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一种基于融合架构的分布式存储扩展架构

阅读：1032发布：2020-06-29

专利汇可以提供一种基于融合架构的分布式存储扩展架构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种基于融合架构的分布式存储扩展架构,涉及计算机系统技术，由计算模块和存储模块两个核心模块组成，其中计算模块由计算单元、管理单元和扩展单元组成；存储模块负责整个架构的资源存储包括磁盘背板和磁盘底板；所述管理单元与计算单元之间交互通信；所述扩展单元与磁盘背板连接，磁盘背板支持若干存储单元；且磁盘背板上设置有管理单元，管理单元与计算模块的管理单元互连通信，将磁盘背板上的信息反馈给计算模块进行处理，并接受处理由计算模块传送来的管理指令。本发明实现传统计算资源平面与存储资源平面的统一融合，同时具备高速的数据处理能力和大容量的数据存储功能，满足大数据时代对设备计算和存储能力的需求。，下面是一种基于融合架构的分布式存储扩展架构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，提出一种基于横向平面可扩展的高密度存储架构，通过横向高速扩展平面，在新的体系架构中实现计算资源平面与存储资源平面统一融合；该分布式存储扩展架构主体由计算模块和存储模块两个核心模块组成，其中计算模块负责整个架构的核心运算，主要由计算单元、管理单元和扩展单元组成；存储模块负责整个架构的资源存储，主要包括磁盘背板和磁盘底板；
所述计算单元采用2颗X86架构处理单元：处理单元1和处理单元2，处理单元之间通过两条高速的QPI互连总线连接；所述管理单元作为整个系统的管理中心，与计算单元之间交互通信；所述扩展单元与存储模块相连，负责计算模块与存储模块间数据的传输，同时能够根据处理单元的指令对存储模块进行数据的操作与动作的控制；所述扩展单元包括RAID扣卡，所述处理单元1与RAID扣卡之间通过一条PCIE3.0 x4的链路连接；
所述磁盘背板主要负责与前端物理存储之间的数据传输，与计算模块的扩展单元连接，同时磁盘背板上能够支持若干存储单元；且磁盘背板上设置有管理单元，所述管理单元与计算模块的管理单元互连通信，将磁盘背板上的信息反馈给计算模块进行处理，同时接受并处理由计算模块传送来的管理指令；
所述磁盘底板连接系统供电背板，将系统供电背板上提供的电传送到磁盘背板上，保证这些存储单元的运行；同时，所述磁盘底板通过线缆与前置UI板连接，用于提供控制信号，并监控整个磁盘背板上支持的存储单元的运行状态。
2.根据权利要求1所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述RAID扣卡采用Mezz扣卡的设计形态。
3.根据权利要求2所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述磁盘背板上还设置了SAS扩展单元，所述SAS扩展单元负责数据连接和数据传送，SAS扩展单元主要用作连接磁盘背板上的存储单元；所述计算模块的扩展单元还包括Mini SAS Port，所述RAID扣卡通过Mini SAS Port与磁盘背板上的SAS扩展单元连接，将存储单元的数据传输到计算模块上进行处理，并根据处理单元或RAID扣卡的操作指令对存储单元的数据进行操作。
4.根据权利要求3所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述磁盘背板上支持12个2.5寸SAS/SATA存储单元，以2个存储单元为1个竖组，横向空间内共支持
6个竖组。
5.根据权利要求4所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述磁盘背板的管理单元负责磁盘背板本身以及12个存储单元状态的监控，通过I2C的管理总线获取存储单元上电压、温度信息；同时通过SGPIO总线与SAS扩展单元进行连接，通过SGPIO实现对SAS扩展单元初始化信息的配置运行状态的监控。
6.根据权利要求1所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述磁盘背板上的管理单元与所述计算模块的管理单元间通过SGPIO和JATG两条总线连接。
7.根据权利要求1所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，其特征在于，所述存储模块的磁盘底板的一端设置有电源连接器，通过将该电源连接器插接到系统供电背板上给存储模块供电；所述磁盘底板上还设置有管理信号连接器，该管理信号连接器与磁盘底板的管理单元连接，通过将该管理信号连接器插接到系统前置UI板的相应管理信号连接器上进行通信。

说明书全文

一种基于融合架构的分布式存储扩展架构

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机系统技术，具体地说是一种基于融合架构的分布式存储扩展架构。

背景技术

[0002] 在传统的服务器和存储设计中，服务器往往针对计算密集型的应用，而储存通常准对的是偏重数据存储密集型的应用，这两种产品在构架上是相对独立的。随着网络数据量的爆炸式增长，对设备的处理能力也提出了很大的需求，以往传统存储服务器和机架服务器的架构设计，在计算性能和可扩张性方面均遇到局限性，无法满足大数据时代对设备计算和存储能力的需求。而随着高速互连技术的发展以及具备高密度、高模块化及高集成度形态产品越来越受到数据中心等客户的青睐，因此给同时具备高速处理能力和大容量存储空间的产品带来的广泛的市场需求。

