TW202020607A

TW202020607A - 硬碟模組及伺服系統

Info

Publication number: TW202020607A
Application number: TW107141432A
Authority: TW
Inventors: 李任智; 林義嵐; 李宗穎
Original assignee: 神雲科技股份有限公司
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-06-01

Abstract

一種硬碟模組，適用於一伺服器，包含多個用以儲存數位資料的硬碟單元、多個不同的周邊單元、一主要擴充單元，及多個輔助擴充單元，每一周邊單元各自運作於一工作狀態，該主要擴充單元包括多個分別電連接該等周邊單元的第一，及第二介面埠，每一輔助擴充單元包括一第三介面埠與多個第四介面埠，且該等輔助擴充單元的該第三介面埠分別電連接該主要擴充單元的該等第二介面埠，每一輔助擴充單元的每一第四介面埠用以電連接一硬碟單元，該主要擴充單元監控每一周邊單元的一工作狀態而得到一對應該周邊單元的周邊資訊。

Description

硬碟模組及伺服系統

本發明是有關於一種數位資料的儲存模組及系統，特別是指一種支援集束磁碟（JBOD: Just a Bunch of Disks）形式的儲存裝置，具有擴充儲存容量功能的硬碟模組及伺服系統。

隨著網路科技的進步，數位資訊的服務流量暴增，大數據的相關發展已逐漸成為目前網路資訊領域的研究主流，而傳統做為網路資訊相關技術發展的硬體設備，即伺服系統，其用來提供資訊儲存的集束硬碟（即，JBOD: Just a Bunch of Disks）的實體可連接數量有限，進而限制了數位資訊儲存空間，顯然已不足以滿足現行大量的數位資訊流量的需求。

此外，隨著數位資訊流量的增加，將進而造成伺服系統的集束硬碟運作負擔，而現有的伺服系統對於集束硬碟及其相關設備元件並無監控機制（例如：工作電壓、工作電流…等），若是相關元件故障，將連帶使得整個伺服系統損毀，因此，現有的伺服系統有改善的必要。

因此，本發明的一目的，即在提供一種可提升硬碟連接數量，並監控相關元件的硬碟模組。

於是，本發明硬碟模組，適用於一伺服器，包含多個硬碟單元、多個不同的周邊單元、一主要擴充單元，及多個輔助擴充單元。

該等硬碟單元用以根據該伺服器而儲存數位資料。

每一周邊單元各自運作於一工作狀態。

該主要擴充單元包括多個分別電連接該等周邊單元的第一介面埠，及多個第二介面埠。

每一輔助擴充單元包括一第三介面埠與多個第四介面埠，且該等輔助擴充單元的該第三介面埠分別電連接該主要擴充單元的該等第二介面埠，每一輔助擴充單元的每一第四介面埠用以電連接一硬碟模組，且每一輔助擴充單元的該第三介面埠與該等第四介面埠各自形成供該主要擴充單元與該等硬碟單元進行資訊傳輸的路由路徑，且每一輔助擴充單元的第三介面埠與第四介面埠不與該等周邊單元電連接，使該等輔助擴充單元不與該等周邊單元進行資訊傳輸。

該主要擴充單元監控每一周邊單元的一工作狀態而得到一對應該周邊單元的周邊資訊。

又，本發明的另一目的，即在提供一種可提升硬碟連接數量，並監控相關元件的伺服系統。

於是，本發明伺服系統包含一伺服器，及一電連接該伺服器的硬碟模組。

該硬碟模組包括多個硬碟單元、多數個不同的周邊單元、一主要擴充單元，及多個輔助擴充單元。

每一硬碟單元用以根據該伺服器而儲存數位資料。

每一周邊單元各自運作於一工作狀態。

該主要擴充單元電連接該伺服器，包括多個分別電連接該等周邊單元的第一介面埠，及多個第二介面埠。

每一輔助擴充單元包括一第三介面埠與多個第四介面埠，且該等輔助擴充單元的該第三介面埠分別電連接該主要擴充單元的該等第二介面埠，每一輔助擴充單元的每一第四介面埠用以電連接一硬碟單元，每一輔助擴充單元的該第三介面埠與該等第四介面埠各自形成供該主要擴充單元與該等硬碟單元進行資訊傳輸的路由路徑，且每一輔助擴充單元的第三介面埠與第四介面埠不與該等周邊單元電連接，使該等輔助擴充單元不與該等周邊單元進行資訊傳輸，該主要擴充單元監控每一周邊單元的一工作狀態而得到一對應該周邊單元的周邊資訊。

