TWI419154B - 一種資料儲存系統 - Google Patents

Description

一種資料儲存系統

本發明是有關於一種資料存儲裝置，特別是有關於一種使用多個硬碟陣列單元的資料儲存裝置。

隨著網路的發展，作為網路設備的伺服器的性能不斷地得到提高。而隨著網路資源的越來越豐富，專門用於資料存儲的資料儲存裝置的要求也不斷提高。在這些伺服器中，資料儲存裝置是專門用作為網路資料存儲用的設備，通常會搭載於伺服器一起使用，因為需要與伺服器一起安裝在機架上，資料儲存裝置的外觀與伺服器十分相似，具有機箱，機箱的前端具有一個前面板，當然機箱安裝在機架上時，前面暴露在機架的前端供使用者操作。資料儲存裝置最重要的部件就是硬碟，一個資料儲存裝置的存儲容量，即可以插置多少個硬碟，是資料儲存裝置最重要的技術指標。通常，資料儲存裝置的硬碟都是熱插拔的，為了方便操作，硬碟的插拔介面都設置在前面板上。但是前面板的空間有限，這樣硬碟的數量也就受到了前面板空間的限制。

有鑒於此，如何提供一種可靈活擴展的資料儲存系統，以便該資料儲存系統外接伺服器時能夠提供存儲單元或者外接存儲設備時能夠增大存儲容量，是相關領域的技術人員需要解決的一項課題。

針對現有技術中資料存儲裝置在使用時所存在的上述缺陷，本發明提供了一種新型的資料儲存系統。

依據本發明的一個方面，提供了一種資料儲存系統，包括：一電源模組，為該資料儲存系統提供電能；一控制模組，該控制模組具有至少一擴展介面，用於外接至少一伺服器為該伺服器提供存儲單元或外接至少一存儲設備以擴展該存儲設備的存儲容量；一轉接板，連接該電源模組與控制模組；以及多個硬碟陣列單元，每一硬碟陣列單元包括：一硬碟背板，耦接至該轉接板；以及多個硬碟，分別耦接至該硬碟背板。

其中，控制模組包括一第一控制板和一第二控制板，第一控制板和第二控制板互為冗餘。優選地，第一控制板的一通用輸入輸出埠連接至第二控制板的重定信號輸入端，以及第二控制板的一通用輸入輸出埠連接至第一控制板的重定信號輸入端。優選地，第一控制板的使能控制埠連接至第一電壓，以及第二控制板的使能控制埠連接至第二電壓。

其中，每一硬碟陣列單元還包括一硬碟擴充卡模組，插設於硬碟背板上，以擴充硬碟背板的硬碟介面。優選地，硬碟擴充卡模組包含一第一硬碟擴充卡和一第 二硬碟擴充卡，第一硬碟擴充卡和第二硬碟擴充卡互為冗餘。並且，第一控制板控制第一硬碟擴充卡，第二控制板控制第二硬碟擴充卡。第一硬碟擴充卡和第二硬碟擴充卡均包括多個第一連接端子和一第二連接端子，硬碟背板通過多個第一連接端子耦接多個硬碟並且通過第二連接端子耦接轉接板。

其中，每一硬碟陣列單元還包括多個溫度感測器，這些溫度感測器偵測多個硬碟的工作溫度，通過轉接板將多個硬碟的溫度資料傳送至控制模組，並且控制模組根據所接收的風扇控制信號和多個硬碟的溫度資料對風扇進行統一管理。

其中，資料儲存系統還包括一開關機面板，連接至轉接板，該開關機面板具有一開關機按鈕，通過開關機按鈕發出一開關機信號以執行該資料儲存系統的開機或關機操作。

採用本發明的資料儲存系統，通過每一硬碟陣列單元的硬碟背板上的硬碟擴充卡來擴充硬碟介面數量，當該資料儲存系統通過其擴展介面連接到伺服器時，可以為伺服器提供大容量的多個硬碟；當該資料儲存系統通過其擴展介面連接到存儲設備時，可以增大該存儲設備的存儲容量。此外，本發明的資料儲存系統的控制模組和硬碟背板上的硬碟擴充卡均具有冗餘機制，在其中一個元件出現故障時仍然能夠讓資料儲存系統保持正常運作。

下面參照附圖，對本發明具體實施方式作進一步的詳細描述。

圖1示出依據本發明的一實施例，資料儲存系統的立體視圖。參照圖1，資料儲存系統10主要包括轉接板110、控制模組120、電源模組(圖中未標示)和放置於兩相鄰分隔導板之間的多個硬碟陣列單元140。其中，該資料儲存系統10的機箱包含一底板和相互平行的兩側板，且側板直立於底板的相對兩側。轉接板110位於兩側板之間，並設置為垂直於兩側板。控制模組120具有至少一擴展介面，當通過該擴展介面外接至一伺服器時，本發明的資料儲存系統10為該伺服器提供存儲單元，例如，此時的擴展介面可以是主機匯流排介面卡；當通過該擴展介面外接至一存儲設備時，本發明的資料儲存系統10可以擴展該存儲設備的存儲容量。此外，資料儲存系統10的電源模組為該系統提供電能。