[0003] 融合基础架构(Converged infrastructure)是把多个信息技术（IT）组件进行融合，组成一个单一的、优化的计算解决方案。融合基础架构解决方案的组件包括服务器，数据存储设备，网络设备和IT基础设施管理，自动化和业务流程的软件。分布式网络存储技术是将数据分散的存储于多台独立的机器设备上。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，不但解决了传统集中式存储系统中单存储服务器的瓶颈问题，还提高了系统的可靠性、可用性和扩展性。

发明内容

[0004] 本方明针对现有技术存在的不足之处，提供一种基于融合架构的分布式存储扩展架构。

[0005] 本发明所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构，解决所述技术问题采用的技术方案如下：该分布式存储扩展架构提出一种基于横向平面可扩展的高密度存储架构，通过横向高速扩展平面，在新的体系架构中实现传统计算资源平面与存储资源平面进行统一的融合；所述分布式存储扩展架构主体由计算模块和存储模块两个核心模块组成，其中计算模块负责整个架构的核心运算，主要由计算单元、管理单元和扩展单元组成；存储模块负责整个架构的资源存储，主要由磁盘背板和磁盘底板组成。

[0006] 所述计算模块中，所述计算单元采用若干处理单元组成，处理单元之间通过互连总线连接；所述管理单元作为整个系统的管理中心，与计算单元之间交互通信；所述扩展单元与存储模块相连，一方面负责计算模块与存储模块间数据的传输，另一方面能够根据处理单元的指令对存储模块进行数据的操作与动作的控制，还能够对存储模块上RAID信息进行处理，包括数据冗余算法的运算和遇到问题后数据CRC的校验及恢复。

[0007] 所述存储模块中，所述磁盘背板主要负责与前端物理存储之间的数据传输，与计算模块的扩展单元连接，同时所述磁盘背板上可以支持若干存储单元；且所述磁盘背板上设置有管理单元，所述管理单元与计算模块的管理单元互连通信，将磁盘背板上的信息反馈给计算模块进行处理，同时接受并处理由计算模块传送来的管理指令；且磁盘底板连接系统供电背板，将系统供电背板上提供的电传送到磁盘背板上，保证这些存储单元的运行。

[0008] 此外，所述磁盘底板通过线缆与前置UI板连接，用于提供控制信号，并监控整个磁盘背板上支持的存储单元的运行状态。

[0009] 本发明的一种基于融合架构的分布式存储扩展架构与现有技术相比具有的有益效果是：本发明所述分布式存储扩展架构通过横向高速扩展平面，在新的体系架构中实现传统计算资源平面与存储资源平面的统一融合，突破了传统架构中计算和存储相互独立不利于数据信息的综合处理控制、存储的弊端，在新的架构中可以同时具备高速的数据处理能力和大容量的数据存储功能，满足大数据时代对设备计算和存储能力的需求。附图说明

[0010] 附图1为所述融合架构的分布式存储扩展架构的原理框图；

[0011] 附图2为所述融合架构的分布式存储扩展架构的示意图；

[0012] 附图3为所述融合架构的分布式存储扩展架构的工作示意图；

[0013] 附图标记说明：1、计算模块；2、存储模块；3、管理单元；4、扩展单元；5、磁盘背板；6、磁盘底板；7、供电背板；8、前置UI板。

具体实施方式

[0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参考附图，对本发明所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构进一步详细说明。

[0015] 本发明所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构, 提出一种基于横向平面可扩展的高密度存储架构，通过横向高速扩展平面，在新的体系架构中实现传统计算资源平面与存储资源平面进行统一的融合。本基于融合架构的分布式存储扩展架构，突破了传统服务器中计算应用与存储应用相对独立的设计，在新的架构中可以同时具备高速的数据处理能力和大容量的数据存储功能，满足大数据时代对设备计算和存储能力的需求。

[0016] 实施例1：

[0017] 本实施例所述一种基于融合架构的分布式存储扩展架构,所述分布式存储扩展架构主体由计算模块和存储模块两个核心模块组成，其中计算模块作为整个架构的核心运算，主要由计算单元、管理单元和扩展单元组成。

[0018] 所述计算单元采用若干处理单元组成，处理单元之间通过互连总线连接；

[0019] 所述管理单元作为整个系统的管理中心，与计算单元之间交互通信；

[0020] 所述扩展单元作为与存储模块间的信息数据处理的重要单元，一方面作为计算模块与存储模块间数据的传输通道，负责信息传输，起到信息传输桥梁的作用；另一方面能够根据计算模块的指令对存储模块进行数据的操作与动作的控制，还能够对存储模块上RAID信息进行处理，包括数据冗余算法的运算和遇到问题后数据CRC的校验及恢复。

