專利名稱：信息和應(yīng)用服務(wù)器的高速信息處理和海量存儲系統(tǒng)及方法
相關(guān)申請本申請涉及基于序列號為60/077643的臨時專利申請、申請日為1998年3月10日的申請?zhí)枮镹O.PCT/US99/05231、申請人為RichardDellacona、申請日為1999年3月10日的專利申請和申請序列號09/071282、申請人為Richard Dellacona、申請日為1998年5月1日的美國專利申請，以上申請在此引入作為參考。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一高速、基于微計算機、兼容光纖通道以及容錯信息處理和海量存儲(mass storage，即大容量存儲)系統(tǒng)，尤其適于信息服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。特別是，本發(fā)明涉及具有獨特且通用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的用于信息處理和存儲的方法和裝置，其中包括雙回路仲裁的、兼容光纖通道的、容多錯的、熱可交換的大容量存儲磁盤陣列和采用此磁盤陣列提供組織寬信息或應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)的裝置。
背景技術(shù)：
過去，為提供在組織內(nèi)能進行高速數(shù)據(jù)吞吐的信息傳遞、具有便于改變的數(shù)據(jù)存儲容量、易于采用已知的工業(yè)標準操作軟件和硬件配置附件的大容量存儲文件服務(wù)器已作了許多努力。然而，由于裝備不兼容以及現(xiàn)有可用計算機和通信硬件性能不支持且組件設(shè)備服務(wù)失敗，此系統(tǒng)存在許多缺點和問題。這些缺點包括不能適應(yīng)增長的存儲需求來增加存儲設(shè)備或需要信息服務(wù)器完全斷電才能替換有缺陷的存儲設(shè)備。一些兼容問題包括，例如，各供應(yīng)商的裝備組件間共享信息瓶頸。以上供參考的Dellacona專利申請解決了這些中的一些和其他問題并在其中描述和要求中提供了獨特解決方案。
正如其他問題一樣，本發(fā)明還解決了供參考的Dellacona專利申請中討論的一些問題。例如，本發(fā)明還解決了用于不同應(yīng)用的信息處理和存儲系統(tǒng)中規(guī)模可伸縮性和用戶化的問題。在一些應(yīng)用中對處理能力可能要比存儲容量有更大的需求，而其他應(yīng)用的需求可能恰恰相反。其他應(yīng)用可能需要對現(xiàn)有信息處理系統(tǒng)進行存儲擴容。本發(fā)明提供了易于適應(yīng)以上需要的結(jié)構(gòu)。
而且，大容量存儲系統(tǒng)會產(chǎn)生大量熱量，尤其當它們基于磁盤驅(qū)動器時。如果所產(chǎn)生的熱量未能有效轉(zhuǎn)移，則會影響系統(tǒng)可靠性和壽命。通常，后平面和中平面的物理配置阻礙了空氣流通導(dǎo)致熱量難以轉(zhuǎn)移。典型地，例如，大容量存儲模塊或陣列的所有磁盤驅(qū)動器插到整個模塊擴展的后平面或中平面表面上的連接器上。無論是在機殼或其他外殼還是無需外殼安裝的機架所包圍處，此種結(jié)構(gòu)安排抑制了模塊內(nèi)的空氣流動，產(chǎn)生了過多熱量，尤其是在磁盤驅(qū)動器的附近。
而且，為適應(yīng)對更多存儲容量的需求，人們希望大容量存儲模塊的磁盤驅(qū)動器能單獨進行熱交換，但是對系統(tǒng)存儲需求的增長要大于模塊存儲容量，因此也希望系統(tǒng)無需斷電便可增加模塊容量。當然，當模塊增加時，以上能力要在不干擾現(xiàn)有模塊的操作并且信號降低最小的前提下提供。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供信息處理和大容量存儲方法和系統(tǒng)克服了一個或更多前述現(xiàn)有技術(shù)的問題和/或缺點，包括獨特的大容量存儲陣列，尤其適合信息服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器，采用允許在不中斷或不嚴重降低系統(tǒng)操作時增加和替換存儲設(shè)備并且是高容錯和可靠的新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明通過提供可將熱量從包含熱量產(chǎn)生組件的系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移的新物理布局克服了一個或更多前述問題。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一信息處理和大容量系統(tǒng)，當系統(tǒng)運行時易于擴展以增加存儲容量，包含(a)至少一個計算機，(b)多個諸如用于存儲信息的磁盤驅(qū)動器的插入式存儲設(shè)備，(c)與每個存儲設(shè)備相連的一存儲設(shè)備旁路(bypass)電路板，每個存儲設(shè)備插入到旁路電路板上的連接器上，(d)一模塊旁路電路板包括一用于將電信號轉(zhuǎn)換為光信號從模塊輸出并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入到模塊的光學(xué)輸入/輸出連接器以及(e)一控制器，通過與存儲設(shè)備相連的存儲設(shè)備旁路電路板和模塊旁路電路板將計算機與每個存儲設(shè)備相連。
依據(jù)本發(fā)明的某信息服務(wù)器配置包括一個或多個計算機，每個計算機連接到一光纖通道控制器并通過它與一大容量存儲陣列通信，此大容量存儲陣列包括多個旁路電路板，至少其中一些與信息存儲設(shè)備相連。在一個實施例中，控制器提供一包括兩個通往每個旁路電路板和相連存儲設(shè)備的完整通信路徑的雙回路通信信道。在另一實施例中，控制器提供一條兩次遍歷旁路電路板和任何相關(guān)存儲設(shè)備的單回路。在一帶有兩個或更多計算機的配置中，與每個計算機相連的光纖通道控制器通過光纖通道控制器旁路卡與大容量存儲陣列通信。
