TWI734555B - 儲存系統以及計算系統 - Google Patents

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Abstract

一種彈性化的儲存系統。儲存母板適應於（accommodate）適當的連接器，儲存轉接電路在主機匯流排介面與儲存介面之間提供協定轉換，並且提供路由以適應於多個大量儲存裝置，所述大量儲存裝置可透過所述儲存母板連接於所述儲存轉接電路。所述儲存轉接電路可替換為支援不同主機介面或不同儲存介面的電路。

Description

儲存系統以及計算系統
本發明實施例是有關於資料儲存，且特別是有關於一種提供多協定儲存介面的基礎架構。
當今的電腦系統可包括處理資源、非揮發性記憶體以及持續儲存器（persistent storage）。持續儲存器透過儲存資源的特定儲存協定來與本地處理資源通訊。儲存資源可支援一種這樣的協定，且由於例如是協定、連接器類型、電纜類型、佈線（trace）類型及/或資料路徑寬的差異，或協定具體細節的其他變化，電腦系統可支持分散的基礎架構以支援上述的協定。
被用來支援不同儲存協定的分散基礎架構限制了整個電腦系統在設計上的彈性。因此，一個支援多協定的通用基礎架構有其需求。
本發明的一實施例提供一種儲存系統，此儲存系統包括儲存母板、第一儲存轉接電路以及第二儲存轉接電路。儲存母板包括多個第一儲存介面連接器、第一轉接器以及電纜連接器。第一儲存轉接電路包括相容於第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第二儲存轉接電路包括相容於所述第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第一儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第一儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路包括路由電路。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路更包括協定（protocol）轉換電路。
在一實施例中，上述的儲存母板更包括多個第二儲存介面連接器以及第二轉接器。上述的系統包括第三儲存轉接電路。此第三儲存轉接電路包括相容於第一轉接器以及第二轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第三儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第三儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路更經配置以於第一儲存轉接電路的第一母板連接器上提供第二儲存介面，第二儲存介面相同於第一儲存轉接電路的第一儲存介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路更經配置以於第一儲存轉接電路的第一母板連接器上提供第二儲存介面，第二儲存介面不同於第一儲存轉接電路的第一儲存介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路的第一儲存介面包括串列進階技術附件（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）介面，並且第二儲存介面包括序列式小型電腦系統（Serial Attached Small Computer System，SAS）介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路的主機介面包括快捷外設互聯（Peripheral Component Interconnect Express，PCIe）介面，並且第一儲存轉接電路的第一儲存介面包括由串列進階技術附件、序列式小型電腦系統、光纖通道（FibreChannel）、快捷非揮發性記憶體（Non-Volatile Memory Express，NVMe）、乙太網路（Ethernet）以及通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）組成的群組中所選出的介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路的主機介面包括快捷外設互聯介面，並且第一儲存轉接電路的第一儲存介面包括快捷外設互聯介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路的主機介面包括序列式小型電腦系統介面，並且第一儲存轉接電路的第一儲存介面包括序列式小型電腦系統介面。
在一實施例中，上述的多個第一儲存介面連接器中的連接器相容於至少兩個不同的儲存介面。
在一實施例中，上述的多個第一儲存介面連接器中的連接器包括SFF8639連接器。
本發明的一實施例提供一種儲存系統，此儲存系統包括儲存母板、第一儲存轉接電路以及第二儲存轉接電路。儲存母板包括多個第一儲存介面轉接器、第一連接器以及電纜連接器。第一儲存轉接電路包括相容於第一轉接器的第一母板連接器以及第一儲存連接器。第一儲存轉接電路於第一儲存連接器上支援第一儲存介面，並且於第一母板連接器上支援主機介面。第二儲存轉接電路包括相容於第一轉接器的第一母板連接器以及第一儲存連接器。第二儲存轉接電路於第一儲存連接器上支援第一儲存介面，並且於第一母板連接器支援主機介面。第一儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第一儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
