一种四单元服务器的制作方法

1.本发明涉及计算机存储技术领域，尤其涉及一种四单元服务器。


背景技术：

2.传统的存储计算设备集成度不高，且设备较多相对分散；设备整体功耗较大；并且系统内部走线复杂，维护不便；服务器需要外接一台kvm(keyboard video mouse，键盘、显示器或鼠标)才可以实施操作，但外接设备会导致设备之间走线混乱，增加外接件连接风险。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，服务器外接kvm会导致设备之间走线混乱，增加外接件连接风险；有鉴于此，本发明提供一种四单元服务器。
4.本发明采用的技术方案是，所述四单元服务器，包括：
5.计算模块、存储模块、网络交换模块、kvm切换模块、控制管理模块；
6.其中，所述计算模块、所述存储模块以及所述控制管理模块分别与所述网络交换模块互联；
7.所述计算模块与所述kvm切换模块互联。
8.在一个实施方式中，所述网络交换模块包括第一网络交换模块以及第二网络交换模块，两者互为备份关系。
9.在一个实施方式中，所述四单元服务器还包括：电源模块、风扇控制模块。
10.在一个实施方式中，所述计算模块的kvm信号和调试串口信号通过vpx背板与所述kvm切换模块互联。
11.在一个实施方式中，所述四单元服务器的各个模块之间通过两路冗余备份的iic接口互联，采用标准的ipmi规范。
12.在一个实施方式中，所述控制管理模块采用chmc；
13.所述计算模块、所述存储模块、所述网络交换模块、所述kvm切换模块采用ipmc。
14.采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
15.本发明所述四单元服务器，通过将kvm模块集成于服务器设备内，可减少因多设备造成的走线混乱、功耗增加、维护困难的情况；同时避免外接kvm造成的连接风险。
附图说明
16.图1为根据本发明实施例的四单元服务器装置组成结构示意图；
17.图2为根据本发明实施例的计算模块的功能原理示意图；
18.图3为根据本发明实施例数据存储模块的功能原理示意图；
19.图4为根据本发明实施例的网络交换模块的功能原理示意图；
20.图5为根据本发明实施例的kvm切换模块的功能原理示意图；
21.图6为根据本发明实施例的控制管理模块的功能原理示意图；
22.图7为根据本发明实施例的风扇控制模块的功能原理示意图；
23.图8为根据本发明实施例的电源模块的功能原理示意图。
具体实施方式
24.为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
25.在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
26.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可以”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
27.如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
28.除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
30.本发明的实施例，一种四单元服务器，如图1所示，包括：计算模块、存储模块、网络交换模块、kvm切换模块、控制管理模块；
31.其中，计算模块、存储模块以及控制管理模块分别与网络交换模块互联；计算模块与kvm切换模块互联。
32.优选地，网络交换模块包括第一网络交换模块以及第二网络交换模块，两者互为备份关系。
33.进一步地，四单元服务器还包括：风扇控制模块、电源模块。
34.进一步地，计算模块的kvm信号和调试串口信号通过vpx背板与所述kvm切换模块互联。
35.具体地，四单元服务器的各个模块之间通过两路冗余备份的iic接口互联，采用标准的ipmi规范。
36.可选地，控制管理模块采用chmc；计算模块、存储模块、网络交换模块、kvm切换模块采用ipmc。
37.示例性地，可参考图1以及表1。四单元服务器设备组成如表1所示，包含四块计算模块(最多可配置九块)，一块存储和存储控制模块，两块网络交换模块，一块kvm切换模块、
一块控制管理模块以及两块电源模块。
38.表1服务器设备组成
