一种冷存储服务器硬盘扩展设计方法与流程

本发明涉及通用服务器领域，具体涉及一种冷存储服务器硬盘扩展设计方法。

背景技术：

随着云计算的发展，数据中心对存储量的要求越来越高，更高密度、高性价比、更节能的服务器不断推陈出新。数据存储量的不断增加使得数据的存储和访问策略开始分化，根据数据的访问频次可将数据分为热数据、温数据和冷数据。随着大数据挖掘技术的发展，越来越多的冷数据被参与到计算和分析中，而不断扩大的冷存储需求对冷存储系统的容量、功耗以及成本的要求也越来越高。

现有技术中，冷存储服务器通常采用一些低功耗、高集成度的cpu，如intelavoton、broadwell-decpu等作为冷存储的主控芯片，从而尽可能的简化设计、降低功耗。但通常冷存储服务器采用的cpu中pcie资源非常有限，如何有效利用pcie资源最大限度实现低成本的存储扩展成为当下需要解决的重要问题。

技术实现要素：

本发明提供一种冷存储服务器硬盘扩展设计方法，提高冷存储服务器的系统存储容量，并引入管理功能，方便系统维护。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种冷存储服务器硬盘扩展设计方法，冷存储服务器系统采用pcie分配架构，引入pcie扩展sata的芯片进行sata硬盘扩展，并通过cpld收集sata状态信息实现硬盘状态指示和硬盘管理，具体设计步骤如下：

步骤一：设计冷存储服务器pcie分配架构，实现bmc、pciex8slot、ocp连接器、nvmessdx2及多个sata的支持；

步骤二：设计冷存储服务器硬盘扩展架构，引入pcie扩展sata的芯片，实现19个sata硬盘和2个nvme硬盘的扩展设计；

步骤三：设计冷存储服务器硬盘管理架构，通过cpld收集sata状态信息实现硬盘状态指示，cpld与bmc通信进行硬盘管理。

基于上述方案，本发明作如下优化：

如上所述的冷存储服务器硬盘扩展设计方法，所述冷存储服务器基于intelbroadwell-de平台开发，冷存储器采用步骤一中设计的高效pcie架构，实现pcie资源的有效利用。

在步骤二的硬盘扩展设计中，采用pcie扩展sata硬盘控制器方案实现sata硬盘扩展。sata3.0理论信号带宽为600mb/s，但受限于sata硬盘的技术，sata硬盘实测最大带宽为200mb/s，并且pcie转换为sata3.0信号时存在80％的转换效率。根据以上带宽数据计算pcie3.0信号带宽扩展sata硬盘的支持数量，在冷存储服务器中使用cpupcie3.0x4的信号处采用pcie2.0x1转sata3.0x2的硬盘控制芯片，实现12个sata硬盘扩展。同时，冷存储服务器通过cpu内置pch模块的sata控制器实现6个sata硬盘支持，pch控制器和pcie2.0通道共用pcie2.0x8的带宽，根据sata实测带宽和效率，pcie2.0可再扩展支持1个sata硬盘。故采用此硬盘扩展架构，在冷存储服务器中可实现19块sata硬盘和2块nvme硬盘的扩展设计。

进一步的，在上述的硬盘扩展架构设计中，采用pcie时钟扩展芯片扩展pcieclk分别连接到pcieswitch和pcie2.0x1转sata3.0x2芯片，以保证系统时钟同源使用，提高系统稳定性。

在步骤三的冷存储服务器硬盘管理架构中，cpld通过收集sata硬盘连接器、sata硬盘在位芯片和rey信息实现sata硬盘present和active状态采集。cpld通过解析cpu内置pch模块的sata控制器输出的sgpio信号采集pchsata控制器控制的硬盘故障信息。cpld通过io采集pcie转sata控制器中sata硬盘状态信息，cpld采集sata硬盘状态信息后通过io实现统一硬盘状态指示。冷存储服务器的bmc通过i2c与cpld通信获取cpld收集的硬盘状态现象，从而实现硬盘状态监控管理和故障上报功能。

本发明的有益效果在于：

1、本发明冷存储服务器硬盘扩展设计方法中，冷存储服务器是基于intelbroadwell-de平台开发，该平台现有的cpupcie资源有限，仅支持24个pcie3.0通道和8个pcie2.0通道。采用本发明设计的高效pcie分配架构，可实现bmc、pciex8slot、ocp连接器、nvmessdx2及多个sata的支持，实现pcie资源的有效利用，提高产品竞争力，满足市场及客户的需求。

