 회로 기판 라이저는 상기 제 1 전자 회로 기판 라이저에 동작 가능하게 결합되는 제 3 전자 저장 카드를 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 3 전자 저장 카드들은 RAID(Redundant Array of Independent Disks)로 있는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 연결을 수립하는 제 1 수단은 RAID 제어기를 포함하는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 모듈식 전자 저장 유닛들은 RAID로 있는
    모듈식 전자 저장 엔터프라이즈.
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