在一實施例中，上述的系統包括大量儲存裝置，其藉由一資料路徑連接於第一儲存轉接電路的第一儲存連接器。資料路徑包括由電纜、多個印刷電路板佈線，以及無線鏈（wireless link）組成的群組中所選出的一部份。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路的第一母板連接器包括外捷外設互聯連接器，並且第一儲存轉接電路的主機介面是外捷外設互聯介面。
在一實施例中，上述的系統包括第三儲存轉接電路。第三儲存轉接電路包括相容於第一轉接器以及第二轉接器的第一母板連接器，以及第一儲存連接器。第三儲存轉接電路於第一儲存連接器上支援第一儲存介面，並且於第一母板連接器上支援主機介面。第三儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第三儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
本發明的一實施例提供一種計算系統，此計算系統包括用於19吋機架的機架托盤。機架托盤包括主機母板以及儲存母板。主機母板包括中央處理單元以及記憶體。儲存母板包括多個第一儲存介面連接器、第一轉接器、電纜連接器、第一儲存轉接電路以及第二儲存轉接電路。第一儲存轉接電路包括相容於第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第二儲存轉接電路包括相容於第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第一儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第一儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。電纜連接於儲存母板的電纜連接器以及主機母板。
在一實施例中，上述的系統包括第三儲存轉接電路。第三儲存轉接電路包括相容於第一轉接器以及第二轉接器的第一母板連接器，並經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第三儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第三儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路更經配置以於第一儲存轉接電路的第一母板連接器上提供第二儲存介面，第二儲存介面相同於第一儲存轉接電路的第一儲存介面。
在一實施例中，上述的第一儲存轉接電路更經配置以於第一儲存轉接電路的第一母板連接器上提供第二儲存介面，第二儲存介面不同於第一儲存轉接電路的第一儲存介面。
本發明的一實施例提供一種儲存系統，其包括儲存母板。儲存母板包括多個第一儲存介面連接器、電纜連接器以及儲存轉接電路。儲存轉接電路具有連接於電纜連接器的主機端介面以及多個第一儲存端介面，各儲存端介面分別連接於儲存介面連接器的其中之一。儲存轉接電路包括第一協定轉換器、第二協定轉換器、第一整合裝置、第二整合裝置以及儲存轉接電路控制器。第一協定轉換器經配置以將通訊從主機介面協定轉換為第一儲存介面協定。第二協定轉換器經配置以將通訊從主機介面協定轉換為第二儲存介面協定。第一整合裝置經配置以將多個第一儲存裝置連接至第一協定轉換器，各個第一儲存裝置經配置以透過第一儲存介面協定來通訊。第二整合裝置經配置以將多個第二儲存裝置連接至第二協定轉換器，各個第二儲存裝置經配置以透過第二儲存介面協定來通訊。儲存轉接電路控制器經配置以於第一母板連接器上支援第一儲存介面以及主機介面。第一儲存轉接電路的第一儲存介面不同於第二儲存轉接電路的第一儲存介面，及/或第一儲存轉接電路的主機介面不同於第二儲存轉接電路的主機介面。
以下配合所附圖式所闡述的詳細說明是用以作為依據本發明所提供的用於彈性化儲存平台的多協定輸出入基礎架構的範例實施例的說明，並非是用以表示本發明可被建造或利用的唯一形式。本說明配合實施例闡述本發明的特徵。然而，可以暸解的是，相同或相當的功能或結構可藉由不同的實施例來完成，而亦包含於本發明的精神與範疇之中。在本文中使用相同的元件編號來表示相同的元件或特徵。
參照圖1，在一實施例中，主機110連接於儲存母板120，儲存母板120提供資料儲存（例如，持續資料儲存）功能給主機110。主機110可包括中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、記憶體，以及用於連接諸如儲存母板120等儲存系統的主機儲存連接器。若主機110包括主機匯流排轉接器（host bus adapter，HBA）122，則主機介面，即主機110與儲存母板120之間的介面，可以是儲存介面。或者，若主機110不包括主機匯流排轉接器122（例如圖1所示），則主機介面可以是主機匯流排介面，例如，快捷外設互聯（Peripheral Component Interconnect Express，PCIe）介面。本文所使用的儲存介面一詞係指一種介面類別，此介面類別被用作諸如硬碟機或固態硬碟機（solid state drives，SSD）等大量儲存裝置的介面。儲存介面可例如是串列進階技術附件（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）介面、光纖通道（Fibre Channel）介面、序列式小型電腦系統（Serial Attached Small Computer System，SAS）介面、快捷非揮發性記憶體（Non-Volatile Memory Express，NVMe）介面，或是諸如乙太網路（Ethernet）或通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）等更加通用的介面。在本文中所使用的「主機匯流排轉接器」一詞係指任何可作為協定轉換的電路，其在儲存母板120的主機端介面所使用的協定，與儲存母板120的儲存端介面所使用的協定之間進行協定的轉換。主機匯流排轉換器122可用習知的特殊應用積體電路（application specific integrated circuit，ASIC）、晶片系統（system-on-chip，SOC）或其他類似的方式來實作。
