TWI620074B - 伺服器系統及儲存單元的控制方法 - Google Patents

伺服器系統及儲存單元的控制方法 Download PDF

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Abstract

一種伺服器系統及儲存單元的控制方法。伺服器系統包括多個模組化設備及連接設備。所述模組化設備中的儲存單元包括傳輸介面擴展器。所述傳輸介面擴展器偵測是否連接至前一個模組化設備，並當所述傳輸介面擴展器連接至所述前一個模組化設備時，設定所述儲存單元為前一個模組化設備的從屬裝置。當所述傳輸介面擴展器並未連接至前一個模組化設備時，所述傳輸介面擴展器作為儲存節點以與外部伺服器通訊，且連接在所述傳輸介面擴展器之後的所述儲存單元成為所述傳輸介面擴展器的從屬裝置。

Description

伺服器系統及儲存單元的控制方法
本發明是有關於一種伺服器控制技術，且特別是有關於一種伺服器系統及儲存單元的控制方法。
隨著網路技術的發展，透過網路以及雲端設備來提供服務或者交換資訊早已廣泛應用於資訊產業的各項應用當中。用來提供服務的雲端設備主要可分為用於儲存資料的儲存設備(storage device)以及協助邏輯運算的運算設備(computing device)，且廠商通常會分別採購資料設備及運算設備來組成資訊機房。由於這兩種設備通常都會分別要求高可取得性(high availability；HA)以及冗餘性(redundancy)等功能，導致每個設備中可能都具備兩個以上的主機板或管理元件來進行備援。
然而，近年來已發展出許多叢集系統(cluster system)及設備應用架構，例如Hadoop等管理軟體，使得上述高可用性及資料備份的相關機制已被管理軟體所達成，因此儲存設備及運算設備中用來實現高可用性及資料備份之功能的冗餘管理元件就顯 得多餘而不被需要。這些多餘的管理元件將使雲端設備的採購及耗電成本增加，不符合當前節能省電的趨勢。此外，目前資料中心的產品設計趨勢逐漸以模組式複合功能的高密度儲存/運算伺服器來取代。此種模組式複合功能的儲存/運算伺服器可以依照資料中心的需求而改變其功能配置。藉此，廠商如何研發符合當前叢集系統結構的雲端設備，且同時符合節能省電的趨勢，便是亟欲實現的一大目標。
本發明提供一種伺服器系統及儲存單元的控制方法，其藉由儲存單元中的序列式SCSI(Serial Attached SCSI；SAS)擴展器來適應性地切換為從屬設備或儲存節點，藉以有效地降低成本以及耗電量，並提升使用者在操作上的彈性。
本發明的伺服器系統包括多個模組化設備以及連接設備。這些模組化設備可由多個儲存單元、多個運算單元或兩者的組合所組成。連接設備將這些模組化設備中前一個模組化設備與後一個模組化設備相連。模組化設備中的儲存單元包括傳輸介面擴展器。傳輸介面擴展器偵測是否連接至前一個模組化設備，並當所述傳輸介面擴展器連接至所述前一個模組化設備時，設定所述儲存單元為前一個模組化設備的從屬裝置。當傳輸介面擴展器並未連接至前一個模組化設備時，傳輸介面擴展器作為儲存節點以與外部伺服器通訊，且連接在所述傳輸介面擴展器之後的儲存 單元成為所述傳輸介面擴展器的從屬裝置。
本發明的儲存單元的控制方法，適用於包括多個模組化設備的伺服器系統。所述儲存單元為所述模組化設備其中之一，且這些模組化設備中前一個模組化設備與後一個模組化設備相連。所述控制方法包括：偵測是否連接至前一個模組化設備；當已連接至所述前一個模組化設備時，設定所述儲存單元為前一個模組化設備的從屬裝置；當並未連接至前一個模組化設備時，將所述儲存單元設定為儲存節點以與外部伺服器通訊，並且，在連接在所述儲存單元之後的模組化設備為其他儲存單元時，管理連接在所述儲存單元之後的所述其他儲存單元。
基於上述，本發明實施例所述的伺服器系統透過儲存單元中的序列式SCSI(Serial Attached SCSI；SAS)擴展器來自主性判斷是否作為前一個模組化設備的從屬設備，或是自行作為儲存節點使用。藉此，由於伺服器系統自身並不需要設置額外的管理元件來管理伺服器系統內的這些模組化設備，而是讓模組化設備中的SAS輸入輸出控制器或SAS擴展器來實現自行管理以及與外部伺服器通訊。藉此，便可節省伺服器系統的建置成本，有效地降低耗電量，並提升使用者在操作上的彈性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、400‧‧‧伺服器系統
111~116‧‧‧模組化設備
120‧‧‧連接設備
130‧‧‧機殼
211~216、412~413、415~416‧‧‧儲存單元/模組化設備
221~226、421~426‧‧‧上行埠
231~236、431~436‧‧‧下行埠