在最佳實施例中，計算機最好為一適合的傳統(tǒng)單板計算機。控制器最好為一傳統(tǒng)的仲裁雙信道光纖通道系統(tǒng)，計算機通過此系統(tǒng)與每個存儲設(shè)備旁路電路板和模塊旁路電路板通信。旁路電路板可為任何適合的電路，無論一磁盤驅(qū)動器是否插入到驅(qū)動旁路電路板，此電路形成一用于光纖通道控制器的連續(xù)回路。回路連續(xù)通過連接到模塊旁路電路的其他模塊從而當保持單個信息處理和大容量存儲系統(tǒng)時易于擴展。
依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一高速信息處理和大容量存儲系統(tǒng)包括兩個模塊，每個模塊包括多個在一熱可交換磁盤驅(qū)動陣列中的磁盤驅(qū)動器。每個磁盤驅(qū)動陣列與一包括一光學(xué)輸入輸出連接器，最好一光電收發(fā)器的模塊旁路電路相連。模塊的光輸入/輸出連接器通過光纖光學(xué)傳輸媒質(zhì)互連使得模塊間信號以光的形式進行通信。在此配置下，可在不中斷彼此操作并不嚴重降低信號的情況下增加模塊以增加存儲容量。
依據(jù)本發(fā)明的還一實施例，一帶有磁盤驅(qū)動器用于信息存儲的高速信息處理和/或大容量存儲系統(tǒng)包括至少一個帶有多個驅(qū)動旁路電路板的模塊，每個驅(qū)動旁路電路板包括一驅(qū)動旁路電路板連接器。連接器間提供至少一個開口以使連接器間的空氣流通。每個驅(qū)動旁路電路板是在不同邊緣帶有連接器的相對平的電路板，連接器之一是接收磁盤驅(qū)動的連接器并且另一連接器與所述驅(qū)動旁路電路板連接器相連。連接器、旁路電路板和驅(qū)動器安排成當它們相連時從模塊外沿著每個旁路電路板和相連的磁盤驅(qū)動器形成無任何后平面阻礙的用于冷卻的空氣流通路徑。在包括大容量存儲系統(tǒng)的外殼上安裝了至少一個風扇以使空氣從所述外殼外通過所述旁路板和驅(qū)動器間的空間，最好通過驅(qū)動旁路電路板連接器間的開口流動。
本發(fā)明提供了一種新的尤其適用于信息和應(yīng)用服務(wù)器的高速信息處理和/或大容量存儲系統(tǒng)，新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和物理布局使得此系統(tǒng)為規(guī)?？缮炜s的、容錯的且可靠的。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在以下對優(yōu)選實施例結(jié)合附圖的詳細描述中更為明顯，其中實施例示例性地描述了發(fā)明原理。


圖1是一描述依據(jù)本發(fā)明采用本發(fā)明的高速大容量存儲系統(tǒng)的一信息或應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的功能塊圖；圖2A、2B和2C是描述用于對處理和存儲需求比率不同的應(yīng)用的各種系統(tǒng)配置的圖示；圖3是一更詳細描述如圖1的大容量存儲模塊的功能塊圖；圖4A是描述從如圖3的光纖通道控制器開始并與之相連的雙回路通信路徑的功能塊圖，用以提供一遍歷每個存儲設(shè)備旁路電路板兩次的邏輯光纖通道通信路徑；圖4B是描述從如圖3的光纖通道控制器開始并與之相連的雙回路通信路徑的功能塊圖，用以提供兩個遍歷每個存儲設(shè)備旁路電路板一次從而可獨立有效地與每個存儲設(shè)備通信的邏輯光纖通道通信路徑；圖5是一描述依據(jù)本發(fā)明的信息或應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)的功能塊圖，其中兩個或更多服務(wù)器連接到一可包括一個或多個大容量存儲模塊的大容量存儲陣列；圖6是一描述依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用的實施例的功能塊圖；圖7是一描述依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的基本視頻流應(yīng)用的實施例的功能塊圖；圖8是一描述依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置并包括一雙索引服務(wù)器的另一視頻流應(yīng)用的實施例的功能塊圖；
圖9是一描述依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置并包括一分布式索引服務(wù)器的另一視頻流應(yīng)用的實施例的功能塊圖；圖10是一描述依據(jù)本發(fā)明的存儲設(shè)備旁路電路板的一實施例的功能塊圖；圖11是一描述依據(jù)本發(fā)明的底板旁路電路板的一實施例的功能塊圖；圖12A和12B是描述依據(jù)本發(fā)明最佳連接器安排的一驅(qū)動旁路電路板和磁盤驅(qū)動器的物理布局的圖示；以及圖13A和13B是依據(jù)本發(fā)明的用于將一單板計算機(SBC)連接到各輸入/輸出設(shè)備的連接器安排的圖示。
具體實施例方式
圖1描述了依據(jù)本發(fā)明采用本發(fā)明的高速大容量存儲系統(tǒng)的一信息或應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的實施例。如圖1，服務(wù)器，附圖標記為100，包括一計算機102、一控制器104，最好一光纖通道控制器以及一通信接口或訪問卡106。服務(wù)器100通過光纖通道控制器104與包括一個或更多大容量存儲模塊202A...202n的大容量存儲陣列200通信。作為例子，計算機102也可如前面提到的Dellacona申請所述與適合的診斷計算機110通信。