如圖1所示之一範例實施例，儲存母板120可包括主機匯流排轉接器122、整合裝置124，以及多個大量儲存裝置（storage device，SD）126。主機匯流排轉接器122以及整合裝置124可一起被封裝至一物理封裝中，並在此稱作儲存轉接電路130。大量儲存裝置126可為固態硬碟（solid state drives，SSDs）。整合裝置124可作為路由電路（routing circuit），例如，其可將從主機110接收的各讀寫要求導向至連接於整合裝置124的多個儲存裝置之一（例如，依據包含於讀寫要求中的儲存位址所選出的一個儲存裝置）。在一些實施例中，整合裝置124為路由器、交換器、擴展器，或集線器，使訊號可透過儲存介面傳遞。儲存母板120可接收來自主機110或如圖1所示的外部電源供應器140的電源，並且儲存母板120可提供此電源給儲存轉接電路130、大量儲存裝置126，以及任何其他安裝於儲存母板120中且需要電源的元件。儲存母板120可建造於印刷電路板（printed circuit board，PCB）或印刷線路板（printed wiring board，PWB）上，其可以PCB佈線的型式提供連接器與安裝於儲存母板PCB上其他可能存在的電子元件的連結。實體上PCB亦可支持多種不同儲存母板的元件（如，大量儲存裝置126），例如具有托架以支撐此些元件，或具有螺套可與螺紋緊固件一起使用，使此些元件可牢固於儲存母板120上。
在一些實施例中，儲存轉接電路130能夠具有轉接器（adapter connector），且儲存轉接電路130透過此轉接器連接於儲存母板120上對應的轉接器。此轉接器提供儲存轉接電路130與儲存母板120之間的電性連結，且亦可在機構上使儲存轉接器130牢固於儲存母板120上。儲存轉接器130的主機端例如透過轉接器的主機端部份與主機110介面連接，並且儲存轉接器130的儲存端例如透過轉接器的儲存端部分與一或多個大量儲存裝置126介面連接。如此一來，儲存轉接電路130可轉送來自主機110的讀寫要求至一或多個大量儲存裝置126中。並可轉送任何大量儲存裝置126所回傳的回應至主機110。
由於儲存轉接電路130藉由連接器連接至儲存母板120，因此儲存轉接電路130可輕易替換（如，發生故障時），或更換為不同的儲存轉接電路130。儲存轉接電路130與其他系統的元件之間的連接可透過轉接器，或例如透過儲存母板PCB中的PCB佈線來完成。舉例而言，主機110與儲存轉接電路130的連結可包括以下連接元件的傳導：主機110上的連接器、在主機110上連接器與儲存母板上主機連接器之間形成連結的電纜、儲存母板120上主機連接器與轉接器之間的PCB佈線，以及在其他可能中的轉接器。在一些實施例中，與儲存轉接電路130的連接不透過轉接器來完成，而可例如是透過一或多條電纜直接連接於大量儲存裝置126與儲存轉接電路130之間。
參照圖2A，在一實施例中，主機110透過主機匯流排的連接來連接至儲存母板120，主機匯流排可例如為PCIe匯流排。儲存轉接電路130具有用作協定轉換電路的主機匯流排轉接器122，可於主機匯流排的協定（PCIe）與儲存介面的協定（例如，SATA、PCIe或SAS）間進行轉換，如圖2A之實施例所示。圖2A實施例中的整合裝置124連結於主機匯流排轉接器122與多個大量儲存裝置126（例如，SATA等的儲存裝置）之間，如圖2A之實施例所示。在圖2A實施例中，整合裝置124為SATA擴展器。在其他實施例中，整合裝置124為PCIe交換器或SAS擴展器，或是其他類似的元件。
在一些實施例中，主機匯流排轉換器122與整合裝置124的電路可結合成單一習知的特殊應用積體電路（ASIC）。
在一些實施例中，整合裝置124（或主機匯流排轉換器122與整合裝置124的結合）為晶片系統（SOC）處理器，其提供大量儲存裝置160與其他諸如電腦資源（如，主機）等實體間的協定轉換和路由。本實施例之SOC處理器亦可提供額外的協定支援，或像是壓縮、重複資料刪除或複製等服務。在這樣的實施例中，SOC處理器亦可提供一般或特定用途的計算功能，用作儲存協定的部份實作方式，或作為儲存母板120的增強功能並可用於許多應用之中（儲存器內計算（in-storage compute）功能）。
在圖2A實施例中，例如若有些大量儲存裝置126發生故障，或要更換具有更大儲存容量的大量儲存裝置126時，包括主機110與儲存母板120的系統（如，伺服器叢集）的操作者可輕易將大量儲存裝置126替換為使用不同儲存介面（如，使用SAS而非SATA的大量儲存裝置126）的大量儲存裝置126。為此，操作者可添加或替換圖2A實施例的儲存轉接電路130為如圖2B所示的適當的儲存轉接電路130，其於主機端相容於PCIe，並且於大量儲存端相容於SAS。倘若要換上的大量儲存裝置126的連接器物理上相容於被替換的大量儲存裝置126的連接器（像是使用SFF8639連接器的不同儲存介面，其將於以下詳細描述），則要換上的每一個大量儲存裝置126可在被替換的大量儲存裝置126移除後插入空出的連接器中。在其他實施例中，儲存母板120可提供多組不同儲存介面的不同的連接器，以例如使得取代舊大量儲存裝置126的新大量儲存裝置126可插入與舊大量儲存裝置移除所空出的連接器相鄰（且不同）的連接器。