依據一實施例，控制模組120包括第一控制板122和第二控制板124，其中，第一控制板122和第二控制板124互為冗餘。更加具體地，第一控制板122和第二控制板124平行於底板，且垂直連接於轉接板110。

圖2示出放置於圖1中的兩相鄰分隔導板之間的硬碟陣列單元140的一實施例的立體視圖。參照圖2，硬碟陣列單元140包含硬碟背板142和設置於硬碟背板 142上的多個硬碟144。其中，資料儲存系統10的每個硬碟陣列單元140通過硬碟背板142耦接至轉接板110，並且多個硬碟144分別耦接至硬碟背板142。

在本發明的一實施例中，為有效地增加控制模組120可控制的硬碟144的數量，每個硬碟陣列單元140還包括一硬碟擴充卡模組148，該硬碟擴充卡模組148插設於硬碟背板142上，以擴充硬碟背板142的硬碟控制介面。優選地，硬碟擴充卡模組148包含第一硬碟擴充卡147和第二硬碟擴充卡149，並且第一硬碟擴充卡147與第二硬碟擴充卡149互為冗餘，它們分別控制對應的硬碟陣列單元140中的所有硬碟144。例如，當控制模組120設置互為冗餘的第一控制板122和第二控制板124時，使用第一控制板122來控制第一硬碟擴充卡147，以及使用第二控制板124來控制第二硬碟擴充卡149。也就是說，資料儲存系統10的控制模組120控制多個硬碟陣列單元140的硬碟擴充卡模組148，硬碟擴充卡模組148再控制對應的硬碟陣列單元140中的多個硬碟144，如此一來，資料儲存系統10可通過硬碟擴充卡模組148增加控制模組120可控制的硬碟144的數量。

對於第一硬碟擴充卡147和第二硬碟擴充卡149來說，它們均可設置為具有多個第一連接端子和一第二連接端子，硬碟背板142通過各自的硬碟擴充卡的多個第一連接端子耦接至多個硬碟144，以及通過各自的硬 碟擴充卡的第二連接端子耦接至轉接板110。

圖3示出依據本發明的一實施例，資料儲存系統中的各組成部件的電路原理示意圖。如圖3所示，資料儲存系統包括控制模組120、轉接板110、多個硬碟陣列單元140以及為資料儲存系統提供電能的電源模組(圖中未示)。本領域的普通技術人員應當理解，系統中的每個硬碟陣列單元140均耦接至轉接板，圖3中僅僅示出其中任意一個硬碟陣列單元來描述它們之間的連接關係。

如前所述，控制模組120可設置包括相互冗餘的第一控制板122和第二控制板124。轉接板110具有多個SAS連接器，分別耦接至第一控制板122和第二控制板124。此外，轉接板110通過SAS連接器耦接至硬碟背板142。在一實施例中，資料儲存系統的每個硬碟陣列單元140具有插設於硬碟背板142上的硬碟擴充卡模組148，硬碟背板142通過硬碟擴充卡模組148耦接至轉接板110和多個硬碟144。例如，可以將硬碟擴充卡模組148設置包括相互冗餘的第一硬碟擴充卡147和第二硬碟擴充卡149，第一硬碟擴充卡147利用其多個第二連接端子來控制所有的硬碟144，以及第二硬碟擴充卡149也利用其多個第二連接端子來控制所有的硬碟144。當第一硬碟擴充卡147或者第二硬碟擴充卡149出現工作故障時，另一備用的硬碟擴充卡立即投入使用，從而保持資料儲存系統的正常運作。

在一實施例中，每個硬碟陣列單元140包括一金手指，通過該金手指連接至硬碟背板142。此外，每個硬碟陣列單元140還包括多個溫度感測器，這些溫度感測器偵測多個硬碟144的工作溫度，通過轉接板110將多個硬碟144的溫度資料傳送至控制模組120，並且控制模組120根據所接收的風扇控制信號和多個硬碟144的溫度資料對風扇進行統一管理。優選地，控制模組120經由I2C匯流排與轉接板110進行資料傳輸。

另外，資料儲存系統10還包括一開關機面板(圖中未示)，該開關機面板連接至轉接板110，並且開關機面板具有一開關機按鈕，藉由此開關機按鈕發出一開關機信號以執行本發明的資料儲存系統的開機或關機操作。

圖4示出本發明的資料儲存系統的一實施例中，控制模組內相互冗餘的兩控制板的電路連接示意圖。如圖4所示，控制模組120包括第一控制板122和第二控制板124，第一控制板122與第二控制板124互為冗餘。在資料儲存系統正常運作時，其中的一個控制板用來控制每個硬碟陣列單元140的所有硬碟144，另一個控制板處於備用狀態。