計算機102最好包括運行諸如微軟公司認證的Windows NT的計算機工業(yè)標準操作系統(tǒng)軟件程序的單板高速計算機。假如想要保留存儲器或加快操作速度，諸如Windows NT的操作系統(tǒng)可拆開以刪除那些不需要的程序元素。適合用于類似應(yīng)用的傳統(tǒng)驅(qū)動器必須支持要實現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)。
計算機可包括一諸如觸摸屏的顯示器、以及所需的各種存儲和外圍設(shè)備(未示出)。單板計算機可包括任意大量適合的設(shè)備，其中包括但不局限于Ziatech公司認證的型號為ZT5510的帶有奔騰處理器的壓縮PCI CPU板。為提高ZT5510性能的改進包括一用于永久存儲Windows NT操作系統(tǒng)軟件不可重構(gòu)部分的板上40MB閃存卡以及Sandisk公司認證的可讀寫存儲Windows NT操作系統(tǒng)軟件可重構(gòu)部分的板上、可拆卸的PCMCIA40Mb閃存卡“D2FlashDisk”。
光纖通道控制器104可依據(jù)光纖通道協(xié)定設(shè)計為一分離板或合并到單板計算機中。通信接口或訪問卡106可為依據(jù)已知T-1通信體系結(jié)構(gòu)和/或兼容其他網(wǎng)絡(luò)和通信體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議和拓撲結(jié)構(gòu)的、包括但不局限于T-3、DS-3、OC-3C、OC-12C、OC-192C、FDDI、SONET、SCSI、TCP/IP、HiPPI和ATM的體系結(jié)構(gòu)制造的任何適合的設(shè)備。而且，計算機102和110可通過網(wǎng)絡(luò)相連并通過適合的以太網(wǎng)卡或其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其他計算機相連。相應(yīng)的制造商、光纖通道協(xié)定和詳細描述了每個前述組件操作能力和規(guī)格的120專用業(yè)務(wù)組參考設(shè)計數(shù)據(jù)表和材料共同作為參考。而且，更多包含可能的子系統(tǒng)和用于服務(wù)器的連接協(xié)議的更多信息在供參考的Dellacona申請中被描述。
圖2A、2B和2C描述了能依據(jù)本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)尋址的三種系統(tǒng)配置。每圖給出了帶有一電源供應(yīng)區(qū)302和一診斷區(qū)304的底板300。而且，底板包括諸如圖1中的一個或更多服務(wù)器100的一處理區(qū)306和/或諸如圖1中的一個或更多大容量存儲模塊202的一存儲區(qū)308。處理和存儲區(qū)的大小按特殊應(yīng)用來配置。
例如，圖2A描述了用于諸如一應(yīng)用服務(wù)器、一電影服務(wù)器(例如，用于多用戶視頻流的)或結(jié)合一載體類開關(guān)通信的大容量服務(wù)器的安排。處理區(qū)306包括10個插槽，每個最好代表一單板計算機。相反，存儲區(qū)308只有5個存儲插槽，每個代表諸如磁盤驅(qū)動器的一高速、大容量存儲設(shè)備。因此，處理功能比存儲功能強。另一方面，圖2B描述了適用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)主機的安排。此處，處理區(qū)306包括兩個底板插槽而存儲區(qū)308包括15個插槽。圖2C描述了主要適用于存儲擴展的底板安排。此處，無處理區(qū)且底板專用作存儲器。
圖3更詳細描述了如圖1的大容量存儲陣列200配置為一單個計算機服務(wù)器100和一個或更多大容量存儲模塊202的實施例。參照圖1，大容量存儲陣列200包括一個或更多模塊202A、202B...202n，每個模塊最好結(jié)構(gòu)相同，盡管它們可能包含不同數(shù)量存儲設(shè)備和不同種類存儲設(shè)備。每個模塊202包括旁路電路板210A、210B...210n和至少一些與板210相連的存儲設(shè)備212A、212B...212n。而且，每個存儲設(shè)備最好分別與讀/寫開關(guān)214A、214B...214n相連。
每個模塊202在光纖通道控制器104的通信路徑上具有一模塊或底板旁路電路板216。模塊202A的底板旁路電路板216帶有用于從模塊202A將電信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出并將官信號作為電信號輸入到模塊202A的的光輸入/輸出連接器218。同樣，模塊202B...202n具有與輸入/輸出連接器218相連的底板旁路電路板216(未示出)?？芍?，模塊202A的底板旁路電路板的輸入/輸出連接器218經(jīng)由諸如光纖220的光傳輸媒質(zhì)與模塊202B的底板旁路電路板的光輸入/輸出連接器218(未示出)相連。
如前所述，控制器104最好是一以光纖通道協(xié)議操作的傳統(tǒng)光纖通道控制器(FCC)且最好是一仲裁雙通道光纖通道控制器?？刂破?04在每個模塊202內(nèi)計算機102和每個可操作的存儲設(shè)備212之間提供了一雙通道通信路徑。如以下更詳細地描述，旁路電路板210確保即使存儲設(shè)備212不工作(即，如下更詳細地描述的在一些最低水平或之上不工作)或已被從旁路電路板上的連接器上移開時通信路徑也是完整的。
在那一點上，每個存儲設(shè)備212最好是高速的、大容量、通常有效并以可拆卸的方式與相關(guān)的旁路電路板210相連的磁盤驅(qū)動器。最好，磁盤驅(qū)動器插入到旁路電路板210的連接器上使得它易于拆卸和替換或當需要擴展模塊存儲容量時可在旁路電路板空的位置增加驅(qū)動器。當插入并將磁盤驅(qū)動器傳送到在某一最低水平可操作的旁路電路板時，每個旁路電路板210包括將控制器104連接到磁盤驅(qū)動器212的電路。另一方面，當未插入或未在最低水平或之上操作磁盤驅(qū)動器時，旁路電路板210繞過磁盤驅(qū)動器212將控制器104直接連接到下一旁路電路板。無論如何，運行自診斷并提供錯誤/無錯輸出信號的傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動器可用于此目的。