參照圖3，在一些實施例中，主機110包括主機匯流排轉接器122，使得主機介面（即，主機110與儲存母板120間的介面）為儲存介面，而非如圖1實施例中為主機匯流排介面。在此些實施例中，儲存轉接電路130可包括整合裝置124而不包含主機匯流排轉接器122。
參照圖4A，在這樣的一實施例中，主機110例如包括提供SAS介面的主機匯流排轉接器122，並且整合裝置124包括SAS擴展器。相容於SAS儲存介面的多個大量儲存裝置126安裝於儲存母板120上並連接於儲存轉接電路130。參照圖4B，在一相關實施例中，主機110包括提供SATA介面的主機匯流排轉換器122，並且整合裝置124包括SATA擴展器。相容於SATA儲存介面的多個大量儲存裝置126安裝於儲存母板120上並連接於儲存轉接電路130。
在圖4A與圖4B的實施例中，儲存轉接電路130可具有PCIe介面卡的形式因子（form factor），並且轉接器可為PCIe連接器，其支援儲存轉接電路130並提供連結至主機110。與一或多個大量儲存裝置126之間的連結可使用電纜410，例如，安裝於儲存轉接電路130上的儲存連接器415與大量儲存裝置126上對應的儲存連接器之間的電纜410，來完成。
若大量儲存裝置126的儲存介面即為主機介面，則在儲存母板120與儲存轉接電路130中便不需要協定轉換。參照圖5，在一實施例中，儲存轉接電路130不包含主機匯流排轉接器122，主機匯流排介面為PCIe，整合裝置124為PCIe交換器，且儲存裝置為PCIe磁碟機。
參照圖6A，在一些實施例中，儲存母板120包括同時（如，並行）支援兩個或更多儲存轉接電路的連接器。在這樣的實施例中，使用第一儲存介面的多個第一儲存裝置可連接於第一儲存轉接電路，並且使用不同於第一儲存介面的第二儲存介面的多個第二儲存裝置可連接於第二儲存轉接電路。在這樣的實施例中，可以選擇一個儲存介面來提供高效能，並且選擇另一個儲存介面來提供低成本（如，以適於低成本的大量儲存裝置）。在一些實施例中，儲存母板120支援並包括兩個以上的儲存轉接電路，例如，3至20個儲存轉接電路。
參照圖6B，在一實施例中，單一儲存轉接電路同時地（如，並行地）支援使用第一儲存介面的多個第一大量儲存裝置，以及使用第二儲存介面的多個第二大量儲存裝置。為支援多個第個大量儲存裝置，儲存轉接電路130包括第一主機匯流排轉接器122以進行主機匯流排介面與第一儲存介面之間的協定轉換，並包括第一整合裝置124以進行至此些第一大量儲存裝置的路由。為支援多個第二大量儲存裝置，儲存轉接電路130包括第二主機匯流排轉接器122以進行主機匯流排介面與第二儲存介面之間的協定轉換，並包括第二整合裝置124以進行至此些第二大量儲存裝置的路由。在一些實施例中，儲存轉接電路130包括兩個以上的主機匯流排轉接器與兩個以上的整合裝置，例如，各3至20個。
參照圖7A，在一些實施例中，儲存母板120的佈局如圖中所示意。第一轉接器610設置於母板中並且經配置以支援第一儲存轉接電路。第二轉接器615設置於母板中並且經配置以支援第二儲存轉接電路（此些儲存轉接電路並未於圖7A中繪示）。第一轉接器610連接於第一儲存介面連接器620的陣列。各個第一儲存介面連接器620可用來將一個大量儲存裝置連接至儲存母板（並且連接至第一儲存轉接電路）。
儲存介面連接器620所使用的連接器類型可為多協定的連接器，其支援至少一種儲存介面。舉例而言，每個儲存介面連接器620可為SFF8639連接器（亦稱為U.2連接器），其相容於多種儲存介面，包括SATA、嫁接PCIe上的NVMe（NVMe over PCIe），以及SAS。此外，在不久的將來也可能採用SFF8639來傳遞乙太網路訊號。在這樣的實施例中，藉由直接將要換上的磁碟機插入被替換的磁碟機所空出的多協定連接器，便可能（如上所述）將使用第一儲存介面的第一組大量儲存裝置取代為使用不同於第一儲存介面的第二儲存介面的第二組大量儲存裝置，第一儲存介面與第二儲存介面皆可相容於此多協定連接器。
第二轉接器615連接於第二儲存介面連接器625的陣列。各個第二儲存介面連接器625（類似於第一儲存介面轉接器620）可用來將一個大量儲存裝置連接至儲存母板（並且連接至第二儲存轉接電路）。在一些實施例中，第一儲存介面連接器620可經配置以使用「雙通道（2-lane）」儲存介面，即一個儲存裝置採用兩個引腳來傳輸資料的儲存介面，並且第二儲存介面連接器625可經配置以使用「四通道（4-lane）」儲存介面，即一個儲存裝置採用四個引腳來傳輸資料的儲存介面。
主機（或伺服器）母板650可透過電纜660連接至儲存母板120，電纜660連接至儲存母板上的電纜連接器665。主機母板650以及儲存母板120可（如，並排地）裝設於19吋機架（如，符合電子工業協會標準EIA-310-D的機架）中的一個托盤（如，高1U、2U或3U的托盤）中。
在一些實施例中，儲存母板可鏈接或串接以增加主機可用的總儲存容量。參照圖7B，在一實施例中，兩個儲存母板120藉由電纜760連接在一起。電纜660將此鏈接的儲存母板120連接至主機（未繪示）。在其中一個儲存母板120上（或在其中一個儲存轉接電路中）的獨立電路可進行訊號從主機至任一個儲存母板120間的路由。兩個儲存母板120可（如，並排地）裝設於一個托盤中，且電纜660可延伸至同一機架或另一機架的另一個托盤中。在此實施例中，容納兩個儲存母板的托盤可稱之為簡單閃存綁定（just a bunch of flash，JBOF）。
