TW202248795A

TW202248795A - 伺服器

Info

Publication number: TW202248795A
Application number: TW110121065A
Authority: TW
Inventors: 耿朝; 田光召; 黃麗紅
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-12-16
Also published as: TWI771053B

Abstract

一種伺服器，包括一機櫃、一計算節點以及多個硬碟聚集裝置，機櫃設有一計算節點容置槽以及多個硬碟容置槽。計算節點組接於計算節點容置槽之中，且計算節點未設置有任何硬碟。該些硬碟聚集裝置分別組接於該些硬碟容置槽之中，每一硬碟聚集裝置包含有多個硬碟，而該些硬碟與該計算節點電性連接。

Description

伺服器

本發明有關於一種伺服器，尤指一種刀鋒伺服器。

一般而言，刀鋒伺服器包含機櫃、設置於機櫃的多個插槽以及多個組接於插槽的伺服器節點，而每一伺服器節點包含有一主板，而主板上設置有中央處理器、記憶體、各種PCIE的計算類部件以及多個硬碟。在每一伺服器節點的主板上，越靠近中央處理器的硬體部件能獲得較高速的傳輸速率以及較低的訊號延遲。反之，距離中央處理器越遠的硬體部件，則傳輸速率相對較低且訊號延遲時間較長。由於資料存儲需要的傳輸速率遠小於記憶體和各種基於PCIE的計算類部件所需要的傳輸速率，因此在配置各硬體部件於伺服器主板時，通常將記憶體以及PCIE的計算類部件配置於靠近中央處理器，至於硬碟則是配置於與中央處理器之距離較遠的位置，並透過較長的纜線與中央處理器相連接。

由於資料存儲量的需求越來越大，導致伺服器需要的硬碟數量越來越多。然而，目前每一伺服器節點中可容納的硬碟數量已達到飽和，爲了能增加每一伺服器節點上可容納的硬碟總數量，確實有需要一種改良的伺服器架構。

本發明在於提供一種伺服器，在保證資料傳輸頻寬不被影響的的前提下，將伺服器中可容納的硬碟總數量做到最大化。

依據本發明一實施例的伺服器，包括機櫃、計算節點以及多個硬碟聚集裝置。機櫃設有計算節點容置槽，計算節點組接於計算節點容置槽之中，且計算節點未設置有任何硬碟。機櫃還設有多個硬碟容置槽，而該些硬碟聚集裝置分別組接於該些硬碟容置槽之中，每一硬碟聚集裝置包含有多個硬碟，而該些硬碟與該計算節點電性連接。

依據本發明一實施例的伺服器，包括機櫃、第一計算節點、第二計算節點、網路連接卡、以及硬碟聚集裝置。機櫃設有第一計算節點容置槽、第二計算節點容置槽以及硬碟容置槽。第一計算節點組接於第一計算節點容置槽之中，且第一計算節點未設置有任何硬碟。第二計算節點組接於第二計算節點容置槽之中，且第二計算節點未設置有任何硬碟。網路連接卡分別連接於第一計算節點以及第二計算節點，第一計算節點的第一工作狀態同步於第二計算節點的第二工作狀態。硬碟聚集裝置組接於硬碟容置槽之中，硬碟聚集裝置包含有多個硬碟，而該些硬碟與第一計算節點以及第二計算節點電性連接。

綜上所述，根據本發明的伺服器的配置架構，所有硬碟全部集中於硬碟聚集裝置，計算節點不設有任何硬碟，藉此增加伺服器內所能容納的硬碟總數量。此外，計算節點和硬碟聚集裝置能夠分別作為獨立的模組化節點進行單獨採購，除了方便管理之外，還可降低整體成本。再者，可根據業務應用需要或機房供電、承重的需要，可靈活地進行計算節點和硬碟聚集裝置的配比，讓伺服器的整體運作效能最佳化。再者，兩個計算節點在常態下處於同步狀態以互相作爲備用，可提高伺服器的可靠性及安全性。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

