在大容量存储底盘组件的前区中用的底盘输入/输出模块

摘要

本发明提供了一种适于在大容量存储底盘组件的前区中使用的底盘输入/输出(I/O)模块。在一个示例中该底盘I/O模块包括：I/O模块壳体；在I/O模块壳体的外部可用的主I/O连接器；在I/O模块壳体的外部可用的多个子组件连接器；一个或多个电源模块；以及电耦合至该主I/O连接器、多个子组件连接器以及一个或多个电源模块的接口模块，其中该接口模块配置为调节安装在大容量存储底盘组件中的一个或多个大容量存储子组件的操作，调节从一个或多个电源模块至一个或多个大容量存储子组件的电力供给，并促进在一个或多个大容量存储子组件和主I/O连接器之间的电信号的交换。

说明书

技术领域

本公开的多个方面涉及数据存储系统领域，尤其涉及大容量存储底盘 组件。

背景技术

大容量存储系统用于存储大量数字数据。随着计算机系统和网络的数 量和性能的增长，存在对越来越多存储系统容量的需求。云计算和大规模 数据处理进一步提高了对能够传输和保持大量数据的数字数据存储系统的 需求。

大容量存储系统典型地通过大量海量存储设备形成。大容量存储底盘 组件是保持和操作多个大容量存储子组件的模块化单元。大容量存储系统 的容量可通过安装一个或多个额外的大容量存储底盘组件至机架或其它支 撑结构而大幅增量式提高。

大容量存储子组件是可添加至大容量存储底盘组件的模块化单元。每 个大容量存储子组件保持和操作多个存储装置，例如硬盘驱动器(HDD)。 大容量存储底盘组件的存储容量可通过安装额外的大容量存储子组件至该 底盘组件而增量式提高。

在大容量存储系统中主要考虑效率和易于维护性。重要的是技术人员 可简单和快速访问和安装或服务大容量存储系统的各部件。此外，强烈期 望的是大容量存储底盘组件的各部件可由技术人员安全地访问。

发明内容

本公开提供了一种适用于大容量存储底盘组件的前区的底盘输入/输出 (I/O)模块。在一个示例中，该底盘I/O模块包括：I/O模块壳体；在I/O 模块壳体上外部可用的主I/O连接器；在I/O模块壳体上外部可用的多个子 组件连接器；一个或多个电源模块；以及电耦合至该主I/O连接器、多个 子组件连接器以及一个或多个电源模块的接口模块，其中，该接口模块配 置为调节安装在大容量存储底盘组件中的一个或多个大容量存储子组件的 操作，调节从一个或多个电源模块至一个或多个大容量存储子组件的电源 的供给，并促进一个或多个大容量存储子组件和主I/O连接器之间的电信 号的交换。

附图说明

图1示出了在大容量存储底盘组件中使用的示例性底盘输入/输出 (I/O)模块。

图2示出了包括已安装底盘I/O模块的示例性大容量存储底盘组件。

图3示出了其中底盘I/O模块未安装至底盘托盘的大容量存储底盘组 件。

图4示出了包括后表面的底盘I/O模块的模块后区。

图5示出了其中电源模块部分从底盘I/O模块移除的大容量存储底盘 组件。

图6示出了其中底盘I/O模块通过铰链至少部分附着于底盘托盘的I/O 模块架的大容量存储底盘组件。

图7示出了包括保持装置的电源模块。

图8示出了示例性大容量存储子组件的细节。

图9示出了包括托盘后区的气流结构的底盘托盘。

具体实施方式

下文的描述和相关附图教导了本发明的最佳模式。为了教导发明原 理，最佳模式的一些传统方面可能被简化或省略。下述权利要求规定了本 发明的保护范围。最佳模式的一些方面可能没有落在权利要求规定的本发 明的保护范围内。因此，本领域技术人员将理解落入本发明保护范围的由 最佳模式所得到的变型。本领域技术人员将理解下文描述的特征能够以多 种方式组合以形成本发明的多种变型。所以，本发明并不限于下文描述的 特定示例，而仅由权利要求及其等同物进行限制。