241~246、442~443、445~446‧‧‧傳輸介面擴展器
251~256、452~453、455~456‧‧‧硬碟陣列
261~266、462~463、465~466‧‧‧外部傳輸埠
270‧‧‧箭頭
280‧‧‧外部伺服器
S310~S380‧‧‧步驟
411、414‧‧‧運算單元/模組化設備
441、444‧‧‧傳輸介面控制器
451、454‧‧‧運算節點
461、464‧‧‧網路連接埠
480‧‧‧網路
圖1是依照本發明的一實施例繪示的伺服器系統的示意圖。
圖2是依照本發明的第一實施例繪示的伺服器系統的方塊圖。
圖3是依照本發明的一實施例繪示的儲存單元的控制方法的流程圖。
圖4是依照本發明的第二實施例繪示的伺服器系統的方塊圖。
圖1是依照本發明的一實施例繪示的伺服器系統100的示意圖。伺服器系統100包括多個模組化設備111~116、連接設備120以及外部的機殼(chassis)130。模組化設備111~116經設計為抽屜式模組型態的電子設備，以利於使用者進行抽換及後續維修處理。使用者可將模組化設備111~116推入機殼130。機殼130用以容納模組化設備111~116以及連接設備120。連接設備120會對已被推入底端的模組化設備111~116提供電能，並將前一個模組化設備與後一個模組化設備透過傳輸介面(如，序列式SCSI(SAS))相連。例如，連接設備120將模組化設備111與模組化設備112相連，將模組化設備112與模組化設備113相連，並依此類推。
本實施例的伺服器系統100具備6個模組化設備 111~116。應用本實施例者可依其需求來調整模組化設備的數量(如，可為4、6、8、10個)。模組化設備111~116可由多個儲存單元、多個運算單元或是兩者的組合所組成。於本發明的相應實施例中，伺服器系統100可由6個儲存單元來組成純粹的儲存伺服器；可由1個運算單元加上5個儲存單元來組成具備些許運算功能的冷式儲存(cold storage)伺服器；可由2個運算單元以及4個儲存單元來組成草堆(haystack)型態的伺服器應用，每個運算單元分別管理2個儲存單元；可由3個運算單元以及相對的3個儲存單元來組成Hadoop型態伺服器應用；可由6個運算單元來組成純粹的運算伺服器。藉此，本發明實施例所述的伺服器系統100可依據模組化設備的種類及數量不同來適應性地調整其功能。
為了方便說明，以下藉由圖2的第一實施例中具備6個儲存單元且沒有運算單元的伺服器系統200作為舉例說明。圖2是依照本發明的第一實施例繪示的伺服器系統200的方塊圖。換句戶說，伺服器系統200中的模組化設備211~216皆為儲存單元。請參照圖2，每個模組化設備211~216皆具備符合傳輸介面(如，序列式SCSI(SAS))的下行埠(upstream port)221~226以及上行埠(downstream port)231~236。連接設備120將前一個模組化設備的下行埠與後一個模組化設備的上行埠相連。例如將模組化設備212的下行埠232與模組化設備213的上行埠223相連；將模組化設備214的下行埠234與模組化設備215的上行埠225相連，並以此類推。特別說明的是，第一個模組化設備211的上行 埠221未與其他設備相連，且最後一個模組化設備216的下行埠236也未與其他設備相連。
本實施例的每個儲存單元(模組化設備211~216)中各自包括傳輸介面擴展器241~246。由於圖2中模組化設備211~216皆為儲存單元，因此模組化設備211~216中還各自包括硬碟陣列251~256以及外部傳輸埠261~266。本實施例的各硬碟陣列251~256可包括18個硬碟。
在此說明儲存單元中傳輸介面擴展器241~246的操作步驟。圖3是依照本發明的一實施例繪示的儲存單元的控制方法的流程圖。請同時參照圖2及圖3，於步驟S310中，開啟伺服器系統200的電源。於步驟S320中，各個儲存單元中的傳輸介面擴展器241~246藉由其上行埠221~226來偵測是否連接至前一個模組化設備。於本實施例中，若模組化設備為儲存單元時，則儲存單元中的傳輸介面擴展器241~246將會藉由下行埠231~236與下一個儲存單元中的傳輸介面擴展器242~246相連。
在此先行說明已連接至前一個模組化設備的傳輸介面擴展器242~246之運作情形。當傳輸介面擴展器(如，傳輸介面擴展器242~246)連接至前一個模組化設備時，則從步驟S320進入步驟S330，傳輸介面擴展器242~246便進入串接(cascade)模式，並禁能傳輸介面擴展器242~246與外部連接埠262~266之間的通訊以拒絕(turn down)與外部伺服器以SAS傳輸介面進行的連線。所謂的「串接模式」便是當鄰近的儲存單元皆為從屬設備時，這 些儲存單元會相互串接以成為串接式儲存單元。於步驟S340中，傳輸介面擴展器242~246設定儲存單元212~216為從屬裝置，以使此儲存單元受控於上行埠221~226相連的其他模組化設備。換句話說，傳輸介面擴展器242~246所在的這些儲存單元212~216以串接模式相互連接，並作為模組化設備211中傳輸介面擴展器241的從屬裝置。