圖1為本發明第一實施例的伺服器的組接示意圖。如圖1所示，伺服器A包括一機櫃1、一計算節點2以及多個硬碟聚集裝置3，而機櫃1設有一計算節點容置槽11以及多個硬碟容置槽12。計算節點2組接於計算節點容置槽11之中，其中計算節點2包含有基板管理控制器、中央處理器、記憶體以及PCIE的計算類部件，但是計算節點2未設置任何硬碟。至於該些硬碟聚集裝置3則分別組接於該些硬碟容置槽12之中。

圖2為本發明第一實施例的伺服器的電路功能方塊圖，圖2的伺服器的實施例係闡述一個計算節點同時監控多個硬碟聚集裝置的電路功能架構，並以兩個硬碟聚集裝置作為示範例。伺服器A包含計算節點2、兩個硬碟聚集裝置3(JBOD)以及積體電路匯流擴展板4（I2C expansion board），而計算節點2透過積體電路匯流排擴展板4電性連接於該些硬碟聚集裝置3。每一硬碟聚集裝置3包含有一硬碟擴展板31(expansion board)，而硬碟擴展板31上設有一硬碟擴展控制器311(例如產品型號：SAS34X36R)以及一硬碟聚集裝置連接埠312，硬碟聚集裝置連接埠312為RJ45連接埠，硬碟擴展控制器311透過積體電路匯流排（I2C）電性連接於硬碟聚集裝置連接埠312。積體電路匯流排擴展板4設有一匯流排管理晶片41、一計算節點連接埠42以及多個硬碟聚集裝置連接埠43，每一硬碟聚集裝置連接埠43為RJ45連接埠，而匯流排管理晶片41透過積體電路匯流排電性連接於計算節點連接埠42以及該些硬體聚集裝置連接埠43。計算節點連接埠42透過訊號線電性連接於計算節點2的基板管理控制器(例如產品型號：AST2500)，而該些硬碟聚集裝置連接埠43透過訊號線分別電性連接於該些硬碟聚集裝置3上的該些硬碟聚集裝置連接埠312。如此一來，計算節點2得以透過積體電路匯流擴展板4對每一硬碟聚集裝置3中的硬碟擴展控制器311的韌體進行更新以及監控每一硬碟聚集裝置3的狀態。

圖3為圖2的硬碟聚集裝置的電路功能方塊圖，如圖3所示，每一硬碟聚集裝置3除了硬碟擴展板31之外，還包括一硬碟配置板32、多個硬碟33A-33F、一風扇控制板34以及一電源控制板35。硬碟33A-33B組接於硬碟擴展板31，而硬碟33C-33F組接於硬碟配置板32。硬碟擴展控制器311透過積體電路匯流排電性連接於硬碟配置板32、電源控制板34以及風扇控制板35，且硬碟擴展控制器311透過SAS傳輸線電性連接設置於硬碟擴展板31上的硬碟33A-33B以及設置於硬碟配置板32上的硬碟33C-33D。由於硬碟33E-33F與硬碟擴展控制器311之距離較遠，硬碟配置板32上更設有中繼器321，而中繼器321透過SAS傳輸線電性連接於硬碟擴展控制器311以及硬碟33E-33F。如此一來，硬碟擴展控制器311可透過中繼器321將SAS訊號傳送至硬碟33E-33F。再者，計算節點2可透過硬碟擴展控制器311取得該些硬碟33A-33F之每一個的硬碟狀態資訊，其中硬碟狀態資訊包含硬碟轉速、硬碟寫入速度以及硬碟讀取速度。此外，硬碟擴展控制器311還支援硬碟分組啟動之功能，以避免功耗過大。硬碟擴展控制器31更設有URAT介面，硬碟擴展板3設有DB9規格接口，URAT介面電性連接於DB9規格接口，透過DB9規格接口作為硬碟擴展控制器31的外部除錯串口。

風扇控制板34上設有一風扇控制晶片341以及多個風扇342A-342B，其中風扇控制晶片341為複雜可程式化邏輯裝置(CPLD)，而風扇控制晶片341電性連接於該些風扇342A-342B以及硬碟擴展控制器1311。計算節點2透過每一硬碟聚集裝置3的硬碟擴展控制器311取得該些風扇342A-342B的每一個的風扇狀態資訊，而風扇狀態資訊例如風扇轉速。計算節點2亦可透過硬碟擴展控制器311更新風扇控制晶片341中的韌體。此外，當硬碟擴展控制器31發生異常時，風扇控制晶片341會依據安全規格控制該些風扇342A-342B。