參照圖3，例如，當一可操作的存儲設(shè)備212A與旁路電路板210A相連時，旁路電路板210A直接與相關(guān)存儲設(shè)備212A通信然后再與旁路電路板210B通信。當存儲設(shè)備212A不工作，即在一些最低滿意水平不操作時，或當無存儲設(shè)備連接到旁路電路板210A，即存儲設(shè)備被替換拆卸時，雙通道通信路徑不中斷通過旁路電路板210A，即，繞過存儲設(shè)備連接器。在此后將詳細描述旁路電路板完成前述連接和旁路功能的一個實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可采用任何適合的常規(guī)方式通過受來自存儲設(shè)備的錯誤/無錯信號控制的電子開關(guān)電路完成這些功能。
再參照圖3，模塊或底板旁路電路板216提供與存儲或驅(qū)動旁路電路板210類似的功能，因此假如無附加模塊202B連接到模塊202A則路由直接返回控制器或者假如有附加模塊且信號被接收則路由與下一模塊202B通信。因此，在單個模塊202的情況下，計算機102通過模塊內(nèi)一雙通道通信回路與每個磁盤驅(qū)動器212通信。另一方面，由于底板旁路電路板216，當一個模塊被連接時雙通道通信回路擴展到在下一模塊中的每個磁盤驅(qū)動器212。尤其，假如有附加模塊202B與模塊202A相連時，模塊202A的計算機102直接通過模塊旁路電路板216經(jīng)由連接器218和光纖220與下一模塊202B通信，這樣模塊202B包括在雙光纖通道通信回路中并被遍歷。
由以上所述體系結(jié)構(gòu)可推知，大容量存儲陣列200的單個大容量存儲設(shè)備模塊202可通過增加磁盤驅(qū)動器和其他適合的存儲設(shè)備來內(nèi)部擴展，而且壞磁盤驅(qū)動器在不影響其余模塊或使用其的系統(tǒng)操作的情況下可替換。這提供了一通用熱可交換、熱擴展、大容量存儲設(shè)備陣列。而且，當系統(tǒng)命令超過單個模塊容量時，無需中斷陣列或系統(tǒng)的其余部分便可再增加一附加模塊。
如上所述，光纖通道控制器提供了一通過大容量存儲陣列200的每個模塊的雙路徑。依據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)可配置成雙路徑為如圖4A和4B的遍歷大容量存儲陣列兩次的一條單路徑或兩條獨立路徑。
現(xiàn)在參照圖4A和4B，光纖通道控制器(FCC)104包括兩條輸出路徑A和B。每條路徑通過與每個現(xiàn)有可操作的存儲設(shè)備212通信并返回FCC來遍歷大容量存儲模塊202。在圖4A的實施例中，返回FCC的A路徑回送到B輸出路徑。因此，一單連續(xù)路徑遍歷了大容量存儲模塊兩次。在圖4B的實施例中，A返回路徑未回送到B輸出路徑。因此，兩條路徑遍歷了大容量存儲模塊并可獨立使用。之后的實施例將在一條路徑失敗時提供第二條路徑。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知圖4A和4B的實施例提供了備份和容錯。圖4A的實施例只需要一套芯片來提供單回路所需的單光纖通道，因此實現(xiàn)更為簡單。但是，假如回路之一被破壞或遇到一些其他錯誤，且另一回路仍然有效，則回路可能在控制器內(nèi)被繞過。同樣，要實現(xiàn)圖4B的實施例將更復(fù)雜且花費更高，但它提供了兩條容錯和備份的獨立尋址回路，還提供了更大的有效通信帶寬。
圖5表示本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能制造的更詳細的配置。在如圖5的實施例中，兩個服務(wù)器連接到一大容量存儲陣列，其中一第一模塊被表示出來。服務(wù)器100A和100B分別與光纖通道旁路板222A和222B相連。光纖通道旁路板，例如通過檢測底板旁路板的信號流，來檢測計算機102A和102B的操作，這使得計算機102A和102B可協(xié)同工作或在一錯誤的情況下分別工作。正如前面提到的，每個服務(wù)器具有閃存，而且在如圖5的實施例中，每個計算機102A和102B具有自己的存儲操作系統(tǒng)的閃存。這樣，計算機可從與其相關(guān)的閃存而不是共享存儲器或其他磁盤安排中獨立啟動。
如圖5的系統(tǒng)配置提供兩個服務(wù)器和因此增加的處理電源。而且，一服務(wù)器為另一服務(wù)器在失敗的情況下提供備份，從而提供增加的容錯和可靠性。而且，如圖5的體系結(jié)構(gòu)允許兩個服務(wù)器彼此以光纖通道速度，比采用IP協(xié)議的100BaseT局域網(wǎng)所能達到的更高的速度，通信。
依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身可進行多種配置以滿足多種應(yīng)用。圖6表示一配置，其中兩個服務(wù)器A和B通過與適合的局域網(wǎng)(LAN)相連來訪問Internet。服務(wù)器A和B均具有它自己的大容量存儲陣列200。網(wǎng)絡(luò)連接的幾個服務(wù)器和存儲陣列可提供一功能非常強的尤其適用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用的信息或應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)。而且，此配置允許計算機/大容量存儲系統(tǒng)均加倍而不是像如圖5的實施例中一樣共享一大容量存儲系統(tǒng)。而且，如圖6的實施例所描述的LAN，典型地為100BaseTLAN，假如需要GB范圍的速率時可采用光纖通道局域網(wǎng)。這些特征和優(yōu)點是用于諸如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的關(guān)鍵處理應(yīng)用的理想選擇。
