TWI417707B - 具有備用電源機制之資料儲存系統 - Google Patents

Description

具有備用電源機制之資料儲存系統

本揭示內容是有關於一種資料儲存電子設備，且特別是有關於一種具有備用電源機制之資料儲存系統。

資料儲存系統在伺服器中的應用十分重要。伺服器需要藉由資料儲存系統才能提供大量的資料存放的位置。然而，電源的設置方式，是使如此龐大的資料儲存系統能夠穩定運作的關鍵。一般來說，儲存橋接塢規格的儲存伺服器，只能提供兩個電源供應模組的連接，因此，如果其中一個電源供應模組因故障而無法繼續供電，則為了避免資料因為跳電造成遺失，所剩的電源供應模組勢必需要具有能夠獨力支撐整個資料儲存系統用電的能力。

在這樣的架構下，假設資料儲存系統需耗電3000瓦特，則電源供應模組最大供電能力必需也要是3000瓦特。在兩個電源供應模組均完全運作之情形下，總共可供應6000瓦特的能力，但在僅需耗電3000瓦特的資料儲存系統中，勢必有3000瓦特是沒有作用的。對於成本來說，這樣的設計不啻是種浪費。並且，大功率的電源供應模組，將產生較多的熱能，在資料儲存系統的散熱成本上亦必需承擔較多的風險。

因此，如何設計一個新的具有備用電源機制之資料儲存系統，以提高電源供應模組的效率，乃為此一業界亟待解決的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種具有備用電源機制之資料儲存系統，包含：儲存伺服器、N個電源供應模組、複數個可程式邏輯元件以及控制模組。儲存伺服器消耗M單位之電力，且為儲存橋接塢(Storage Bridge Bay；SBB)規格。N個電源供應模組分別具有M/(N-1)單位之最大輸出電力，並分別產生電源以及一組電源相關訊號，其中電源提供至儲存伺服器。可程式邏輯元件根據各電源供應模組之電源相關訊號，轉換為二組供電狀況訊號。控制模組根據二組供電狀況訊號監控供電狀況，俾判斷儲存伺服器之電源健康情形。

依據本揭示內容一實施例，其中儲存伺服器包含中板(mid-plane)，以使可程式邏輯元件與控制模組相溝通。

依據本揭示內容另一實施例，當N個電源供應模組運作正常，分別供應M/N單位之電力。當N個電源供應模組其中之一故障，剩下之N-1個電源供應模組分別供應M/(N-1)單位之電力。當N個電源供應模組至少其中之二故障，控制模組判斷儲存伺服器之電源健康情形為電源不足。

依據本揭示內容又一實施例，其中可程式邏輯元件之數目為N。

依據本揭示內容再一實施例，控制模組係以二位元訊號表示供電狀況。

依據本揭示內容更具有之一實施例，可程式邏輯元件所轉換之二組供電狀況訊號由MOSFET開汲極 (open-drain)形式輸出。其中各可程式邏輯元件接收所有N個電源供應模組之電源相關訊號，以產生二組供電狀況訊號。各可程式邏輯元件為複雜可程式邏輯元件。

應用本揭示內容之優點在於藉由設置多個電源供應模組，在平均分散各電源供應模組之供電量且能擁有備用電源機制的同時，由可程式邏輯元件轉換符合儲存橋接塢規格之電源相關訊號，使其能適用於現有之規格，而輕易地達到上述之目的。

請參照第1圖。第1圖係為本揭示內容一實施例中，具有備用電源機制之資料儲存系統1之方塊圖。資料儲存系統1包含：儲存伺服器10、N個電源供應模組12、複數個可程式邏輯元件14以及控制模組16。