本發明的功效在於：藉由電連接該主要擴充單元的每一輔助擴充單元，各自連接多數個硬碟單元，提升了可儲存資料的空間，並由主要擴充單元監控與其電連接的多個不同的周邊單元，可隨時掌握整體運作狀況。

本發明伺服系統主要是透過串列連接小型電腦系統介面擴展器（SAS Expander: Serial Attached SCSI Expander，以下簡稱SAS Expander）與多個硬碟共同組成的硬碟模組連同伺服器來運作，藉由SAS Expander提供擴充的SAS連接埠可讓伺服器連接更多的SAS硬碟，以支援集束磁碟（JBOD: Just a Bunch of Disks）型式的儲存裝置，進而提供伺服器可存取大量資料的儲存空間。

此外，由於SAS Expander連接硬碟的實體連接介面，即，周邊元件互連標準（Peripheral Component Interconnect）插槽數量的增加，對於其周邊元件的監控（例如：工作電壓、工作電流、工作溫度、硬碟轉速…等）將更顯得重要，為避免其周邊元件故障，進而使得整個硬碟模組損毀，因此，本發明伺服系統中的硬碟模組還具有監控周邊元件的功能，以下將詳細說明本發明伺服系統的實施方式。

參閱圖1，本發明伺服系統的一實施例，包含一伺服器2，及一硬碟模組3。

該伺服器2包含一輸入輸出控制器(IOC: Input Output Controller)21，及一設置於該輸入輸出控制器21並與該硬碟模組3電連接的主機匯流排介面卡(HBA: Host Bus Adapter)22，該輸入輸出控制器21經由該主機匯流排介面卡22控制該硬碟模組3執行相關的資料存取與監控回報指令。

該硬碟模組3包括多個硬碟單元31、多個不同的周邊單元32、一主要擴充單元33，及多個輔助擴充單元34。

該等硬碟單元31電連接該主機匯流排介面卡22，用以根據來自該輸入輸出控制器21經由該主機匯流排介面卡22所發送的控制指令而執行數位資料之儲存。

每一周邊單元32各自運作於一工作狀態，具體而言，該等周邊單元32各為電源供應器、複雜可程式邏輯裝置（CPLD: Complex Programmable Logic Device）、溫度感測器、電壓感測器、電流感測器、唯讀記憶體（即，現場可更換單元，Field Replace Unit）等，依據硬碟模組3整體的運作狀況，各自有不同的工作狀態，進一步說明，該等周邊單元32分別用以經由該主要擴充單元33偵測該主要擴充單元33、該等硬碟單元31、及該等輔助擴充單元34運作時的工作電壓、工作電流…等，此外，該等硬碟單元31本身的相關資訊，例如硬碟轉速，則是經由該等輔助擴充單元34傳送至該主要擴充單元33，並由該主要擴充單元33經由該主機匯流排介面卡22傳送至輸入輸出控制器21。

該主要擴充單元33包括多個分別電連接該等周邊單元32的第一介面埠331，及多個第二介面埠332，該主要擴充單元33透過該等第一介面埠331監控每一周邊單元32對應的工作狀態而得到一對應該周邊單元32的周邊資訊，進而得知每一周邊單元32是否有異常，進一步而言，該主要擴充單元33等同於提供箱體服務功能（SES: SCSI Enclosure Services），即，監控該等周邊單元32的運作狀況，當該伺服器2的該輸入輸出控制器21需讀取該等周邊單元32的運作狀況的相關資訊時，則由該主要擴充單元33傳送。

需進一步說明的是，該主要擴充單元33透過本身韌體對於該等周邊單元32及相關感測元件設定的參數條件，與存放在一唯讀記憶體，且關於該等周邊單元32及相關感測元件的參數條件做比對，以判斷該等周邊單元32及相關感測元件是否有異常。

此外，該主要擴充單元33並記錄每一周邊資訊，當該主要擴充單元33接收到來自該伺服器2的一詢問時，該主要擴充單元33傳送一載有每一周邊資訊的回報到該伺服器2，且該主要擴充單元33還監控該等硬碟單元31運作的狀態，並將關於該等硬碟單元31運作的狀態的資訊經由該主機匯流排介面卡22傳送至該輸入輸出控制器21。