2、在冷存储服务器硬盘扩展架构设计中，引入低成本、低功耗的pcie2.0x1转sata3.0x2的硬盘控制芯片，实现控制器无散热片设计和控制器芯片灵活摆放，降低系统成本。采用本发明的冷存储服务器硬盘管理架构，可实现19块sata硬盘和2块nvme硬盘的扩展设计，极大限度的提高硬盘支持数量，增加系统的存储容量。

3、在冷存储服务器硬盘管理架构中，cpld收集sata硬盘、cpusata控制器、pcie转sata控制器中sata状态信息并实现硬盘状态指示功能，bmc通过i2c与cpld通信实现硬盘管理功能，从而实现硬盘状态监控管理和故障上报功能，方便系统维护，提高产品竞争力。

附图说明

图1是本发明的冷存储服务器pcie分配架构示意图；

图2是本发明的冷存储服务器硬盘扩展架构示意图；

图3是本发明的冷存储服务器硬盘状态指示和管理架构示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种冷存储服务器硬盘扩展设计方法，冷存储服务器系统采用pcie分配架构，引入pcie扩展sata的芯片进行sata硬盘扩展，并通过cpld收集sata状态信息实现硬盘状态指示和硬盘管理，如图1至图3所示，具体设计步骤为：

步骤一：参照图1所示，设计冷存储服务器pcie分配架构，实现bmc、pciex8slot、ocp连接器、nvmessdx2及多个sata的支持；

步骤二：参照图2所示，设计冷存储服务器硬盘扩展架构，引入pcie扩展sata的芯片，实现19个sata硬盘和2个nvme硬盘的扩展设计；

步骤三：参照图3所示，设计冷存储服务器硬盘管理架构，通过cpld收集sata状态信息实现硬盘状态指示，并通过cpld与bmc通信进行硬盘管理。

具体而言，如上所述的冷存储服务器硬盘扩展设计方法，冷存储服务器基于intelbroadwell-de平台开发，该平台现有的cpupcie资源仅支持24个pcie3.0通道和8个pcie2.0通道。采用图1所示的pcie分配架构，可实现bmc、pciex8slot、ocp连接器、nvmessdx2及多个sata的支持，充分实现pcie资源的有效利用。

如图2所示的冷服务器硬盘扩展架构，在该架构的硬盘扩展设计中，采用pcie扩展sata硬盘控制器方案实现sata硬盘扩展。根据sata3.0理论信号带宽，结合sata硬盘实际测量最大带宽，兼顾pcie转换为sata3.0信号时的转换效率，进行sata硬盘扩展支持数量的计算。因sata3.0理论信号带宽为600mb/s，受限于sata硬盘技术，sata硬盘实测最大带宽为200mb/s，并且根据行业经验pcie转换为sata3.0信号时的转换效率为80％，根据以上带宽数据计算，根据pcie3.0信号带宽极大限度的扩展sata硬盘支持数量，在冷存储服务器中使用cpupcie3.0x4的信号处采用pcie2.0x1转sata3.0x2的硬盘控制芯片，实现12个sata硬盘扩展。同时，冷存储服务器通过cpu内置pch模块的sata控制器实现6个sata硬盘支持，pch控制器和pcie2.0通道共用pcie2.0x8的带宽，根据sata实测带宽和效率，pcie2.0可再扩展支持1个sata硬盘。综上，采用图2所示的冷存储服务器硬盘管理架构，可实现19块sata硬盘和2块nvme硬盘的扩展设计，极大限度的提高硬盘支持数量，增加系统的存储容量。并且通过引入低成本、低功耗的pcie2.0x1转sata3.0x2的硬盘控制芯片，实现了控制器无散热片设计和控制器芯片灵活摆放，降低系统成本。

进一步的，在图2所示的硬盘扩展架构中，采用pcie时钟扩展芯片扩展pcieclk分别连接到pcieswitch和pcie2.0x1转sata3.0x2芯片，保证系统时钟同源使用，提高系统稳定性。

如图3所示的冷存储服务器硬盘管理架构中，cpld通过收集sata硬盘连接器、sata硬盘在位芯片和rey信息实现sata硬盘present和active状态采集。cpld通过解析cpu内置pch模块的sata控制器输出的sgpio信号采集pchsata控制器控制的硬盘故障信息。cpld通过io采集pcie转sata控制器中sata硬盘状态信息，cpld采集sata硬盘状态信息后通过io实现统一硬盘状态指示。冷存储服务器的bmc通过i2c与cpld通信获取cpld收集的硬盘状态现象，从而实现硬盘状态监控管理和故障上报功能，方便系统维护。

本发明的冷存储服务器硬盘扩展设计方法，通过上述设计，提高了冷存储服务器系统存储容量，降低了系统成本，并引入管理功能方便维护，提高了产品品质和竞争力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下所作的任何修改、改进和等同替换等，均包含在本发明的保护范围内。