儲存伺服器10消耗M單位之電力，且為儲存橋接塢規格。儲存橋接塢規格之儲存伺服器10，只能提供兩個電源供應模組的連接，因此在供電效率及散熱成本上具有許多的缺失。

本實施例中的資料儲存系統1具有N個電源供應模組12。各電源供應模組12分別具有M/(N-1)單位之最大輸出電力，並分別產生電源(未繪示)提供至儲存伺服器10，以及產生一組電源相關訊號11。其中電源相關訊號11可包含判別電源是否存在的存在(present)訊號、用以警示電源供應模組12是否具有錯誤的警示(alert)訊號及用以判斷電源供應模組12所供應的電源是否正常的狀態訊號等等。於其他實施例中，可依實際情況設定所需的訊號。

可程式邏輯元件14根據各電源供應模組12之電源相關訊號11，轉換為二組電源相關訊號17。於一實施例中，可程式邏輯元件14為複雜可程式邏輯元件，其數目與電源供應模組12相同，亦為N，並且各可程式邏輯元件14各自對應接收電源供應模組12所產生的電源相關訊號11以轉換為電源相關訊號17，如第1圖所繪示。由於儲存橋接塢規格之儲存伺服器10只能提供兩個電源供應模組連接的特性，因此，可程式邏輯元件14可用以將多個電源供應模組12的電源相關訊號11，模擬轉換為二組電源相關訊號17以符合其規格。對控制模組16而言，仍然接收儲存橋接塢規格之二組電源相關訊號，仍認定為二組電源供應模組12。

舉例來說，第1圖中，各電源供應模組12之電源相關訊號11包含狀態訊號、警示訊號、存在訊號三個訊號。第一個電源供應模組12的電源相關訊號11，標示為狀態訊號[1]、警示訊號[1]、存在訊號[1]。而第n個電源供應模組12的電源相關訊號11，則標示為狀態訊號[n]、警示訊號[n]、存在訊號[n]。各可程式邏輯元件14均接收所有電源供應模組12的電源相關訊號11，亦即接收狀態訊號[1...n]、警示訊號[1...n]、存在訊號[1...n]。在經過可程式邏輯元件14的匯整後，各個可程式邏輯元件14將輸出相同的兩組電源相關訊號17。其中由於狀態訊號為相同，由此兩組電源相關訊號17共用而僅輸出一個狀態訊號，其他的訊號則分別輸出警示訊號1、存在訊號1以及警示訊號2、存在訊號2兩組電源相關訊號17。

其中，可程式邏輯元件14於一實施例是使二組電源相關訊號17由開汲極形式輸出。

控制模組16於一實施例中可包含兩個控制單元(未繪示)，或是以其他之形式設置。於本實施例中，儲存伺服器10包含中板100，以做為可程式邏輯元件14與控制模組16互相溝通，進行訊號傳輸的媒介，並在必要時，將電源相關訊號17轉換為供電狀況訊號13。控制模組16根據二組供電狀況訊號13監控供電狀況，俾判斷儲存伺服器10之電源健康情形。

因此，當N個電源供應模組12運作正常時，將分別供應M/N單位之電力，以供應總量為M單位的電源給儲存伺服器10。當N個電源供應模組12其中之一故障，剩下之N-1個電源供應模組分別供應M/(N-1)單位之電力，以供應總量亦為M單位的電源給儲存伺服器10。當N個電源供應模組12至少其中之二故障，則控制模組16判斷儲存伺服器10之電源健康情形為電源不足。

於一實施例中，控制模組16以二位元訊號表示供電狀況。當所有的電源供應模組12運作正常時，此二位元訊號可以(1,1)表示。當電源供應模組12其中之一故障，此二位元訊號可以(1,0)或是(0,1)表示。而當電源供應模組12至少其中之二故障，則此二位元訊號可以(0,0)表示。其中於(1,1)、(1,0)或是(0,1)的情形下，儲存伺服器10仍可正常運作，但於(0,0)的情形下，儲存伺服器10將因電源不足而無法正常運作。