图1示出了在大容量存储底盘组件100中使用的示例性底盘输入/输出 (I/O)模块140。示出的该示例中的底盘I/O模块140包括I/O模块壳体 141、在I/O模块壳体141的外表面上可用的主I/O连接器149、在I/O模块 壳体141的外表面上可用的多个子组件连接器143、一个或多个保持装置 157、一个或多个电源模块150以及接口模块148。

接口模块148耦合至并与主I/O连接器149通信，而且耦合至并与多

个子组件连接器143通信。接口模块148在主I/O连接器149和多个 子组件连接器143之间中继电信号和数据，包括路由电信号和数据，即多 路复用多个子组件连接器143至主I/O连接器149。接口模块148进一步耦 合至一个或多个电源模块150，其中接口模块148调节从一个或多个电源模 块150至多个子组件连接器143的电源供给。提供至多个子组件连接器143 的电源用于为任意安装的大容量存储子组件120供电(参见图2)。提供至 多个子组件连接器143的电源还用于为安装在大容量存储底盘组件100的 后部的一个或多个后部冷却风扇180供电(参见图9)。

底盘I/O模块140促进了技术人员或其他操作人员的简便访问。底盘 I/O模块140安装至大容量存储底盘组件100的托盘前区111。因此，底盘 I/O模块140位于大容量存储设备的存储架的前通道处。该前通道区通常要 比后通道区温度低，其中排出安装好的大容量存储底盘组件100的所有冷 却气流。前通道区对于控制电子器件来说是更良好的环境，诸如接口模块 148。在后通道区中的温度可达华氏温度大约一百三十度。而且，前通道区 对于技术人员和其他操作人员来说更为舒适。

主I/O连接器149位于底盘I/O模块140的前表面144或模块前区 142。主I/O连接器149包括用于底盘I/O模块140和用于大容量存储底盘 组件100的主连接器。主I/O连接器149配置为耦合至外部总线、网络或 系统。主I/O连接器149在多个存储驱动子组件120和一个或多个外部设 备或系统之间交换信号或通信。在大容量存储底盘组件100和外部设备或 系统之间交换的所有电信号都通过主I/O连接器149。因此，主I/O连接器 149包括合适的通信链路，包括电的、光的或用于传输数字数据的其它合适 的通信链路。

多个子组件连接器143位于I/O模块壳体141的外表面上与主I/O连 接器149间隔开的位置。在一些示例中，多个子组件连接器143位于后表 面145或模块后区147上。在一些示例中，多个子组件连接器143位于与 主I/O连接器149相反的外部表面上。多个子组件连接器143包括配置为 耦合至各个大容量存储子组件120的连接器。

一个或多个电源模块150提供电源至大容量存储底盘组件100。一个 或多个电源模块150均通过一个或多个相应的电力电缆151接收独立的电 源供应。因此，大容量存储底盘组件100包括一个或多个独立和冗余的电 源模块150。

在一些示例中，多个子组件连接器143通过接口模块148耦合至两个 电源模块150。在接口模块148的控制下，多个子组件连接器143将电源传 输至大容量存储子组件120。因此，两个电源模块150为大容量存储子组件 120提供冗余的电力来源。

示出的示例中的接口模块148配置为控制大容量存储底盘组件100的 操作，这样数字数据被有效存储并从安装在大容量存储底盘组件100中的 所有大容量存储子组件120中调用。接口模块148在主I/O连接器149和 多个子组件连接器143之间中继电信号。接口模块148在主I/O连接器149 和各个大容量存储子组件120之间切换电信号。此外，在一些示例中，接 口模块148调节大容量存储底盘组件100的各个大容量存储子组件120的 操作。接口模块148可对各个大容量存储子组件120加电或断电。