於步驟S350中，傳輸介面擴展器242~246會持續偵測其與前一個模組化設備之間的連線是否存在。當中儲存單元/模組化設備211~216其中一個或數個損壞或被使用者插拔時，則有可能導致傳輸介面擴展器242~246與前一個模組化設備之間的連線不存在。當傳輸介面擴展器242~246與前一個模組化設備之間的連線持續存在時，則傳輸介面擴展器242~246將於步驟S350中持續監控。另一方面，當傳輸介面擴展器242~246與前一個模組化設備之間的連線不存在時，則回到步驟S320。
在此說明並未連接至前一個模組化設備的傳輸介面擴展器241的運作情形。當傳輸介面擴展器241在步驟S320中判斷並未連接至前一個模組化設備時，則進入步驟S360，傳輸介面擴展器241進入儲存節點模式作為儲存節點，並且透過外部傳輸埠261以與外部伺服器280通訊(如箭頭270所示)，且連接在傳輸介面擴展器241之後的儲存單元(例如，在圖2中相互串接的儲存單元/模組化設備212~216)將成為傳輸介面擴展器241的從屬裝置並受其管理。於步驟S370中，頭一個傳輸介面擴展器241將會判 斷相互連接的儲存單元/模組化設備211及其他儲存單元/模組化設備212~216相加總的數量是否等同於伺服器系統200中模組化設備的總數(例如，總數為”6”)。當相互連接的儲存單元/模組化設備212~216相加總的數量為”6”時，傳輸介面擴展器241除了作為儲存節點以外還進入進入集束磁碟(Just a Bunch Of Disks；JBOD)系統模式，以讓外部伺服器280得知伺服器系統200僅具備儲存功能而不具備運算功能。
換句話說，由於圖2中的伺服器系統200僅具備6個儲存單元且並未具備運算單元，因此頭一個儲存單元/模組化設備211中的傳輸介面擴展器241便藉由其內建的儲存節點模式及相應功能來管理/存取串接在其後的儲存單元/模組化設備212~216，並藉由外部傳輸埠261來與外部伺服器280溝通，從而達成儲存伺服器的效果。
圖4是依照本發明的第二實施例繪示的伺服器系統400的方塊圖。此伺服器系統400中的模組化設備411、414為運算單元，而模組化設備412~413、415~416則為儲存單元。由於模組化設備411、414為運算單元，則其不具備硬碟陣列，而是改以運算節點451、454來取代。運算單元411、414可藉由網路連接埠461、464來與網路480的外部伺服器或外部終端相互通訊。
運算單元/模組化設備411、414分別包括上行埠421、424、下行埠431、434、傳輸介面控制器441、444、運算節點451、454以及網路連接埠461、464。傳輸介面控制器441、444可以是 SAS輸入/輸出控制器，用以透過下行埠431、434來管理及存取連接其後的儲存單元。傳輸介面控制器441、444主要以運算節點451、454來做為其功能，並藉由網路連接埠461、464來連接至網路480中的切換器或路由器，藉以與外部伺服器通訊以進行其運算功能。此外，連接在傳輸介面控制器441之後的儲存單元412、413成為傳輸介面控制器441的從屬裝置，且連接在傳輸介面控制器444之後的儲存單元415、415成為傳輸介面控制器444的從屬裝置。
請同時參考圖3及圖4，傳輸介面擴展器442、443、445及446皆從步驟S320進入步驟S330而進入串接模組，並禁能傳輸介面擴展器442、443、445及446與外部連接埠462、463、465、466之間的通訊以拒絕與外部伺服器以SAS傳輸介面進行的連線。於步驟S340中，傳輸介面擴展器442、443、445及446分別設定儲存單元/模組化設備412~413、415~416為從屬裝置。藉此，儲存單元/模組化設備412~413受控於上行埠422、423相連的運算單元/模組化設備411，且儲存單元/模組化設備415~416受控於上行埠425、426相連的運算單元/模組化設備414。
特別說明的是，位於運算單元中的傳輸介面控制器441、444不會經由上行埠421、424偵測是否與前一個模組化設備相連，因運算單元本身的運算功能便可使其對外部伺服器溝通。換句話說，傳輸介面控制器441、444將會禁能其上行埠421、424。因此，傳輸介面控制器441、444只需要藉由下行埠431、434來 判斷後一個模組化設備是否為一個或多個相互串接的儲存單元，藉以將這些儲存單元作為傳輸介面控制器441、444的從屬設備。