請參照第2圖。第2圖係為本揭示內容一實施例中，具有四個電源供應模組12及四個可程式邏輯元件14的資料儲存系統1之方塊圖。

如本實施例中的儲存伺服器10消耗3000瓦特的電力，則在具有四個電源供應模組12的情形下，各電源供應模組12將具有3000/3瓦特，即1000瓦特之最大輸出電力。因此，當四個電源供應模組12運作正常時，將分別供應750瓦特之電力，以供應總量為3000瓦特的電源給儲存伺服器10。此時，每個電源供應模組12僅有250瓦特未正常運作，因此將有1000瓦特是沒有作用的。然而相較僅使用兩個電源供應模組12，需浪費3000瓦特的情形，節省了2000瓦特的浪費。

當四個電源供應模組12其中之一故障，剩下的三個電源供應模組分別供應1000瓦特之電力，以供應總量亦為3000單位的電源給儲存伺服器10。而當四個電源供應模組12至少其中之二故障，則由於剩下的電源供應模組12不足以支撐儲存伺服器10的耗電，控制模組16將判斷儲存伺服器10之電源健康情形為電源不足。

請參照表1。表1為一實施例中，四個電源供應模組之供電狀況。其中備援欄位表示是否還有備援的電源供應模組可用。位元1及位元2則為前述表示供電狀況之訊號。

需注意的是，上表僅繪示當至少二電源供應模組故障時之情況，未列出所有之可能性。

出於上表可知，當至少二供應模組故障時，控制模組16將判斷儲存伺服器10之電源健康情形為電源不足。

於另一實施例中，如電源供應模組12之數目為三個(未繪示)，且儲存伺服器10消耗3000瓦特的電力，則在具有三個電源供應模組12的情形下，各電源供應模組12將具有3000/2瓦特，即1500瓦特之最大輸出電力。因此，當三個電源供應模組12運作正常時，將分別供應1000瓦特之電力，以供應總量為3000瓦特的電源給儲存伺服器10。此時，每個電源供應模組12僅有500瓦特未正常運作，因此將有1500瓦特是沒有作用的。然而相較僅使用兩個電源供應模組12，需浪費3000瓦特的情形，節省了1500瓦特的浪費。由上述可知，如果備援的數目增加，亦可節省更多的電源浪費。

需注意的是，電源供應模組以及可程式邏輯元件之數目並非為上述實施例中的數目所限制，而可依照實際應用進行調整。

由上述實施例可以得知，本揭示內容之資料儲存系統1以可程式邏輯元件14將電源相關訊號11進行轉換以符合儲存橋接塢規格之儲存伺服器10後，將可以使電源供應模組12的數目進行擴充，而避免未使用的電源的浪費。並且以小功率的電源供應模組12設置於資料儲存系統1，可以在散熱上得到更佳的效果，減少為使大功率電源供應模組12可以散熱而需額外設置風扇或其他散熱裝置的成本。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．資料儲存系統

10．．．儲存伺服器

100．．．中板

11．．．電源相關訊號

12．．．電源供應模組

13．．．供電狀況訊號

14．．．可程式邏輯元件

16．．．控制模組

17．．．電源相關訊號

為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係為本揭示內容一實施例中，具有備用電源機制之資料儲存系統1之方塊圖；以及

第2圖係為本揭示內容一實施例中，具有四個電源供應模組及四個可程式邏輯元件之資料儲存系統之方塊圖。

1．．．資料儲存系統

10．．．儲存伺服器

100．．．中板

11．．．電源相關訊號

12．．．電源供應模組

13．．．供電狀況訊號

14．．．可程式邏輯元件

16．．．控制模組

17．．．電源相關訊號

Claims (10)