39.序号名称数量单位备注1计算模块4块含后插板模块2存储模块1块含后插板模块3网络交换模块2块含后插板模块4kvm切换模块1块含后插板模块5控制管理模块1块含后插板模块6电源模块2块1+1冗余备份7风扇控制模块1套含风扇8机箱1套 40.图1中，四块计算模块、一块存储模块以及控制管理模块均通过两路千兆以太网接口分别与第一网络交换模块和第二网络交换模块互联，两块网络交换模块一共对外提供八路千兆以太网接口；两个网络交换模块互为备份关系，单个交换模块失效，服务器设备的业务不会中断。
41.进一步地，四块计算板的kvm信号和调试串口信号通过vpx背板与kvm切换模块互联，kvm切换模块对外输出一路kvm接口和两路调试串口，kvm切换模块内部支持9选1的切换功能，可以通过前面板按钮或者web控制页面进行端口切换，方便设备后期的软件部署与维护。
42.下面就本实施例所提供的四单元服务器中的各模块进行详细的说明，可以理解的是，以下说明仅作为对本实施例的示例性地说明，并不对本发明的保护范围构成限定。
43.(1)计算模块。
44.如图2所示，示例性地，计算模块可以由龙芯ls3a3000、rs780e、ddr3缓存、单片机gd32f103、接口芯片以及vpx连接器组成；
45.cpu控制单元采用龙芯ls3a3000-i，ls3a3000-i是一个配置为单节点4核的处理器，采用28nm工艺制造，工业级工作主频为1.2ghz。片内集成2个64位带ecc，800mhz的ddr3控制器；片内集成2个16位2.4ghz的ht控制器，ls3a3000-i之间通过ht0控制器通信，ls3a3000-i与rs780e桥片通过ht1控制器通信，系统从pmon启动；
46.桥片通过ht高速总线接口与龙芯3号系列处理器相连。桥片主要特性，16位ht3.0接口；集成3个x8 pcie2.0接口，每个x8接口都可以拆分为2个独立的x4接口；集成2个x4 pcie2.0接口，可以拆分为6个独立x1接口；3个sata2.0。
47.存储盘接在桥片的sata接口上，存储盘连接器采用接插件方式，结构上与底板采用堆叠方式连接，该方法即保证了系统的可扩展性，又提高了系统的散热性能和可靠性。
48.桥片集成两路10/100/1000mbps自适应以太网mac控制器，通过rgmii接口连接外置的gmac phy芯片，半双工/全双工自适应，2路千兆以太网业务接口均用1000base-x模式进行连接。
49.(2)存储模块。
50.如图3所示，本实施例中，存储模块可以由龙芯处理器3a3000、ddr3、ssd、88se9235、单片机gd32f103、接口芯片以及vpx连接器组成，3a3000为主cpu处理器，通过2路
pcie接口连接2个88se9235桥片对内提供4路sata接口连接4个ssd存储模块，对外提供4路sata接口用于存储扩展；数据存储模块提供2路千兆以太网接口分别与两块网络交换模块互联，通过iscsi协议提供网盘服务；单个数据存储模块支持存储容量4tb，对外扩展容量支持8tb。
51.(3)网络交换模块。
52.如图4所示，本实施例中，网络交换模块提供28路千兆以太网交换功能；具体可以采用28口千兆交换板，该板卡对内提供24路千兆以太网，通过背板引接到每个功能槽位2路，，支持sgmii、1000base-x；对外通过后插板提供4路1000base-t千兆以太网接口。
53.性能参数满足：
54.vlan：4k；
55.mac地址表：32k；
56.转发延时：转发延时≤50us；
57.mstp/rstp链路收敛时间：≤1s；
58.启动时间：≤90s。
59.功能参数满足：
60.具备数据交换功能，可以实现全端口线速转发数据报文，报文类型支持单播、组播及广播报文；
61.具备路由功能，支持单播路由和组播路由协议。单播路由协议支持静态路由、动态路由相结合的方式；
62.支持通过管理串口对其进行配置管理；
63.支持端口聚合、端口限速、广播风暴抑制；
64.支持端口镜像；
65.支持lldp协议；
66.支持报文重定向。
67.支持基于mac/ip子网/端口的vlan划分；
68.路由支持静态路由和动态路由，动态路由支持ripv1/v2、ospfv2动态路由协议，支持vrrp协议；
69.支持二层组播和三层组播，支持例如igmpv1/v2/v3、igmp-snooping(默认出厂使能)、pim-sm等组播路由协议；
70.支持stp/rstp/mstp等功能；
71.支持用户管理和口令保护。
72.(4)kvm切换模块。