下表1展示多個範例實施例，包括上述特徵的多種組合。在標示A的第一行所概括的實施例中，設置於第一轉接器610的儲存轉接電路包括轉SAS用的PCIe主機匯流排轉接器122以及SAS擴展器，並且設置於第二轉接器615的儲存轉接電路包括階層（hierarchy）排列（arranged）的PCIe交換器。此實施例允許儲存母板120與具有PCIe主機介面的主機共同裝設於同一托盤中。在標示B的第二行所概括的實施例中，設置於第一轉接器610的儲存轉接電路包括轉SAS用的PCIe主機匯流排轉接器122以及SAS擴展器，並且設置於第二轉接器615的儲存轉接電路包括PCIe交換器以及基板管理控制器（baseboard management controller，BMC）。基板管理控制器可提供諸如內部磁碟溫度等管理資料的整合。在此實施例中，主機介面為PCIe，且兩個儲存母板120可於一個托盤中鏈結在一起以形成基於PCI的一個單位的JBOF。在標示C的第三行所概括的實施例中，設置於第一轉接器610的儲存轉接電路包括乙太網路交換器，並且設置於第二轉接器615的儲存轉接電路包括基板管理控制器。在此實施例中，兩個儲存母板可於一個托盤中鏈結在一起以形成基於乙太網路的一個單位的JBOF。
  形式因子 每SSD槽2引腳 每SSD槽4引腳
A 單一托盤包含主機 [SAS擴展器/HBA] [PCIe交換器（階層）]
B 經交換（switched）PCIe/SAS JBOF [SAS擴展器/HBA] PCIe交換器+BMC
C 經交換（switched）Ethernet JBOF [Ethernet交換器] BMC
表1
在一些實施例中，儲存介面連接器620為多協定連接器（例如，支援雙通道以及四通道協定兩者），儲存母板在各個大量儲存裝置至儲存轉接電路間具有單一資料路徑，並且在此資料路徑的一端提供有諸如多工器或MUX的選擇機制，使其在任何時候都能夠配置有效的可用資料路徑通道。舉例而言，來自大量儲存裝置或整合裝置124其中之一的檢測引腳可用以辨識大量儲存裝置及/或整合裝置124所使用的協定，並且將連接器中的可用資料路徑從一個協定轉換為另一個協定。在這樣的實施例中，一條四通道電纜可被使用並且動態地配置以例如，於PCIe組態使用所有通道，或於SAS組態使用其中兩條通道，並且在各別的情形中映射資料通道至給定協定的轉接器上的適當引腳。
在一些實施例中，大量儲存裝置以外的裝置被用來取代上述實施例中的大量儲存裝置，並且一些實施例中考量在可能的多個物理基礎結構下，將可需要同時（如，並行）或順序性連接到可能的多個協定的任何被連接裝置（connected device）來視為一般性結構（general architecture）。舉例而言，位在大量儲存裝置的形式因子的微型伺服器（microserver）可連接至PCIe與乙太網路，或附有乙太網路的SSD可連接到乙太網路以及I2C匯流排兩者來達到管理資料的通訊。在另一實施例中，裝設有大量儲存裝置的位置的裝置可為包含揮發性隨機存取記憶體的附件（enclosure），或為揮發性隨機存取記憶體、電池或在電力損失的情況下維持RAM狀態的電容的組合的附件（enclosure），以及持續記憶體技術（persistent memory technology）（例如快閃記憶體）以在電力損失時維持資料。
參照圖8，在一些實施例中，一個儲存轉接電路可包括用於協定轉換以及路由的多個元件，如建構區塊805~845，並且能夠支援數種不同的儲存介面。舉例而言，儲存轉接電路可包括轉SAS用的PCIe主機匯流排轉接器805、轉SATA用的PCIe主機匯流排轉接器810，作為主機匯流排轉接器的選項，並可包括SAS擴展器830、SATA擴展器835、PCIe交換器840以及乙太網路整合裝置（例如，乙太網路集線器、交換器或路由器）845，作為整合裝置的選項。在其他實施例中，任何其他主機端協定（例如，包括乙太網路）以及儲存端協定（例如，包括InfiniBand）的組合的主機匯流排轉接器以及整合裝置可包括在儲存轉接電路中。儲存轉接電路中的儲存轉接電路控制器860可於啟動時，或當主機端或儲存端建立新的連結時，與新連結的實體協議協定，並依其來配置儲存轉接電路。
舉例而言，若儲存轉接電路控制器860偵測到儲存端的協定為SAS，其可連接轉SAS用PCIe主機匯流排轉接器805至儲存轉接電路的主機端介面，並且於轉SAS用PCIe主機匯流排轉接器805與儲存轉接電路的儲存端介面之間連接SAS擴展器830。其他建構區塊810、835、840在此組態當中可不使用。在另一實例中，若儲存轉接電路控制器860偵測到主機端與儲存端為相同的協定，則所有的協定轉換建構區塊805、810可不被使用，並且儲存轉接電路控制器860可僅連接適當的路由元件（例如，若主機界面為PCIe，且至大量儲存裝置的介面為PCIe，則使用PCIe交換器840）於主機端介面與儲存端介面之間。
在一些實施例中，圖8的儲存轉接電路130的儲存轉接控制器860如上所述可於任何時間，在主機端介面以及儲存端介面之間連接至多一個主機匯流排轉接器805、810，以及至多一個整合裝置830、835、840、845。在其他實施例中，儲存轉接電路控制器860可經配置以在主機端介面以及儲存端介面之間，並行地連接多於一個主機匯流排轉接器805、810以及多於一個的整合裝置830、835、840、845，以使儲存母板可包括多個不同協定的大量儲存裝置SD，並行地連接於儲存轉接電路130。