綜上所述，本發明實施例所述的伺服器系統透過儲存單元中的序列式SCSI(SAS)擴展器來自主性判斷是否作為前一個模組化設備的從屬設備，或是自行作為儲存節點使用。藉此，由於伺服器系統自身並不需要設置額外的管理元件來管理伺服器系統內的這些模組化設備，而是讓模組化設備中的SAS輸入輸出控制器或SAS擴展器來實現自行管理以及與外部伺服器通訊。藉此，便可節省伺服器系統的建置成本，有效地降低耗電量，並提升使用者在操作上的彈性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種伺服器系統，包括： 多個模組化設備，由多個儲存單元、多個運算單元或兩者的組合所組成；以及 連接設備，將該些模組化設備中前一個模組化設備與後一個模組化設備相連， 其中，該些模組化設備中的儲存單元包括傳輸介面擴展器， 所述傳輸介面擴展器偵測是否連接至前一個模組化設備，並當所述傳輸介面擴展器連接至所述前一個模組化設備時，設定所述儲存單元為從屬裝置，並且， 當所述傳輸介面擴展器並未連接至前一個模組化設備時，所述傳輸介面擴展器作為儲存節點以與外部伺服器通訊，且連接在所述傳輸介面擴展器之後的所述儲存單元成為所述傳輸介面擴展器的從屬裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統，其中每個模組化設備具備符合一傳輸介面的下行埠以及上行埠，並且， 所述連接模組將所述前一個模組化設備的下行埠與後一個模組化設備的上行埠相連。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統，其中所述運算單元包括傳輸介面控制器，所述傳輸介面控制器作為運算節點以與所述外部伺服器通訊，且連接在所述傳輸介面控制器之後的所述儲存單元成為所述傳輸介面控制器的從屬裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統，其中當所述傳輸介面擴展器連接至所述前一個模組化設備時，所述傳輸介面擴展器進入串接（cascade）模式以拒絕（turn down）與所述外部伺服器以所述傳輸介面進行的連線，設定所述儲存單元為從屬裝置以使所述儲存單元受控於相連的其他模組化設備，且持續偵測所述傳輸介面擴展器與前一個模組化設備之間的連線是否存在， 當所述傳輸介面擴展器與前一個模組化設備之間的連線不存在時，則作為儲存節點以與所述外部伺服器通訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統，其中當所述傳輸介面擴展器並未連接至所述前一個模組化設備，且相互連接的所述儲存單元的數量等同於所述模組化設備的總數時，第一個儲存單元的所述傳輸介面擴展器作為所述儲存節點並進入集束磁碟系統模式。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的伺服器系統，其中所述傳輸介面是序列式SCSI。
  7. 一種儲存單元的控制方法，適用於包括多個模組化設備的伺服器系統，所述儲存單元為所述模組化設備其中之一，且該些模組化設備中前一個模組化設備與後一個模組化設備相連， 所述控制方法包括： 偵測是否連接至前一個模組化設備； 當已連接至所述前一個模組化設備時，設定所述儲存單元為從屬裝置，以使所述儲存單元受控於其他模組化設備； 當並未連接至前一個模組化設備時，將所述儲存單元設定為儲存節點以與外部伺服器通訊，並且，在連接在所述儲存單元之後的模組化設備為其他儲存單元時，管理連接在所述儲存單元之後的所述其他儲存單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的控制方法，其中每個模組化設備具備符合一傳輸介面的下行埠以及上行埠，並且所述前一個模組化設備的下行埠與後一個模組化設備的上行埠相連。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的控制方法，更包括： 當已連接至所述前一個模組化設備時，進入串接模式以拒絕與所述外部伺服器以所述傳輸介面進行的連線； 設定所述儲存單元為前一個模組化設備的從屬裝置；以及 持續偵測所述傳輸介面擴展器與前一個模組化設備之間的連線是否存在。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的控制方法，更包括： 當所述儲存單元並未連接至所述前一個模組化設備，且相互連接的所述儲存單元及其他儲存單元的數量等同於所述模組化設備的總數時，所述儲存單元作為所述儲存節點並進入集束磁碟系統模式。
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