圖7表示尤其用于視頻流應(yīng)用的另一配置。在此實施例中，診斷計算機110也有用于控制訪問內(nèi)容服務(wù)器1、2和3的索引功能。內(nèi)容服務(wù)器100提供對存儲在與其相關(guān)的存儲陣列200中視頻的訪問，可選地，如圖8和9所示也尤其適合視頻流應(yīng)用。在圖8的實施例中，復(fù)制的索引服務(wù)器與診斷計算機分離并具有自己的存儲陣列。在此實施例中，有兩個索引服務(wù)器1和2且有三個內(nèi)容服務(wù)器1、2和3，每個均帶有一相關(guān)的存儲陣列。在圖9的實施例中，索引服務(wù)器的功能被分布在內(nèi)容服務(wù)器中這使得存在多個索引/內(nèi)容服務(wù)器1-5。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知如圖8的方法采用了索引服務(wù)器或與來自內(nèi)容服務(wù)器內(nèi)容流一致的服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，而如圖9索引和內(nèi)容服務(wù)器功能被分布在所有服務(wù)器中，提供了大范圍的規(guī)模伸縮性。
圖10和11是更詳細地分別表示存儲和底板旁路電路板210和216的功能塊圖。參照圖10，存儲旁路電路板210包括一用于插入到附圖標記為232的后平面上的連接器的旁路板后平面連接器230。A和B信號路徑從前一旁路電路或直接從光纖通道控制器通過后平面經(jīng)由后平面連接器230至旁路電路。同樣，從后平面連接器230開始的A信號路徑連接到一適合的常規(guī)電子開關(guān)234。B信號路徑類似地連接到一電子開關(guān)236。A和B信號路徑從電子開關(guān)234和236連接到一旁路板存儲卡或驅(qū)動連接器238并通到存儲設(shè)備(例如，一磁盤驅(qū)動器)212。
從旁路板驅(qū)動連接器238返回的A信號路徑連接到開關(guān)234，而從旁路板驅(qū)動連接器238返回的B信號路徑連接到開關(guān)236。如上所述的存儲設(shè)備產(chǎn)生的指示是否存在可操作性以及可操作性水平的錯誤信號控制電子開關(guān)234和236。來自開關(guān)234和236的A和B返回路徑連接到旁路板后平面連接器230并通過后平面232至下一旁路電路板或光纖通道控制器。
在操作過程中，A信號路徑進入旁路電路板并與開關(guān)234相連。假如不存在表示存儲設(shè)備不存在或不可操作的錯誤信號(即，無錯誤且信號在一低或負信號狀態(tài))，開關(guān)234返回A信號路徑至旁路板后平面連接器230以繞開存儲設(shè)備212。假如錯誤信號為低，B信號路徑同樣通過電子開關(guān)236循環(huán)回后平面連接器230。另一方面，當錯誤信號為高或正表示存儲設(shè)備存在且可操作，A和B信號路徑通過開關(guān)234和236連接到存儲設(shè)備然后返回通過開關(guān)。
現(xiàn)在參照圖11，底板旁路電路板與存儲旁路電路板基本相同，除了電子開關(guān)234和236所作的選擇是作為一旁路還是將A和B連接到I/O連接器238。從這一點上，I/O連接器最好是一用于多模式光纖的雙向通信應(yīng)用，尤其用于多模式或單模式光纖通道應(yīng)用的常規(guī)光纖收發(fā)器。例如，收發(fā)器可為芝加哥伊利諾斯州MethodeElectronic公司認證的型號為MLC-25-6-X-T的光纖通道小系數(shù)(SFF)收發(fā)器。此收發(fā)器包括一光傳送器和接收器即用于接收一工業(yè)標準光纖連接器的接收器。而且，接收器提供了一信號檢測輸出(圖11的錯誤信號)指示接收器是否收到一光學(xué)信號。假如未收到，錯誤信號控制電子開關(guān)234A和236A將A和B路徑返回至底板旁路板連接器230A。假如，另一方面，錯誤信號指示收發(fā)器218已結(jié)束到一光信號，A和B路徑上的電信號則通過開關(guān)234A和234B到達收發(fā)器218并轉(zhuǎn)換成光信號經(jīng)由形成A和B路徑的光纖傳送至下一底板。同樣，從下一底板返回的A和B路徑上的光信號被收發(fā)器218轉(zhuǎn)換為電信號并沿A和B路徑通過開關(guān)234A和236A返回至連接器230A和下一旁路電路或光纖通道控制器。
典型地，如圖3所示的大容量存儲設(shè)備陣列的每個模塊202均密封在一外殼內(nèi)或假如安裝在一支架內(nèi)，則可采用其他構(gòu)件和/或其他電路板包圍。諸如計算機102和110的服務(wù)器組件、觸摸屏顯示器112、光纖通道控制器以及諸如通信訪問卡、以太網(wǎng)卡、LAN組件等其他系統(tǒng)組件也可安裝在相同外殼內(nèi)或機架上。熱量因此成為一個問題，尤其用在模塊內(nèi)的存儲設(shè)備是由馬達驅(qū)動的磁盤驅(qū)動器的情況下。因此，如圖12A和12B的本發(fā)明最佳實施例包括不同旁路電路板和存儲設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)和安排，適應(yīng)于無最少障礙的整個模塊內(nèi)冷空氣循環(huán)。
依據(jù)本發(fā)明此物理結(jié)構(gòu)的一方面，每個驅(qū)動旁路電路板210是相對薄的電路板。然而電路板不像典型地用于接收一磁盤驅(qū)動或其他大容量存儲設(shè)備的電路板。在此常規(guī)電路板內(nèi)，接收插入式磁盤驅(qū)動器的連接器或插頭被標準地定位以使得磁盤驅(qū)動器垂直于板平面擴展。例如，通常在它們之間在模塊上擴展的后平面或中平面電路板上具有旁路電路和/或通信路徑，這類似于擴展在計算機底板上的計算機母板，還具有用來接受各種插入卡或板的連接器。此安排使得諸如磁盤驅(qū)動器的存儲設(shè)備產(chǎn)生的熱量更難有效散去。