舉例而言，一個系統可包括SAS與NVMe兩種大量儲存裝置，主機匯流排協定可為PCIe，並且操作者可能會希望將部分的SAS大量儲存裝置替換為NVMe大量儲存裝置。一些實施例可以適於這樣的替換而無須對系統作其他的改變。
在此依據本發明實施例所描述的儲存轉接電路及/或任何其他相關的裝置或元件可使用任何適當的硬體、韌體（如，特殊應用積體電路）、軟體，或軟體、韌體與硬體的組合來實作。舉例而言，儲存轉接電路的多個不同構件可形成於一個積體電路（integrate circuit，IC）晶片上或分散的多個積體電路晶片上。此外，儲存轉接電路的多個不同構件可以撓性印刷電路薄膜、帶狀承載封裝（tape carrier package，TCP）、印刷電路板（printed circuit board，PCB）來實作，或形成於一個基板上。此外，儲存轉接電路的多個不同構件可為程序或執行緒，運行於一或多個計算裝置的一或多個處理器上，執行電腦程式指令以及與其他系統構件互動以進行上述的多種不同功能。電腦程式指令儲存於記憶體中，記憶體可用標準記憶體裝置實作於計算裝置中，例如，隨機存取記憶體（random access memory，RAM）。電腦程式指令亦可儲存於其他的非暫態電腦可讀取媒體中，例如，唯讀記憶光碟、快閃磁碟機，及/或類似的媒體。同樣地，所屬領域具備通常知識者必須明白，在不脫離本發明範例實施例的範疇下，多種不同計算裝置的功能可以組合或整合至單一的計算裝置中，或單一特定計算裝置的功能可分散在一或多個其他的計算裝置。
必須了解的是，在此所使用的「第一」、「第二」、「第三」等用詞可描述不同的元件、構件、區域、層及/或段，此些元件、構件、區域、層及/或段並不限於這些用詞。這些用詞僅僅是用來區分一個元件、構件、區域、層或段與另一個元件、構件、區域、層或段。因此，在不脫離本發明概念的精神與範疇下，第一元件、構件、區域、層或段在以下討論也可能使用第二元件、構件、區域、層或段的用詞。
空間關係詞如「底下」、「在下面」、「之下」、「低於」、「在上面」、「高於」以及類似的關係詞在此應是用於方便描述圖式中一特徵或元件與另一特徵或元件的相對關係。必須了解的是，這些空間關係詞除了被用來描述裝置在所繪示的圖式的方向外，也被用來描述在使用或操作裝置時旋轉不同的方向。舉例來說，如果在圖式中的裝置被旋轉，原本一元件或特徵在另一元件或特徵「之下」，便會轉變成「之上」。如此，「在下面」、「之下」這些詞可以經過旋轉成「在上面」或「在下面」。裝置也可以以其他方式旋轉(旋轉90度或其他方向)，並且空間關係詞就會根據其轉向來描述。
在此使用到的術語只是為了描述特定實施例而非為了限制本發明。就如在此使用的「大幅」、「約」，及其他類似的用詞是用作近似用詞，而非是程度用詞，並且是用來表示在測量或計算數值時的固有偏差，所屬領域具備通常知識者應可對其有所理解。在此使用的「主構件」一詞意指佔了至少一半重量組成的構件，並且在多個項目時所應用的「主部份」一詞意指至少一半的項目。
在此使用的單數貫詞「一」、「一個」、「該」除非內文有明確指出外，也同樣能包含於複數形式。此外必須了解的是，在本說明書中使用的「包括」及/或「包含」等詞，是指出某些描述的特徵、整數、步驟、操作、元件及/或構件的存在，並非為了排除可能存在或加入的其他一或多個特徵、整數、步驟、操作、元件及/或構件。在此使用的「及/或」可包括任何所有相關列出項的可能組合。在所列出的元件之前所使用的諸如「至少一」的表達，是用來修飾所有列出的元件，而非用來修飾所列出的元件中的個別元件。此外，在描述本發明實施例時所使用的「可」表示關連於「本發明的一或多個實施例」。同樣地，「範例」一詞是指實例或例證。在此使用的「用」、「使用」與「用來」可被視為是分別代表「利用」、「採用」與「利用來」。
必須了解的是，當一元件被提及「在另一元件上」、「連接於」、「耦接於」或「鄰接於」另一元件時，其可以是直接地「在其他元件上」、直接地「連接至」、「耦接至」或「鄰接至」其他元件，或者之間亦可存在中間元件。反之，當一元件被提及「直接在另一元件上」、「直接連接於」、「直接耦接於」或「直接鄰接於」另一元件時，便不存在中間元件。
在此所稱的任何數值範圍是包括所有與所稱數值範圍具有相同精確度的子範圍。舉例而言，範圍「1.0至10.0」是包括所有在所稱最小值1.0與所稱最大值10.0之間（且包括最大值與最小值）的子範圍，也就是說，子範圍具有大於或等於1.0的最小值以及小於或等於10.0的最大值，例如，2.4至7.6。在本說明書中，任何最大數值極限是用以包含所有較小的數值極限，且任何最小數值極限是用以包含所有較大的數值極限。
雖然用於彈性化儲存平台的多協定輸出入基礎架構已以實施例揭露如上，多種修飾或變化對所屬領域中具有通常知識者將顯而易見。因此，必須了解的是，依據本發明原理所建造的用於彈性化儲存平台的多協定輸出入基礎架構可以上述揭露以外的方式實現。本發明亦以後附的申請專利範圍及其相當者來定義。
110:主機 120:儲存母板 122:主機匯流排轉接器 124:整合裝置 126:儲存裝置 130:儲存轉接電路 140:電源供應器 415:儲存連接器 610、615:轉接器 620、625:儲存介面連接器 410、660、760:電纜 665:電纜連接器 805、810:主機匯流排轉接器 830、835、840、845:整合裝置 860:儲存轉接電路控制器