每一輔助擴充單元34包括一第三介面埠341與多個第四介面埠342。

該等輔助擴充單元34的該第三介面埠341分別電連接該主要擴充單元33的該等第二介面埠332，此外，每一第二介面埠332、每一第三介面埠341，及每一第四介面埠342均支援串列附接小型電腦系統介面協定，而該等輔助擴充單元34的每一第四介面埠342用以電連接一硬碟單元31，每一輔助擴充單元34的該第三介面埠341與該等第四介面埠342各自形成供該主要擴充單元33與該等硬碟單元31進行資訊傳輸的路由路徑，使該主要擴充單元33可透過該等第二介面埠332與每一輔助擴充單元34的該第三介面埠341得知每一輔助擴充單元34與硬碟單元31的連接狀況，並回報給該伺服器2，且每一輔助擴充單元34的第三介面埠341與第四介面埠埠342不與該等周邊單元32電連接，使該等輔助擴充單元34不與該等周邊單元32進行資訊傳輸。

需再說明的是，由於該主要擴充單元33是擔當SES箱體服務(SCSI Enclosure Services)的角色，因此該等周邊元件32僅會與該主要擴充單元33通訊連接，而不會與該等輔助擴充單元34通訊連接，也不會透過該等輔助擴充單元34傳送資訊。

而該伺服器2係藉由該輸入輸出控制器21及該主機匯流排介面卡22電連接該主要擴充單元33，由該輸入輸出控制器21及該主機匯流排介面卡22本身或是作業系統應用程式（OS Application Program）是透過該輸入輸出控制器21及該主機匯流排介面卡22對該主要擴充單元33進行控制及監視，來達到集束硬碟管理的功能。換句話說，藉由本發明，只需要一組輸入輸出控制器及主機匯流排介面卡，就能監控集束硬碟中的多顆硬碟單元。

至於該等輔助擴充單元34則是擔當串列連接小型電腦系統介面實體延伸橋梁（SAS physical extended bridge）的角色，並將該主要擴充單元33連同該等輔助擴充單元34的組合視為一組虛擬擴展器（Virtual Expander）的功能。

此外，根據本實施例各元件之間的作動，可進一步地歸納成以下流程：

一、晶片初始化：由該主要擴充單元33對連接該等周邊單元的多數個連接介面進行初始化設定，該等介面為諸如通用型輸入輸出（GPIO: General purpose input output）、積體電路匯流排（I2C bus: Inter Integrated Circuit bus）、通用非同步接收傳輸器（UART: Universal Asynchronous Receiver Transm-itter）、串列連接小型電腦系統介面、乙太網路（Ethernet），此外，並對相關感測元件（例如：溫度、電壓、電流…等）進行設定使其可正常運作。

二、系統監控：串列連接小型電腦系統介面擴展器，即該主要擴充單元33透過連接介面得知該等周邊單元32及相關感測元件的狀態，並透過本身設定的參數條件與存放於唯讀記憶體的參數條件比對以判斷是否有異常。

三、擴展裝置通訊：由於串列連接小型電腦系統介面擴展器支援標準小型電腦系統介面主要命令（SCSI Primary Comm-and）以進行通訊，而小型電腦系統介面主要命令中的送出診斷命令（Send Diagnostic Command）及接收診斷結果命令（Recei-ve Diagnostic Results Command）則是用以支援箱體服務功能。

上述本伺服系統的該實施例中，藉由該主要擴充單元33的該等第一介面埠331與每一周邊單元32電連接，可隨時監控每一周邊單元32的運作狀況，當該伺服器2的該輸入輸出控制器21經由該主機匯流排介面卡22發送詢問到該主要擴充單元33時，該主要擴充單元33即可回報每一周邊單元32最新的運作狀況，再者，該主要擴充單元33透過支援串列附接小型電腦系統介面協定的該等第二介面埠332，與每一輔助擴充單元34的支援串列附接小型電腦系統介面協定的第三介面埠341電連接，再透過該等輔助擴充單元34分別透過該等第四介面埠342電連接硬碟單元31，確實可擴展及述硬碟的硬碟連接數量。

綜上所述，本發明伺服系統的優點在於：

一、主要擴充單元與多數個輔助擴充單元電連接，再由該等輔助擴充單元分別電連接多數個硬碟單元，提升了實體硬碟連接數量。

二、透過主要擴充單元電連接到每一周邊單元，可隨時監控每一周邊單元的工作狀態並得到相關的周邊資訊，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2:伺服器3:硬碟模組31:硬碟單元32:周邊單元33:主要擴充單元331:第一介面埠332:第二介面埠34:輔助擴充單元341:第三介面埠342:第四介面埠