如圖12A和12B所示，本發(fā)明未采用電路板中平面或是后平面結(jié)構(gòu)。而是，接受磁盤驅(qū)動器(例如，圖10中的連接器238)的驅(qū)動旁路電路板上的連接器在板邊緣，這使得當插入驅(qū)動器時平行擴展了電路板。而且，驅(qū)動旁路電路板本身不插入一后平面電路板。而是，在板邊緣最好與圖10中磁盤驅(qū)動連接器239相反而提供一連接器，，而且連接器插入一單個連接器中，此單個連接器安裝在一框架或底板的其他結(jié)構(gòu)成員上且是有線的或與其它磁盤旁路電路板的類似連接器連接。
圖12A是磁盤驅(qū)動器212經(jīng)由連接器238插入到驅(qū)動旁路電路板210的側(cè)視圖，其中磁盤旁路電路板插入安裝在包含大容量存儲模塊和/或服務(wù)器及其相關(guān)元件的底板的結(jié)構(gòu)成員或支架上的連接器240。圖12B是表示幾個旁路電路板210依次通過螺絲釘或其他適合的方式與結(jié)構(gòu)成員242相連從而插入連接器240的端視圖。由于無通常用來連接相鄰組件的后平面，在連接器240間提供的電子或光連接246提供如圖3和5所示的所需通信。
在每個連接器240之間存在空隙244使得空氣易于被風扇或其他必須的空氣循環(huán)裝置吹開通風。即使結(jié)構(gòu)成員是包圍組件的外殼的一部分，所提供的屏蔽或其他適合的開口使得在區(qū)域244有效空氣流動。由于磁盤被插入到旁路電路板，它們的平面平行而不垂直，對空氣流通無阻礙。
此安排尤其適合單元區(qū)域服務(wù)并易于更新。無需改變整個后平面或中平面板便可替換區(qū)域內(nèi)連接器，且此修改只需花費很少的時間而且無需斷電。而且，不局限于采用后平面或中平面時遇到的擴展插頭數(shù)量和其他物理和電子特性，可擴展所述連接安排。
相同的物理安排可用于連接計算機和與其相關(guān)的組件以產(chǎn)生想要的服務(wù)器配置。例如，如圖13A所述，之前描述的與服務(wù)器100有關(guān)的一單板計算機可通過一小型壓縮PCI(CPCI)后平面與通信卡106相連。在此情況下，單板計算機SBC可與光纖通道控制器FCC結(jié)合。同樣，在圖13B中，SBC可連接到CPCI后平面的左后部連接器的一輸入/輸出單元I/O。在此情況下，I/O可包括FCC功能。又有，這種簡單的不在機殼或支架上擴展的后平面或中平面結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了前述優(yōu)點。
以上所述的典型實施例盡可能全面但不對本發(fā)明作任何限制，因此本領(lǐng)域普通技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明可在實現(xiàn)細節(jié)上做許多變形。所有變形和修改均應(yīng)在本發(fā)明權(quán)利要求所規(guī)定的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一高速大容量存儲系統(tǒng)，當系統(tǒng)運行時易于擴展以增加存儲容量，所述系統(tǒng)包含至少一個模塊，此模塊包括(a)至少一CPU；(b)多個用于存儲信息的插入式存儲設(shè)備；(c)一存儲設(shè)備旁路電路板，與每個存儲設(shè)備相連的，每個存儲設(shè)備插入到旁路電路板上的連接器上；(d)一模塊旁路電路板，其包括一用于將電信號轉(zhuǎn)換為光信號從模塊輸出并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入到模塊的光學(xué)輸入/輸出連接器；以及(e)一控制器，通過與存儲設(shè)備相關(guān)的存儲設(shè)備旁路電路板和模塊旁路電路板在所述CPU與每個存儲設(shè)備之間建立通信路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中每個存儲設(shè)備旁路電路板包括不管存儲設(shè)備是否存在，可完成CPU與其他存儲設(shè)備旁路電路板和與它們相關(guān)存儲設(shè)備的連接的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當光輸入/輸出連接器接收到光信號時，模塊旁路電路板從至少一個模塊中經(jīng)由所述光輸入/輸出連接器輸出電信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，包括第一和第二模塊，每個模塊包括所述元素(a)至(e)，其中模塊的光輸入/輸出連接器通過個一光纖傳輸介質(zhì)相連，這使得信號以光的形式在模塊間通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當所述光輸入/輸出連接器接收到來自第二模塊的光信號時，第一模塊的模塊旁路電路板將電信號從第一模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸入到第二模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一個模塊包括一用于每個存儲設(shè)備旁路電路板的存儲設(shè)備旁路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間并沿旁路電路板和存儲設(shè)備流動以達到冷卻的目的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中存儲設(shè)備是磁盤驅(qū)動器并且存儲驅(qū)動旁路電路板是具有接收磁盤驅(qū)動器的連