在一些示例中接口模块148接收子模块，包括一个或多个切换模块 138和一个或多个服务模块139。期望数量的切换模块138和服务模块139 可安装在接口模块148中。作为替换的或者此外，一个或多个切换模块138 和一个或多个服务模块139可被移除和替代，以便适应大容量存储底盘组 件100的特定用法或配置。一个或多个切换模块138包括用于配置一个或 多个大容量存储子组件120的开关。一个或多个切换模块138包括用于控 制一个或多个大容量存储子组件120的操作的开关。一个或多个服务模块 139包括用于接收在一个或多个大容量存储子组件120和外部设备或系统之 间交换的电信号的电路。一个或多个服务模块139包括用于传送在一个或 多个大容量存储子组件120和外部设备或系统之间交换的电信号的电路。 一个或多个服务模块139包括用于解释和处理控制底盘I/O模块140和大 容量存储底盘组件100的操作的所接收的控制信号的电路。

每个电源模块150包括允许空气流过电源模块150的格栅、网或其它 通风结构，其中通过大容量存储底盘组件100的空气将冷却电源模块150。 此外，在一些示例中电源模块150包括电源冷却风扇155，该电源冷却风扇 155可由接口模块148供能以帮助冷却电源模块150。此外，电源冷却风扇 155可由接口模块148供能以帮助冷却大容量存储底盘组件100。

此外，在一些示例中，接口模块148执行冷却功能，调节对位于大容

量存储底盘组件100后部的一个或多个后部冷却风扇180的电源供 给。接口模块148配置为测量大容量存储底盘组件100的一个或多个位置 处的温度并调节一个或多个后部冷却风扇180的风扇速度。

在操作中，其中底盘I/O模块140被安装至大容量存储底盘组件100 并且大容量存储底盘组件100被安装至一存储支架或其它结构，底盘I/O 模块140被置于大容量存储底盘组件100的前部以及该存储支架的前部。 底盘I/O模块140因此可被技术人员快速和简单访问。底盘I/O模块140可 被移动或移除以快速和简单安装或移除大容量存储子组件120。技术人员可 访问接口模块148以及快速和简单安装或移除切换模块138和服务模块 139。技术人员可快速和简单安装或移除电源模块150。

在一些示例中，在大容量存储底盘组件100的前区中使用的底盘I/O 模块140包括：I/O模块壳体141；在I/O模块壳体141的外部可用的主I/O 连接器149；在I/O模块壳体141的外部可用的多个子组件连接器143；一 个或多个电源模块150；以及电耦合至主I/O连接器149、多个子组件连接 器143和一个或多个电源模块150的接口模块148，其中接口模块148配置 为调节安装在大容量存储底盘组件100中的一个或多个大容量存储子组件 120的操作，调节从一个或多个电源模块150至一个或多个大容量存储子组 件120的电源供给，并促进在一个或多个大容量存储子组件120和主I/O 连接器149之间的电信号的交换。

图2示出了包括已安装底盘I/O模块140的示例性大容量存储底盘组 件100。大容量存储底盘组件100包括配置为安装在数字数据大容量存储设 备的支架或其它结构中的大容量存储组件。数字大容量存储的大幅增量可 通过添加大容量存储底盘组件100而被添加至数字存储设备。

大容量存储底盘组件100包括底盘托盘110、安装至大容量存储底盘 组件100的一个或多个大容量存储子组件120以及安装至大容量存储底盘 组件100的底盘I/O模块140。底盘托盘包括托盘前区111和托盘后区 112。底盘托盘110包括槽、轨道、孔、突起或用于接收和保持一个或多个 大容量存储子组件120的其它物理结构。托盘前区111包括配置为接收底 盘I/O模块140的I/O模块架114。底盘I/O模块140被置于托盘前区111 中，而在I/O模块架114上，一个或多个大容量存储子组件120从托盘前 区111大体延伸至托盘后区112。