[0021] 本实施例所述基于融合架构的分布式存储扩展架构中，所述存储模块由磁盘背板和磁盘底板两部分组成；

[0022] 其中磁盘背板主要负责与前端物理存储之间的数据传输，与计算模块的扩展单元连接，所述磁盘背板上可以支持若干存储单元；所述磁盘背板上设置有管理单元，所述管理单元与计算模块的管理单元互连通信，将磁盘背板上的信息反馈给计算模块进行处理，同时接受并处理由计算模块传送来的管理指令；

[0023] 所述磁盘底板一方面连接系统的中背板，将中背板上提供的电传送到磁盘背板上，保证这些存储单元的运行；另一方面通过线缆与前置UI板连接，用于提供控制信号，并监控整个磁盘背板上支持的存储单元的运行状态。

[0024] 实施例2：

[0025] 本实施例所述基于融合架构的分布式存储扩展架构,在实施例1的基础上，如附图1所示，所述计算模块的计算单元采用2颗X86架构处理单元（处理单元1、处理单元2）组成，处理单元将通过两条高速的QPI互连总线连接，传输速率高达9.6GT/s；所述计算模块的扩展单元包括RAID扣卡和Mini SAS Port，所述处理单元1与RAID扣卡之间通过1条PCIE3.0 x4的链路连接，所述RAID扣卡作为系统中磁盘阵列的主要控制单元，采用Mezz扣卡的设计形态，一方面接收处理单元的指令，另一方面控制磁盘阵列中数据的读取；且RAID扣卡自身将PCIe信号转换成Mini-SAS信号后，通过Mini SAS Port与磁盘背板上的SAS扩展单元连接。

[0026] 所述存储模块的磁盘背板上支持12个2.5寸SAS/SATA存储单元，以2个存储单元为1个竖组，横向空间内共支持6个竖组；所述磁盘背板上还设置了SAS扩展单元，所述SAS扩展单元本身没有数据处理能力，负责数据连接和数据传送，SAS扩展单元主要用作连接12个存储单元，将磁盘底板上12个存储单元的数据传输到计算模块上进行处理，并根据处理单元或RAID扣卡的操作指令对存储单元的数据进行操作。

[0027] 所述计算模块的管理单元作为整个系统的管理中心，与处理单元1之间通过I2C总线连接，负责接收处理单元下达的管理指令，同时将负责收集的管理数据发送到处理单元进行分析及解析。磁盘背板主要提供对数据的存储和控制，磁盘背板上也有一个管理单元，一方面负责磁盘背板本身以及12个存储单元状态的监控，通过I2C的管理总线获取存储单元上电压、温度等信息；另一方面通过SGPIO总线与SAS扩展单元进行连接，通过SGPIO实现对SAS扩展单元初始化信息的配置运行状态的监控。

[0028] 所述磁盘背板上的管理单元与所述计算模块的管理单元间通过SGPIO和JATG两条总线连接；所述计算模块的管理单元启动后通过SGPIO总线配置及初始化硬板背板上的管理单元，待管理单元正常工作后又会通过SGPIO和JATG两条总线将磁盘背板上的信息反馈给计算模块进行处理，同时接受并处理由计算模块传送来的管理指令。

[0029] 同时，所述存储模块的磁盘底板的一端设置有电源连接器，通过将该电源连接器插接到系统供电背板的电源连接器上给存储模块供电，保证整个模块的稳定工作。此外，所述磁盘底板上还设置了管理信号连接器，该管理信号连接器与磁盘底板的管理单元连接，将该管理信号连接器连接到系统前置UI板的相应管理信号连接器上，而前置UI主要用来显示存储单元的运行状态，便于管理人员监控数据存储的状况。

[0030] 实施例1和实施例2所述基于融合架构的分布式存储扩展架构,其所述计算模块为系统中主板，所述存储模块的磁盘背板上支持的存储单元为12块磁盘（DISK）；如附图2所示，右侧为计算模块1，左侧为存储模块2；在计算模块1上设置了两个CPU（处理单元）、管理单元3和扩展单元4；在储存模块2上设置了磁盘背板5及其所支持的12个磁盘，以及与磁盘底板6所连接的供电背板7、前置UI板8，其中供电背板负责给整个模块提供稳定的电源供应，保证整个模块的稳定工作，磁盘背板主要提供对数据的存储和控制，磁盘背板支持12个存储单元，存储模块作为数据存储的介质用来具体存储实体的数据，前置UI板主要用来显示这12个磁盘的运行状态。

[0031] 如附图3所示，本实施例所述基于融合架构的分布式存储扩展架构,整个存储模块2还可以统一从前端拔出，拔出动作不会影响整个存储模块的运行，不会对用户实际运行的应用程序带来任何影响，并且存储模块中的每个存储单元还支持在线热插拔操作维护。

[0032] 上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

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