接器的磁盤驅(qū)動旁路電路板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一個模塊包括用于每個磁盤旁路電路板的一磁盤驅(qū)動旁路電路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間流動，并且其中每個驅(qū)動旁路電路板是在相對邊具有一連接器的相對平的電路板，其中連接器之一是接收磁盤驅(qū)動器的連接器并且另一連接器連接到所述驅(qū)動旁路電路板連接器，所述連接器、旁路電路板和驅(qū)動器如此安排以使得當它們互連時存在一用于從模塊外沿每個旁路電路板及其相關(guān)磁盤驅(qū)動器而無任何后平面阻礙的空氣流通的路徑以達到冷卻的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中模塊被裝在一機殼中且安裝至少一個風扇以使空氣從所述外殼外通過所述旁路板和驅(qū)動器間的空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中控制器以光纖通道協(xié)議操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中控制器是一仲裁雙通道光纖通道控制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中每個存儲設(shè)備是一磁盤驅(qū)動器且其中每個存儲設(shè)備旁路電路板包括一磁盤驅(qū)動旁路電路板，此磁盤驅(qū)動旁路電路板包括不管磁盤驅(qū)動器是否存在，可完成CPU與其他驅(qū)動旁路電路板和與它們相關(guān)的磁盤驅(qū)動器的連接的電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當所述光輸入/輸出連接器接收到光信號時，模塊旁路電路板將從至少一個模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸出電信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中包括第一和第二模塊，每個模塊包括所述元素(a)至(e)，其中模塊的光輸入/輸出連接器通過個一光纖傳輸介質(zhì)相連，這使得信號以光的形式在模塊間通信。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當?shù)诙K通過所述光輸入/輸出連接器接收光信號時，第一模塊的模塊旁路電路板從第一模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸出電信號至第二模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中存儲設(shè)備是磁盤驅(qū)動器且存儲設(shè)備旁路電路板是磁盤驅(qū)動旁路電路板，而且其中至少一個模塊包括用于每個磁盤驅(qū)動旁路電路板的一磁盤驅(qū)動旁路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間并沿旁路電路板和磁盤驅(qū)動器流動以達到冷卻的目的。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一個模塊包括用于每個磁盤旁路電路板的一磁盤驅(qū)動旁路電路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間流動，并且其中每個驅(qū)動旁路電路板是在相對邊具有一連接器的相對平的電路板，其中連接器之一是接收磁盤驅(qū)動器的連接器并且另一連接器連接到所述驅(qū)動旁路電路板連接器，所述連接器、旁路電路板和驅(qū)動器如此安排以使得當它們互連時存在一用于從模塊外沿每個旁路電路板及其相關(guān)磁盤驅(qū)動器而無任何后平面阻礙的空氣流通的路徑以達到冷卻的目的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中模塊被裝在一機殼中且安裝至少一個風扇以使空氣從所述外殼外通過所述旁路板和驅(qū)動器間的空間。
19.一高速大容量存儲系統(tǒng)，當系統(tǒng)運行時易于擴展以增加存儲容量，所述系統(tǒng)包含至少一個模塊，此模塊包括(a)至少一CPU；(b)多個用于存儲信息的插入式存儲設(shè)備；(c)一磁盤驅(qū)動旁路電路板，與每個磁盤驅(qū)動器相連，在其中一邊緣包括一磁盤驅(qū)動連接器并在另一邊緣包括一旁路板連接器，每個磁盤驅(qū)動器插入到磁盤驅(qū)動旁路電路板上的所述連接器上；(d)一模塊旁路電路板包括一用于將電信號轉(zhuǎn)換為光信號從模塊輸出并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入到模塊的光學(xué)輸入/輸出連接器；以及(e)一控制器，通過相關(guān)驅(qū)動旁路電路板和模塊旁路電路板將CPU與每個磁盤驅(qū)動器相連，以使得無論磁盤驅(qū)動器是否插入到磁盤驅(qū)動連接器，在控制器的輸出和輸入之間形成一回路，每個磁盤驅(qū)動旁路電路板和模塊旁路電路板在此回路中并完成此回路。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中包括一經(jīng)由光輸入/輸出連接器連接到所述至少一模塊的第二模塊，至少一模塊的所述模塊旁路電路板通過第二模塊完成所述回路。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當所述光輸入/輸出連接器接收光信號時，模塊旁路電路板從至少一模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸出電信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中每個所述模塊包括所述元素(a)至(e)，其中模塊的光輸入/輸出連接器通過個一光纖傳輸介質(zhì)相連，這使得信號以光的形式在模塊間通信。