為了實現兩個控制板之間的冗餘功能，在一實施例中，將第一控制板122的一通用輸入輸出埠(如GPIO_6接腳)連接至第二控制板124的重定信號輸入端(RESET_N接腳)，與此同時，將第二控制板124的一 通用輸入輸出埠(如GPIO_6接腳)連接至第一控制板122的重定信號輸入端(RESET_N接腳)。此外，可以將第一控制板122的使能控制埠連接至第一電壓(如3.3V)，以及第二控制板124的使能控制埠連接至第二電壓(如0V)。

採用本發明的資料儲存系統，通過每一硬碟陣列單元的硬碟背板上的硬碟擴充卡來擴充硬碟介面數量，當該資料儲存系統通過其擴展介面連接到伺服器時，可以為伺服器提供大容量的多個硬碟；當該資料儲存系統通過其擴展介面連接到存儲設備時，可以增大該存儲設備的存儲容量。此外，本發明的資料儲存系統的控制模組和硬碟背板上的硬碟擴充卡均具有冗餘機制，在其中一個元件出現故障時仍然能夠讓資料儲存系統保持正常運作。

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

10‧‧‧資料儲存系統

110‧‧‧轉接板

120‧‧‧控制模組

122‧‧‧第一控制板

124‧‧‧第二控制板

140‧‧‧多個硬碟陣列單元

142‧‧‧硬碟背板

144‧‧‧多個硬碟

147‧‧‧第一硬碟擴充卡

148‧‧‧硬碟擴充卡模組

149‧‧‧第二硬碟擴充卡

讀者在參照附圖閱讀了本發明的具體實施方式以後，將會更清楚地瞭解本發明的各個方面。其中，圖1繪示依據本發明的一實施例，資料儲存系統的立體視圖； 圖2繪示放置於圖1中的兩相鄰分隔導板之間的硬碟陣列單元140的一實施例的立體視圖；圖3繪示依據本發明的一實施例，資料儲存系統中的各組成部件的電路原理示意圖；以及圖4繪示本發明的資料儲存系統的一實施例中，控制模組內相互冗餘的兩控制板的電路連接示意圖。

110‧‧‧轉接板

120‧‧‧控制模組

122‧‧‧第一控制板

124‧‧‧第二控制板

140‧‧‧多個硬碟陣列單元

142‧‧‧硬碟背板

144‧‧‧多個硬碟

148‧‧‧硬碟擴充卡模組

Claims (8)

1. 一種資料儲存系統，包括：一電源模組，為該資料儲存系統提供電能；一控制模組，該控制模組具有至少一擴展介面，用於外接至少一伺服器為該伺服器提供存儲單元或外接至少一存儲設備以擴展該存儲設備的存儲容量；一轉接板，連接該電源模組與該控制模組；以及複數個硬碟陣列單元，每一硬碟陣列單元包括：一硬碟背板，耦接至該轉接板；複數個硬碟，分別耦接至該硬碟背板；以及一硬碟擴充卡模組，插設於該硬碟背板上，以擴充該硬碟背板的硬碟介面。
2. 如請求項1所述之資料儲存系統，其中，該控制模組包括一第一控制板和一第二控制板，該第一控制板和第二控制板互為冗餘，且該第一控制板的一通用輸入輸出埠連接至該第二控制板的重定信號輸入端，以及該第二控制板的一通用輸入輸出埠連接至該第一控制板的重定信號輸入端。
3. 如請求項2所述之資料儲存系統，其中，該第一控制板的使能控制埠連接至第一電壓，以及該第二控制板的使能控制埠連接至第二電壓。
4. 如請求項1所述之資料儲存系統，其中，該硬碟擴充卡模組包含一第一硬碟擴充卡和一第二硬碟擴充卡，該第一硬碟擴充卡和該第二硬碟擴充卡互為冗餘。
5. 如請求項4所述之資料儲存系統，其中，該第一控制板控制該第一硬碟擴充卡，該第二控制板控制該第二硬碟擴充卡。
6. 如請求項5所述之資料儲存系統，其中，該第一硬碟擴充卡和該第二硬碟擴充卡均包括複數個第一連接端子和一第二連接端子，該硬碟背板通過該些第一連接端子耦接該些硬碟並且通過該第二連接端子耦接該轉接板。
7. 如請求項1所述之資料儲存系統，其中，該每一硬碟陣列單元還包括複數個溫度感測器，該些溫度感測器偵測該些硬碟的工作溫度，通過該轉接板將該些硬碟的溫度資料傳送至該控制模組，並且該控制模組根據所接收的風扇控制信號和該些硬碟的溫度資料對風扇進行統一管理。
8. 如請求項1所述之資料儲存系統，更包括一開 關機面板，連接至該轉接板，該開關機面板具有一開關機按鈕，通過該開關機按鈕發出一開關機信號以執行該資料儲存系統的開機或關機操作。