73.如图5所示，本实施例中，kvm切换模块要由cpld和切换电路组成。cpld选用深圳国微的jsm1048，cpld主要实现以下几个功能：
74.控制选择ch9350的串口通信，并识别键盘发送过来的切换热键码值；
75.通过spi控制ch446进行切换，同事对行场同步信号的切换选择；
76.按键切换控制和led指示；
77.通过i2c对eeprom进行切换状态的数据储存。
78.vga的rgb模拟信号切换主要通过ch446实现切换，ch446是一款国产的8
×
16的模
拟矩阵开关芯片，包含了128只模拟开关，分布于8
×
16信号通道矩阵的各个交叉点，每只模拟开关都可以独立开启或者关闭，从而实现8
×
16信号通道的任意路由。本方案中主要由3颗ch446搭建而成，这3颗ch446分别负责9路vga信号中的r、g、b模拟信号的9选1切换，行场同步信号则通过电阻限流后接入cpld中，进行9选1切换，最后通过一个非门将其转换成5电平信号。ch446支持并、串行通信，本方案中采用spi对其进行通信控制切换。
79.usb切换主要通过ch9350实现切换，ch9350是一款国产的usb键鼠转串口通讯控制芯片。本方案主要由10颗ch9350搭建而成，其中9颗ch9350设置成设备模式，每个芯片通过1路usb接入相应的主机，此模式下的usb端口符合标准hid协议，无需额外进行驱动；另外1颗ch9350设置成主机模式，通过2个usb口外接键盘鼠标(只支持键鼠设备，可以混插)，此模式下的usb接口会自动与键鼠进行握手并初始化。切换原理也比较简单，通过控制模块选择上位机端的ch9350与键鼠端的ch9350进行串口通信即可完成切换。
80.(5)控制管理模块。
81.如图6所示，控制管理模块可以基于龙芯2k1000处理器进行设计，板上集成了arm控制器、cpld、网络phy芯片、i2c buffer、电子盘、ddr缓存、rs232驱动芯片以及电源芯片。
82.控制管理模块承担机箱内各独立模块的状态监测任务，能定时上报工作状态、电压、电流、温度等信息；能监控电源状态，针对欠压、过流等的告警，同时协调与风扇管理模块之间的工作，调节风扇的转速。同时在设备部件出现故障时上报故障信息；
83.对记录设备状态、报警信息、设备操控指令等信息，形成设备工作日志，具备工作日志查询功能。
84.(6)风扇控制模块。
85.如图7所示，本实施例中，风扇模组位于机箱上部，主要包含风扇控制板和风扇组两部分。风扇控制板主要功能是控制风扇转速，读取板卡温度以及与机箱管理模块通信。风扇组由5个风机组成。
86.由图可知，风扇控制板主要由mcu、温度传感器和总线缓冲器组成。mcu的型号可以为gd32f103cb6t，具体是一款国产化arm cortex-a9的单片机，mcu通过i2c总线读取传感器数值，记录板卡状态信息通过ipmb上报给机箱管理模块，通过风扇控制信号完成对风机转速的读取与控制。
87.(7)电源模块。
88.如图8所示，本电源输入额定电压ac220v，输出两路电压为+12v/40a、3.3v/9a，考虑到电源可靠性、维修性，采用模块化设计，主功率变换采用通用型模块，每路输出设计专用滤波模块抑制输出纹波，电源管理主控芯片采用st公司微控制器，通用、成熟、可靠。
89.本实施例中，电源电路遵循一般ac-dc电路形式，采用模块化设计，主要包括emc抑制电路、输入浪涌抑制电路、dc/dc稳压模块、输出滤波电路、电压采样、电流采样、温度采样、电源管理单元等构成。
90.综上，本发明可被用于实现以下功能：
91.冗余功能：提供全面的冗余功能，主要包括4个计算单元、1个存储单元、2个电源单元、2个网络交换单元、1个健康管理单元、1个kvm切换单元；
92.存储功能：提供主流的基于iscsi的高端稳定的存储功能，可通过网络协议实现磁盘的扩展；
93.交换功能：整机各功能模块对外具有网络直连功能，各功能模块通过交换板实现内部网络互联，可以实现系统级的远程传输能力；
94.机箱管理：具有对机箱内部环境、服务器计算单元和存储单元的管理能力；
95.监测告警：支持机箱内部环境(电压、温度、风扇转速、指示灯状态)、服务器计算单元、管理控制单元和交换单元的实时监测和告警。
96.进一步地，相较于现有技术，本发明通过将kvm模块集成于服务器设备内，可减少因多设备造成的走线混乱、功耗增加、维护困难的情况；同时避免外接kvm造成的连接风险。
97.通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。