底盘I/O模块140电耦合至一个或多个大容量存储子组件120。底盘

I/O模块140提供电力至一个或多个大容量存储子组件120。底盘I/O 模块140与一个或多个大容量存储子组件120以及外部系统或设备交换电 信号。底盘I/O模块140提供电力至并操作安装在托盘后区112的一个或 多个后部冷却风扇180。

I/O模块架114包括槽、轨道、孔、突起或用于使底盘I/O模块140能 够可移除地耦合至底盘托盘110的其它物理结构。底盘I/O模块140的一 个或多个保持装置157配置为可移除地将底盘I/O模块140固定至底盘托 盘110。当一个或多个保持装置157基本啮合时，底盘I/O模块140被一个 或多个保持装置157固定至底盘托盘110的适当位置。当一个或多个保持 装置157将底盘I/O模块140固定就位时，底盘I/O模块140则机械和电耦 合至安装在大容量存储底盘组件100中的大容量存储子组件120，并且底盘 I/O模块140的多个子组件连接器143接合大容量存储子组件120的子组件 连接器123。

在一个示例中该一个或多个保持装置157包括可转动凸轮装置。在示 出的示例中一个或多个保持装置157包括当大体转动至一保持位置时接合 底盘托盘110的多个部分的可转动凸轮装置。当底盘I/O模块140处于底 盘托盘110中的大体适当的位置时一个或多个保持装置157可被转动，其 中一个或多个保持装置157接合一个或多个相应的保持结构116。在一些实 施例中，一个或多个保持结构116包括在底盘托盘110中形成的凸起或凹 陷。

图3示出了大容量存储底盘组件100，其中底盘I/O模块140从底盘托 盘110中移除。可以看到，一个或多个保持结构116形成在底盘托盘110 上。一个或多个保持结构116包括预定尺寸的凸起或凹陷，其中一个或多 个保持结构116与一个或多个保持装置157相互作用。一个或多个保持装 置157接触一个或多个保持结构116并将底盘I/O模块140固定在底盘托 盘110中。

在此附图中，可看到每个大容量存储子组件120包括相应的子组件连 接器123。大容量存储子组件120的子组件连接器123用于在大容量存储子 组件120和在底盘I/O模块140的后表面145上的相应的多个子组件连接 器143之间交换电信号。此外，大容量存储子组件120的各个子组件连接 器123从底盘I/O模块140接收电力。该电力使各个大容量存储子组件12 0运行。

从该附图中可看到，每个大容量存储子组件120包括气流窗口125， 它包括前和后气流窗口125。大容量存储子组件120的前气流窗口125大体 匹配于底盘I/O模块140的后表面145上的相应气流窗口153。通过大容量 存储底盘组件100的气流穿过底盘I/O模块140并进入每个大容量存储子 组件120的每个气流窗口125。该气流冷却底盘I/O模块140。此外，该气 流冷却大容量存储子组件120。

图4示出底盘I/O模块140的模块后区147，包括后表面145。模块后 区147包括配置为大体与已安装大容量存储子组件120对齐的多个接口区 149。每个接口区149包括子组件连接器143和气流窗口153。

图5示出了大容量存储底盘组件100，其中电源模块150部分从底盘 I/O模块140中移除。每个电源模块150配置为在底盘I/O模块140中的相 应插座中被接收。一个或多个电源模块150可各自从底盘I/O模块140中 移除。

图6示出了大容量存储底盘组件100，其中底盘I/O模块140通过铰链 159至少部分地固定至底盘托盘110的I/O模块架114。铰链159包括永久 或可移除的铰链。在一些示例中，底盘I/O模块140可相对于铰链159滑 动，其中底盘I/O模块140可被向前拉并向下转动，以便于接近大容量存 储底盘组件100的其余部分。