圖4為圖3的硬碟聚集裝置的電力輸送配置圖。如圖4所示，電源控制板35上設有一電源351及一第一規格變壓器352，電源351用以提供48V的電壓，第一規格變壓器352為48V/12V規格的變壓器，第一規格變壓器352具有一輸入端以及一輸出端，而第一規格變壓器352的輸入端電性連接於電源351。硬碟擴展板31上設有一第二規格變壓器313以及一第三規格變壓器314，而硬碟配置板32上設有另一第三規格變壓器322，其中第二規格變壓器322為12V/1.8V規格變壓器，而兩個第三規格變壓器314及322為12V/5V規格的變壓器。第二規格變壓器313具有一輸入端以及一輸出端，第二規格變壓器313的輸入端電性連接於第一規格變壓器352的輸出端，而第二規格變壓器313的輸出端電性連接於硬碟擴展控制器311。第三規格變壓器314具有一輸入端以及一輸出端，第三規格變壓器314的輸入端電性連接於第一規格變壓器352的輸出端，而第三規格變壓器314的輸出端電性連接於該些硬碟33A-33B。第三規格變壓器322具有一輸入端以及一輸出端，第三規格變壓器322的輸入端電性連接於第一規格變壓器352的輸出端，而第三規格變壓器322的輸出端電性連接於該些硬碟33C-33F。

電源控制板35上還設有一第四規格變壓器353以及一熱插拔保護晶片354，第四規格變壓器353為48V/3.3V規格的變壓器，第四規格變壓器353具有一輸入端以及一輸出端，第四規格變壓器353的輸入端電性連接於電源351，而第四規格變壓器353的輸出端電性連接於風扇控制板34上的風扇控制晶片341。熱插拔保護晶片354具有一輸入端以及一輸出端，熱插拔保護晶片354的輸入端電性連接於第一規格變壓器352的輸出端，而熱插拔保護晶片354的輸出端電性連接於風扇控制板34上的該些風扇342A-342B，以支援風扇熱插拔功能。

圖5為本發明第二實施例的伺服器的組接示意圖。如圖5所示，伺服器B包括機櫃5、第一計算節點6、第二計算節點7以及多個硬碟聚集裝置8，機櫃5設有一第一計算節點容置槽51、一第二計算節點容置槽52以及多個硬碟容置槽53。第一計算節點6組接於第一計算節點容置槽51之中，第一計算節點6包含有基板管理控制器、中央處理器、記憶體以及PCIE的計算類部件，但是第一計算節點6未設置有任何硬碟。第二計算節點7組接於第二計算節點容置槽52之中，第二計算節點7包含有基板管理控制器、中央處理器、記憶體以及PCIE的計算類部件，但是第二計算節點7未設置有任何硬碟。至於該些硬碟聚集裝置8則分別組接於該些硬碟容置槽53之中。

圖6為本發明第二實施例的伺服器的電路功能方塊圖，圖6的伺服器的實施例係闡述兩個計算節點同時監控一個硬碟聚集裝置的電路功能架構，以下依據一個硬碟聚集裝置作為示範例。伺服器B包含第一計算節點6、第二計算節點7、硬碟聚集裝置8以及網路連接卡9(NIC card)，網路連接卡9分別電性連接於第一計算節點6以及第二計算節點7。硬碟聚集裝置8包含有一硬碟擴展板81(Expansion board)，硬碟擴展板81設有一硬碟擴展控制器811、一硬碟聚集裝置連接埠812以及多個計算節點連接埠813，其中硬碟擴展控制器811以及硬碟聚集裝置連接埠812分別相似於圖2的硬碟擴展控制器311以及硬碟聚集裝置連接埠312。每一計算節點裝置連接埠813為SF8644連接埠，硬碟擴展控制器811透過SAS訊號線電性連接於該些計算節點裝置連接埠813，而該些計算節點連接埠813分別透過兩條SAS訊號線電性連接於第一計算節點6以及第二計算節點7。再者，透過網路連接卡9，第一計算節點6的第一工作狀態同步於第二計算節點7的第二工作狀態，所以假設第一計算節點6發生故障時，便可由第二計算節點7負責監控硬碟聚集裝置8的狀態。