圖1是依據本發明一實施例之主機與電源供應器連接於儲存母板的方塊圖。 圖2A是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖2B是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖3是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖4A是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖4B是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖5是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖6A是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖6B是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。 圖7A是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的示意平面圖。 圖7B是依據本發明一實施例之儲存母板連接於儲存母板的示意平面圖。 圖8是依據本發明一實施例之主機連接於儲存母板的方塊圖。
110:主機
120:儲存母板
122:主機匯流排轉接器
124:整合裝置
126:儲存裝置
130:儲存轉接電路
140:電源供應器

Claims (20)

  1. 一種儲存系統，包括：儲存母板，包括：第一儲存介面連接器，用以連接至儲存裝置；第一轉接器；以及連接器，用以連接至主機；第一儲存轉接電路，包括相容於所述第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面，用以與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以與所述主機通訊；以及第二儲存轉接電路，包括相容於所述第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面，用以與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以與所述主機通訊，所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第一儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  2. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路包括路由電路。
  3. 如請求項2所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路更包括協定轉換電路。
  4. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述儲存母板更包括：第二儲存介面連接器；以及第二轉接器，所述儲存系統更包括第三儲存轉接電路，所述第三儲存轉接電路包括相容於所述第一轉接器以及所述第二轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面；以及主機介面，所述第三儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第三儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  5. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路更經配置以於所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器上提供第二儲存介面，所述第二儲存介面相同於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面。
  6. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路更經配置以於所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器上提供第二儲存介面，所述第二儲存介面不同於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面。
  7. 如請求項6所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面包括串列進階技術附件介面，並且所述第二儲存介面包括序列式小型電腦系統介面。
  8. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路的所述主機介面包括快捷外設互聯介面，並且所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面包括由串列進階技術附件、序列式小型電腦系統、光纖通道、快捷非揮發性記憶體、乙太網路以及通用序列匯流排組成的群組中所選出的介面。
  9. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路的所述主機介面包括快捷外設互聯介面，並且所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面包括快捷外設互聯介面。
  10. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路的所述主機介面包括序列式小型電腦系統介面，並且所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面包括序列式小型電腦系統介面。
  11. 如請求項1所述的儲存系統，其中所述第一儲存介面連接器相容於至少兩個不同的儲存介面。