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：　圖1是一方塊圖，說明本發明伺服系統的一實施例。

2:伺服器

3:硬碟模組

31:硬碟單元

32:周邊單元

33:主要擴充單元

331:第一介面埠

332:第二介面埠

34:輔助擴充單元

341:第三介面埠

342:第四介面埠

Claims

一種硬碟模組，適用於一伺服器，包含：多個用以根據該伺服器而儲存數位資料的硬碟單元；多個不同的周邊單元，每一周邊單元各自運作於一工作狀態；一主要擴充單元，包括多個分別電連接該等周邊單元的第一介面埠，及多個第二介面埠；及多個輔助擴充單元，每一輔助擴充單元包括一第三介面埠與多個第四介面埠，且該等輔助擴充單元的該第三介面埠分別電連接該主要擴充單元的該等第二介面埠，每一輔助擴充單元的每一第四介面埠用以電連接一硬碟單元，每一輔助擴充單元的該第三介面埠與該等第四介面埠各自形成供該主要擴充單元與該等硬碟單元進行資訊傳輸的路由路徑，且每一輔助擴充單元的第三介面埠與第四介面埠不與該等周邊單元電連接，使該等輔助擴充單元不與該等周邊單元進行資訊傳輸，該主要擴充單元監控每一周邊單元的一工作狀態而得到一對應該周邊單元的周邊資訊，每一周邊資訊用以由該伺服器所存取。
如請求項1所述的硬碟模組，其中，該主要擴充單元記錄每一周邊資訊，且當該主要擴充單元接收到來自該伺服器的一詢問時，該主要擴充單元傳送一載有每一周邊資訊的回報到該伺服器。
如請求項2所述的硬碟模組，其中，該伺服器包含一電連接該等硬碟單元的輸入輸出控制器，及一設置於該輸入輸出控制器並與該等硬碟單元電連接的主機匯流排介面卡，該輸入輸出控制器經由該主機匯流排介面卡控制該等硬碟單元進行數位資料寫入及讀取。
如請求項3所述的硬碟模組，其中，該主要擴充單元監控該等硬碟單元運作的狀態，並將關於該等硬碟單元運作的狀態的資訊經由該主機匯流排介面卡傳送至該輸入輸出控制器。
如請求項4所述的硬碟模組，其中，該等周邊單元分別用以經由該主要擴充單元偵測該主要擴充單元、該等輔助擴充單元，及該等硬碟單元運作時的電壓值及電流值。
一種伺服系統，包含：一伺服器；及一硬碟模組，電連接該伺服器，包括，多個硬碟單元，每一硬碟單元用以根據該伺服器而儲存數位資料，多數個不同的周邊單元，每一周邊單元各自運作於一工作狀態，一主要擴充單元，電連接該伺服器，包括多個分別電連接該等周邊單元的第一介面埠，及多個第二介面埠，及多個輔助擴充單元，每一輔助擴充單元包括一第三介面埠與多個第四介面埠，且該等輔助擴充單元的該第三介面埠分別電連接該主要擴充單元的該等第二介面埠，每一輔助擴充單元的每一第四介面埠用以電連接一硬碟單元，每一輔助擴充單元的該第三介面埠與該等第四介面埠各自形成供該主要擴充單元與該等硬碟單元進行資訊傳輸的路由路徑，且每一輔助擴充單元的第三介面埠與第四介面埠不與該等周邊單元電連接，使該等輔助擴充單元不與該等周邊單元進行資訊傳輸，該主要擴充單元監控每一周邊單元的一工作狀態而得到一對應該周邊單元的周邊資訊。
如請求項6所述的伺服系統，其中，該主要擴充單元記錄每一周邊資訊，且當該主要擴充單元接收到來自該伺服器的一詢問時，該主要擴充單元傳送一載有每一周邊資訊的回報到該伺服器。
如請求項7所述的伺服系統，其中，該伺服器包含一電連接該等硬碟單元的輸入輸出控制器，及一設置於該輸入輸出控制器並與該等硬碟單元電連接的主機匯流排介面卡，該輸入輸出控制器經由該主機匯流排介面卡控制該等硬碟單元進行數位資料寫入及讀取。
如請求項8所述的伺服系統，其中，該主要擴充單元監控該等硬碟單元運作的狀態，並將關於該等硬碟單元運作的狀態的資訊經由該主機匯流排介面卡傳送至該輸入輸出控制器。
如請求項9所述的伺服系統，其中，該等周邊單元分別用以經由該主要擴充單元偵測該主要擴充單元、該等輔助擴充單元，及該等硬碟單元運作時的電壓值及電流值。