圖7為圖6的硬碟聚集裝置的電路功能方塊圖，如圖7所示，硬碟聚集裝置8除了硬碟擴展板81之外，更包含硬碟配置板82、多個硬碟83A-83F、風扇控制板84以及電源控制板85，其中硬碟擴展板81、硬碟配置板82、硬碟83A-83F、風扇控制板84 以及電源控制板85之配置架構相似於圖2的硬碟擴展板31、硬碟配置板32、硬碟33A-33F、風扇控制板34 以及電源控制板35之配置架構。差異在於硬碟擴展板81上還設有第一發光元件814以及第二發光元件815，第一發光元件814為可發出紅光的發光二極體，而第二發光元件815為可發出綠光的發光二極體。硬碟擴展控制器811透過通用型輸入輸出(GPIO)與第一發光元件814以及第二發光元件815電性連接。當任一計算節點連接埠813與第一計算節點6(或第二計算節點7)之間處於連接失敗狀態時，硬碟擴展控制器811驅使第一發光元件814發出紅光。當計算節點連接埠813與第一計算節點6(或第二計算節點7)之間處於連接成功狀態時，硬碟擴展控制器811驅使第二發光元件815發出綠光。當計算節點連接埠813與第一計算節點6(或第二計算節點7)之間處於連接成功狀態且第一計算節點6(或第二計算節點7)傳送數據至硬碟擴展控制器811，則硬碟擴展控制器811驅使第二發光元件815依據預定閃爍頻率發出綠光。

風扇控制板84上設有風扇控制晶片841以及多個風扇842A-842B，其中風扇控制晶片841為複雜可程式化邏輯裝置(CPLD)，而風扇控制晶片841電性連接於該些風扇842A-842B以及硬碟擴展控制器811。第一計算節點6及第二計算節點7透過硬碟擴展控制器811取得該些風扇842A-842B的每一個的風扇狀態資訊8。第一計算節點6以及第二計算節點7亦透過硬碟擴展控制器811更新風扇控制晶片841中的韌體。此外，當硬碟擴展控制器811發生異常時，風扇控制晶片841會依據安全規格控制該些風扇842A-842B。

圖8為圖6的硬碟聚集裝置的電力輸送配置圖。如圖8所示，電源控制板85上設有電源851及第一規格變壓器852，電源851用以提供48V的電壓，第一規格變壓器852為48V/12V規格的變壓器，第一規格變壓器852具有一輸入端以及一輸出端，而第一規格變壓器852的輸入端電性連接於電源851。硬碟擴展板81上設有第二規格變壓器816以及第三規格變壓器817，而硬碟配置板82上設有中繼器821以及另一第三規格變壓器822，其中第二規格變壓器822為12V/1.8V規格變壓器，而兩個第三規格變壓器817及822為12V/5V規格的變壓器。第二規格變壓器816具有一輸入端以及一輸出端，第二規格變壓器816的輸入端電性連接於第一規格變壓器852的輸出端，而第二規格變壓器816的輸出端電性連接於硬碟擴展控制器811。第三規格變壓器817具有一輸入端以及一輸出端，第三規格變壓器817的輸入端電性連接於第一規格變壓器852的輸出端，而第三規格變壓器817的輸出端電性連接於該些硬碟83A-83B。第三規格變壓器822具有一輸入端以及一輸出端，第三規格變壓器822的輸入端電性連接於第一規格變壓器852的輸出端，而第三規格變壓器822的輸出端電性連接於該些硬碟83C-83F。

電源控制板85上還設有第四規格變壓器853以及熱插拔保護晶片854，第四規格變壓器853為48V/3.3V規格的變壓器，第四規格變壓器853具有輸入端以及輸出端，第四規格變壓器853的輸入端電性連接於電源851，而第四規格變壓器853的輸出端電性連接於風扇控制板84上的風扇控制晶片841。熱插拔保護晶片854具有一輸入端以及一輸出端，熱插拔保護晶片854的輸入端電性連接於第一規格變壓器852的輸出端，而熱插拔保護晶片854的輸出端電性連接於風扇控制板84上的該些風扇842A-842B。