  12. 如請求項11所述的儲存系統，其中所述第一儲存介面連接器包括SFF8639連接器。
  13. 一種儲存系統，包括：儲存母板，包括：第一儲存介面連接器，用以連接至儲存裝置； 第一轉接器；以及連接器，用以連接至主機；第一儲存轉接電路，包括：第一母板連接器，相容於所述第一轉接器；以及第一儲存連接器，所述第一儲存轉接電路支援：第一儲存介面，用以於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存連接器上與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以於所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器上與所述主機通訊；以及第二儲存轉接電路，包括：第一母板連接器，相容於所述第一轉接器；以及第一儲存連接器，所述第二儲存轉接電路支援：第一儲存介面，用以於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存連接器上與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以於所述第二儲存轉接電路的所述第一母板連接器上與所述主機通訊，所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第一儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  14. 如請求項13所述的儲存系統，更包括大量儲存裝置，藉由資料路徑連接於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存連接器，所述資料路徑包括由電纜、多個印刷電路板佈線，以及無線鏈所組成的群組中選出的一部份。
  15. 如請求項14所述的儲存系統，其中所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器包括外捷外設互聯連接器，並且所述第一儲存轉接電路的所述主機介面是外捷外設互聯介面。
  16. 如請求項13所述的儲存系統，其中所述儲存母板更包括：第二儲存介面連接器；以及第二轉接器，所述儲存系統更包括第三儲存轉接電路，所述第三儲存轉接電路包括：第一母板連接器，相容於所述第一轉接器以及所述第二轉接器；以及第一儲存連接器，所述第三儲存轉接電路支援：第一儲存介面，於所述第三儲存轉接電路的所述第一儲存連接器上支援；以及主機介面，於所述第三儲存轉接電路的所述第一母板連接器上支援，所述第三儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二 儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第三儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  17. 一種計算系統，包括：機架托盤，用於19吋機架，所述機架托盤包括：主機母板，包括中央處理單元以及記憶體；儲存母板，包括：第一儲存介面連接器，用以連接至儲存裝置；第一轉接器；以及連接器，用以連接至主機；第一儲存轉接電路，包括相容於所述第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面，用以與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以與所述主機通訊；以及第二儲存轉接電路，包括相容於所述第一轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面，用以與所述儲存裝置通訊；以及主機介面，用以與所述主機通訊，所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第一儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  18. 如請求項17所述的計算系統，其中所述儲存母板更包括：第二儲存介面連接器；以及第二轉接器，所述計算系統更包括第三儲存轉接電路，所述第三儲存轉接電路包括相容於所述第一轉接器以及所述第二轉接器的第一母板連接器，並經配置以於所述第一母板連接器上支援：第一儲存介面；以及主機介面，所述第三儲存轉接電路的所述第一儲存介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述第一儲存介面，所述第三儲存轉接電路的所述主機介面不同於所述第二儲存轉接電路的所述主機介面。
  19. 如請求項17所述的計算系統，其中所述第一儲存轉接電路更經配置以於所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器上提供第二儲存介面，所述第二儲存介面相同於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面。
  20. 如請求項17所述的計算系統，其中所述第一儲存轉接電路更經配置以於所述第一儲存轉接電路的所述第一母板連接器上提供第二儲存介面，所述第二儲存介面不同於所述第一儲存轉接電路的所述第一儲存介面。
TW109123646A 2015-05-08 2016-05-04 儲存系統以及計算系統 TWI734555B (zh)

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