1. 一種具有備用電源機制之資料儲存系統，包含：N個電源供應模組，其中各該N個電源供應模組產生一存在訊號、一警示訊號以及一狀態訊號，且N為大於一之整數；N個可程式邏輯元件，其中各該N個可程式邏輯元件連接至該N個電源供應模組，並用以分別自該N個電源供應模組接收N個該存在訊號、N個該警示訊號以及N個該狀態訊號，各該N個可程式邏輯元件更用以轉換該N個該存在訊號、N個該警示訊號以及N個該狀態訊號為一轉換後第一存在訊號、一轉換後第二存在訊號、一轉換後第一警示訊號、一轉換後第二警示訊號以及一轉換後狀態訊號；一儲存伺服器，連接至該N個可程式邏輯元件，並用以自該N個可程式邏輯元件接收N個該轉換後第一存在訊號、N個該轉換後第二存在訊號、N個該轉換後第一警示訊號、N個該轉換後第二警示訊號以及N個該轉換後狀態訊號，其中該儲存伺服器用以根據N個該轉換後第一存在訊號、N個該轉換後第二存在訊號、N個該轉換後第一警示訊號、N個該轉換後第二警示訊號以及N個該轉換後狀態訊號輸出兩個電源相關訊號；以及一控制模組，連接至該儲存伺服器，並用以根據該兩個電源相關訊號監控該N個電源供應模組之一供電狀況。
2. 如請求項1所述之資料儲存系統，其中該儲存伺服器於運作中消耗M單位之電力，且各該N個電源供應模 組具有M/(N-1)單位之一最大輸出電力。
3. 如請求項2所述之資料儲存系統，當該N個電源供應模組運作正常，係分別供應M/N單位之電力。
4. 如請求項2所述之資料儲存系統，當該N個電源供應模組其中之一故障，剩下之該N-1個電源供應模組係分別供應M/(N-1)單位之電力。
5. 如請求項1所述之資料儲存系統，當該N個電源供應模組至少其中之二故障，該控制模組判斷該儲存伺服器之電源不足。
6. 如請求項1所述之資料儲存系統，該控制模組係以一二位元訊號表示該供電狀況。
7. 如請求項1所述之資料儲存系統，該等可程式邏輯元件所轉換之N個該轉換後第一存在訊號、N個該轉換後第二存在訊號、N個該轉換後第一警示訊號、N個該轉換後第二警示訊號以及N個該轉換後狀態訊號係由一MOSFET開汲極形式輸出。
8. 如請求項1所述之資料儲存系統，各該等可程式邏輯元件為一複雜可程式邏輯元件。
9. 如請求項1所述之資料儲存系統，其中該儲存伺服器更包含一中板，用以做為該N個可程式邏輯元件與該控制模組間互相溝通，進行訊號傳輸之一媒介，並用以轉換N個該轉換後第一存在訊號、N個該轉換後第二存在訊號、N個該轉換後第一警示訊號、N個該轉換後第二警示訊號以及N個該轉換後狀態訊號為該兩個電源相關訊號。
10. 一種具有備用電源機制之資料儲存系統，包含：N個電源供應模組，其中各該N個電源供應模組產生一組電源相關訊號，該組電源相關訊號包含一存在訊號、一警示訊號以及一狀態訊號，且N為大於一之整數；N個可程式邏輯元件，其中各該N個可程式邏輯元件連接至該N個電源供應模組，並用以分別自該N個電源供應模組接收複數個該存在訊號、複數個該警示訊號以及複數個該狀態訊號，各該N個可程式邏輯元件更用以轉換複數個該存在訊號、複數個該警示訊號以及複數個該狀態訊號為一第一存在訊號、一第二存在訊號、一第一警示訊號、一第二警示訊號以及一輸出狀態訊號；一儲存伺服器，連接至該N個可程式邏輯元件，並用以自該N個可程式邏輯元件接收複數個該第一存在訊號、複數個該第二存在訊號、複數個該第一警示訊號、複數個該第二警示訊號以及複數個該輸出狀態訊號，其中該儲存伺服器更包含一中板，用以根據複數個該第一存在訊號、複數個該第二存在訊號、複數個該第一警示訊號、複數個 該第二警示訊號以及複數個該狀態訊號輸出複數電源相關訊號，且各該N個電源供應模組用以產生電源至該儲存伺服器；以及一控制模組，連接至該儲存伺服器的該中板，並用以根據該等電源相關訊號監控該N個電源供應模組之一供電狀況。