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當所述光輸入/輸出連接器接收來自第二模塊的光信號時，至少一模塊的模塊旁路電路板將電信號從至少一模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸出到第二模塊。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一模塊包括一用于每個驅(qū)動旁路電路板的驅(qū)動旁路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間并沿旁路電路板和磁盤驅(qū)動器流動以達到冷卻的目的。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一個模塊包括用于每個驅(qū)動器旁路電路板的一驅(qū)動旁路電路板連接器，其中每個驅(qū)動旁路電路板是在相對邊具有一連接器的相對平的電路板，其中連接器之一是接收磁盤驅(qū)動器的連接器并且另一連接器連接到所述驅(qū)動旁路電路板連接器，所述連接器、旁路電路板和驅(qū)動器如此安排以使得當它們互連時存在一用于從模塊外沿每個旁路電路板及其相關(guān)磁盤驅(qū)動器而無任何后平面阻礙的空氣流通的路徑以達到冷卻的目的。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中模塊被裝在一機殼中且安裝至少一個風扇以使空氣從所述外殼外通過所述旁路板和驅(qū)動器間的空間。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中每個驅(qū)動旁路電路板連接器安裝在彼此間隔相同的平面上。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中控制器以光纖通道協(xié)議操作。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中控制器是一仲裁雙通道光纖通道系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中每個驅(qū)動旁路電路板包括不管磁盤驅(qū)動器是否存在，可完成CPU與其他驅(qū)動旁路電路板和與它們相關(guān)的磁盤驅(qū)動器的連接的電路。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當光輸入/輸出連接器接收到光信號時，模塊旁路電路板從至少一模塊經(jīng)由光輸入/輸出連接器輸出電信號。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中包括第一和第二模塊，每個模塊包括所述元素(a)至(e)，其中模塊的光輸入/輸出連接器通過一光纖傳輸介質(zhì)相連，這使得信號以光的形式在模塊間通信。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中當所述光輸入/輸出連接器通過所述光輸入/輸出連接器接收到來自第二模塊的光信號，第一模塊的模塊旁路電路板將光信號從第一模塊經(jīng)由光學(xué)輸入/輸出連接器輸出到第二模塊。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一模塊包括一用于每個驅(qū)動旁路電路板的驅(qū)動旁路電路板連接器，每個連接器之間帶有一個開口以允許空氣在連接器之間并沿旁路電路板和磁盤驅(qū)動器流動以達到冷卻的目的。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中至少一個模塊包括用于每個驅(qū)動旁路電路板的一驅(qū)動旁路電路板連接器，每個連接器間的開口用于連接器間空氣流通，其中每個驅(qū)動旁路電路板是在相對邊具有一連接器的相對平的電路板，其中連接器之一是接收磁盤驅(qū)動器的連接器并且另一連接器連接到所述驅(qū)動旁路電路板連接器，所述連接器、旁路電路板和驅(qū)動器如此安排以使得當它們互連時存在一用于從模塊外沿每個旁路電路板及其相關(guān)磁盤驅(qū)動器而無任何后平面阻礙的空氣流通的路徑以達到冷卻的目的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的高速大容量存儲系統(tǒng)，其中模塊被裝在一機殼中且安裝至少一個風扇以使空氣從所述外殼外通過所述旁路板和驅(qū)動器之間的空間。
全文摘要
一高速、基于微計算機、兼容光纖通道以及容錯信息處理和大容量存儲系統(tǒng)，尤其適于信息服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。一獨特且通用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括雙回路仲裁的、兼容光纖通道的、容多錯的、熱可交換的大容量存儲磁盤陣列，允許服務(wù)器與大容量存儲陣列結(jié)合以處理大量應(yīng)用并配置成以備份、速度、處理能力、存儲容量等為重要特征的系統(tǒng)。一用于連接系統(tǒng)組件的獨特的后平面和/或中平面安排使得在大多數(shù)情況下易于在線區(qū)域升級和/或服務(wù)并同時提供對組件，尤其對那些產(chǎn)生大量熱能的諸如磁盤驅(qū)動器，有效冷卻。
文檔編號G11B20/10GK1589428SQ01813024
公開日2005年3月2日 申請日期2001年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月12日
發(fā)明者R·德拉康納 申請人:夸德研究所