图7示出了一种包括保持装置160的电源模块150。保持装置160包 括通过横梁162相连的末端元件161。末端元件161通过铰链165可枢转地 附接至电源模块150。电力电缆保持环163从横梁162的一侧延伸。当电力 电缆连接器153插入电力电缆插座152时电力电缆保持环163构造成围绕 电力电缆连接器153配合。

保持装置160操作为保持电源模块150在底盘I/O模块140中的适当 位置。应当理解，保持装置160确保电力电缆151在电源模块150从底盘 I/O模块140中移除前从电源模块150中移除。

在附图中，虚线示出保持装置160处于第一位置。第一位置包括稳固 位置，其中电力电缆保持环163让电力电缆连接器153或者电力电缆151 穿过。在电力电缆连接器153就位的情况下，保持装置160不能从第一位 置、即稳固位置，枢转。在该稳固位置，中，末端元件161的底部166结 合底盘I/O模块140中的相应结构。底部166可包括钩子、凸起、凸轮结 构或用于保持在底盘I/O模块140中的电源模块150的任意其它适当装 置。

在附图中，实线示出保持装置160处于第二位置。第二位置包括非稳 固位置，其中电力电缆连接器153已经从电力电缆插座152中移除(因此 已经从电力电缆保持环163中移除)。末端元件161的底部166不再接合 底盘I/O模块140。电源模块150现在可从底盘I/O模块140中移除。

图8示出了一种示例性大容量存储子组件120的细节。大容量存储子 组件120包括子组件壳体121、子组件连接器123、子组件盖129以及安装 在子组件壳体121中的多个存储驱动器128。在一些示例中，存储驱动器包 括数字存储设备，它包括一个或多个磁盘存储介质，诸如硬盘驱动器 (HDD)。此外，存储驱动器可包括混合存储驱动器，它包括与固态存储 介质合并的一个或多个磁盘存储介质。

子组件壳体121的内表面可包括任何形式的引导或对齐机制或结构， 以接收多个存储驱动器128。子组件壳体121的内表面可包括任何形式的附 接或压制机制或结构，以接收多个存储驱动器128。应当理解，大容量存储 子组件120可与任意数量的已安装存储驱动器128一起使用。进一步地， 子组件壳体121的外表面可包括用于将子组件壳体121安装在大容量存储 底盘组件100中的机制或结构(或者设计为接收和操作大容量存储子组件 120的其它容器或构造)。

子组件壳体121包括在末端上的气流窗口125。气流窗口125允许空 气纵向移动通过大容量存储子组件120。冷却气流可在安装于大容量存储子 组件120中的各个存储驱动器128周围行进和/或穿过所述各个存储驱动器 128。

在所示示例中，子组件连接器123固定至沿着子组件壳体121的底部 区域延伸的子组件背板122。子组件连接器123为大容量存储子组件120交 换电信号，其中数字数据存储于大容量存储子组件120并从大容量存储子 组件120中取回。子组件连接器123还提供电力至大容量存储子组件120。 多个背板走线耦合至子组件连接器123并延伸至用于每个存储驱动器128 的连接器。当大容量存储子组件120安装在大容量存储底盘组件100中 时，子组件连接器123可耦合至底盘I/O模块140的相应的子组件连接器 143。

图9示出了底盘托盘110，其包括托盘后区112的气流结构。在示出 的示例中的底盘托盘110包括形成在托盘后区112中的一个或多个气流格 栅177。一个或多个相应的后部冷却风扇180位于一个或多个气流格栅177 处并驱使空气通过大容量存储底盘组件100。因此，一个或多个后部冷却风 扇180还驱使空气通过安装在大容量存储底盘组件100中的大容量存储子 组件120。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了特定展示和描述，本领域技

术人员将理解可在不脱离本发明精神和保护范围的情况下作出形式和 细节方面的诸多改变。因此，所公开的发明应认为仅是说明性的，其范围 仅由所附的权利要求之规定限制。