綜上所述，依據本發明的伺服器之配置架構，所有硬碟都集中於硬碟聚集裝置之中，而計算節點中未設有任何硬碟，如此一來，可增加伺服器內所能容納的硬碟總數量。計算節點和硬碟聚集裝置能够分別作為獨立的模組化節點進行單獨採購，除了方便管理之外，還可降低整體成本。此外，根據業務應用需要或機房供電、承重的需要，可靈活地進行計算節點和硬碟聚集裝置的配比，讓伺服器的整體運作效能最佳化。再者，第一計算節點以及第二計算節點常態時處於同步狀態，當第一計算節點或第二計算節點發生故障時，另一個計算節點可負責監控及取得硬碟聚集裝置中的硬碟狀態資訊、風扇狀態資訊以及各種感測器資訊，如此提高了伺服器的可靠性及安全性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

A:伺服器 1:機櫃 11:計算節點容置槽 12:硬碟容置槽 2:計算節點 3:硬碟聚集裝置 31:硬碟擴展板 311:硬碟擴展控制器 312:硬碟聚集裝置連接埠 313:第二規格變壓器 314:第三規格變壓器 32:硬碟配置板 321:中繼器 322:第三規格變壓器 33A-33F:硬碟 34:風扇控制板 341:風扇控制晶片 342A-342B:風扇 35:電源控制板 351:電源 352:第一規格變壓器 353:第四規格變壓器 354:熱插拔保護晶片 4:積體電路匯流排擴展板 41:匯流排管理晶片 42:計算節點連接埠 43:硬碟聚集裝置連接埠 B:伺服器 5:機櫃 51:第一計算節點容置槽 52:第二計算節點容置槽 53:硬碟容置槽 6:第一計算節點 7:第二計算節點 8:硬碟聚集裝置 81:硬碟擴展板 811:硬碟擴展控制器 812:硬碟聚集裝置連接埠 813:計算節點連接埠 814:第一發光元件 815:第二發光元件 816:第二規格變壓器 817:第三規格變壓器 82:硬碟配置板 821:中繼器 822:第三規格變壓器 83A-83F:硬碟 84:風扇控制板 841:風扇控制晶片 842A-842B:風扇 85:電源控制板 851:電源 852:第一規格變壓器 853:第四規格變壓器 854:熱插拔保護晶片 9:網路連接卡

圖1為本發明第一實施例的伺服器的組接示意圖；圖2為本發明第一實施例的伺服器的電路功能方塊圖；圖3為圖2的硬碟聚集裝置的電路功能方塊圖；圖4為圖2的硬碟聚集裝置的電力輸送配置圖；圖5為本發明第二實施例的伺服器的組接示意圖；圖6為本發明第二實施例的伺服器的電路功能方塊圖；圖7為圖6的硬碟聚集裝置的電路功能方塊圖；以及圖8為圖6的硬碟聚集裝置的電力輸送配置圖。

A:伺服器

1:機櫃

11:計算節點容置槽

12:硬碟容置槽

2:計算節點

3:硬碟聚集裝置

Claims

一種伺服器，包括：一機櫃，設有一計算節點容置槽以及多個硬碟容置槽；一計算節點，組接於該計算節點容置槽之中，且該計算節點未設置有任何硬碟；以及多個硬碟聚集裝置，分別組接於該些硬碟容置槽之中，每一硬碟聚集裝置包含有多個硬碟，而該些硬碟與該計算節點電性連接。
如請求項1所述之伺服器，其中每一硬碟聚集裝置更包含有一硬碟擴展板，該硬碟擴展板設有一硬碟擴展控制器，該硬碟擴展控制器電性連接於該些硬碟以及該計算節點，該計算節點透過該硬碟擴展控制器取得每一硬碟的一硬碟狀態資訊。
如請求項1所述之伺服器，其中每一硬碟聚集裝置更包含有一硬碟擴展板，該硬碟擴展板上設有一硬碟擴展控制器、一計算節點連接埠、一第一發光元件以及一第二發光元件，該計算節點連接埠、該第一發光元件以及該第二發光元件電性連接於該硬碟擴展控制器，當該計算節點與該計算節點連接埠之間處於一連接失敗狀態時，該硬碟擴展控制器驅使該第一發光元件發出一第一顏色光線，當該計算節點與該計算節點連接埠之間處於一連接成功狀態時，該硬碟擴展控制器驅使該第二發光元件發出一第二顏色光線。
如請求項1所述之伺服器，其中每一硬碟聚集裝置更包含一電源控制板及一硬碟擴展板，該電源控制板上設有一電源以及一第一規格變壓器，該硬碟擴展板設有一硬碟擴展控制器、一第二規格變壓器以及一第三規格變壓器，該電源透過該第一規格變壓器電性連接於該第二規格變壓器以及該第三規格變壓器，該第二規格變壓器更電性連接於該硬碟擴展控制器，而該第三規格變壓器更電性連接於該些硬碟。
如請求項1所述之伺服器，其中每一硬碟聚集裝置更包括一硬碟擴展板、一風扇控制板以及多個風扇，該硬碟擴展板上設有一硬碟擴展控制器，該風扇控制板設有一風扇控制晶片，該風扇控制晶片電性連接於該些風扇以及該硬碟擴展控制器，該計算節點透過該硬碟擴展控制器傳送一更新程式至該風扇控制晶片以及取得每一風扇的一風扇狀態資訊。
如請求項1所述之伺服器，更包括一積體電路匯流排擴展板，該積體電路匯流排擴展板設有一計算節點連接埠以及多個硬碟聚集裝置連接埠，該計算節點電性連接於該計算節點連接埠，而每一硬碟聚集裝置連接埠與該些硬碟聚集裝置之一電性連接。
一種伺服器，包括：一機櫃，設有一第一計算節點容置槽、一第二計算節點容置槽以及一硬碟容置槽；一第一計算節點，組接於該第一計算節點容置槽之中，且該第一計算節點未設置有任何硬碟；一第二計算節點，組接於該第二計算節點容置槽之中，且該第二計算節點未設置有任何硬碟；一網路連接卡，分別連接於該第一計算節點以及該第二計算節點，該第一計算節點的一第一工作狀態同步於該第二計算節點的一第二工作狀態；以及一硬碟聚集裝置，組接於該硬碟容置槽之中，該硬碟聚集裝置包含有多個硬碟，而該些硬碟與該第一計算節點以及該第二計算節點電性連接。
如請求項7所述之伺服器，其中該硬碟聚集裝置更包含有一硬碟擴展板，該硬碟擴展板設有一硬碟擴展控制器，該硬碟擴展控制器電性連接於該些硬碟、該第一計算節點以及該第二計算節點，該第一計算節點以及該第二計算節點透過該硬碟擴展控制器取得每一硬碟的一硬碟狀態資訊。
如請求項7所述之伺服器，其中該硬碟聚集裝置更包含一電源控制板及一硬碟擴展板，該電源控制板上設有一電源以及一第一規格變壓器，該硬碟擴展板設有一硬碟擴展控制器、一第二規格變壓器以及一第三規格變壓器，該電源透過該第一規格變壓器電性連接於該第二規格變壓器以及該第三規格變壓器，該第二規格變壓器更電性連接於該硬碟擴展控制器，而該第三規格變壓器更電性連接於該些硬碟。
如請求項7所述之伺服器，其中該硬碟聚集裝置更包括一硬碟擴展板、一風扇控制板以及多個風扇，該硬碟擴展板上設有一硬碟擴展控制器，該風扇控制板設有一風扇控制晶片，該風扇控制晶片電性連接於該些風扇以及該硬碟擴展控制器，該第一計算節點或該第二計算節點透過該硬碟擴展控制器傳送一更新程式至該風扇控制晶片，而該第一計算節點與該第二計算節點透過該硬碟擴展控制器取得每一風扇的一風扇狀態資訊。