存儲模塊、存儲設備、存儲系統以及數據處理方法
2023-08-10 06:22:46
專利名稱：存儲模塊、存儲設備、存儲系統以及數據處理方法
技術領域：
本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種存儲模塊、存儲設備、存儲系統以及數
據處理方法。
背景技術：
隨著對數據存儲需求的不斷增長，存儲陣列的容量不斷提升，雲存儲形態就是基 於海量數據存儲應用而生的。集中了大量客戶數據的存儲設備，需要具備相當的可擴展性、 可靠性、並易於維護。 —般的存儲系統中，存儲設備可以為在每U高度下配置至少兩個3.5寸盤位，目 前通用的高密存儲在每U高度下可以容納多於6隻硬碟。大多數的存儲設備均採用"抽 屜式"結構，即多個存儲單元，例如硬碟可以放在一個存儲模塊，即抽屜裡，多個抽屜即可 組成一個存儲設備。例如，4U高度下的存儲設備可放8個抽屜，每個抽屜放14隻硬碟， 因此，該存儲設備共可放112隻硬碟。伺服器的主板主要採用X86架構，其中央處理單元 (CentralProcessing Unit，以下簡稱CPU) —般在80W左右，該CPU負責對存儲設備中各個 硬碟進行計算處理和控制處理。在現有技術中，隨著存儲密度的不斷增加，對所使用的CPU 的性能的要求越高，從而導致CPU的成本大幅度增長，提高了存儲設備的製造成本。
發明內容
本發明實施例提供一種存儲模塊、存儲設備、存儲系統以及數據處理方法。
本發明實施例提供一種存儲模塊，包括
至少兩個存儲單元，用於存儲數據； 中央處理單元，用於對所述至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理。 本發明實施例提供一種存儲設備，包括上述存儲模塊。 本發明實施例提供一種存儲系統，包括至少兩個存儲模塊和主業務管理模塊，所 述存儲模塊包括至少兩個存儲單元以及中央處理單元；
所述存儲單元，用於存儲數據； 所述中央處理單元，用於與對所述至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計 算處理； 所述主業務管理模塊，與所述至少兩個存儲模塊分別連接，用於對所述至少兩個
存儲模塊的讀寫處理進行統一的控制管理。 本發明實施例提供一種數據處理方法，包括 存儲設備接收主業務管理模塊發送的數據讀寫請求，所述數據讀寫請求中攜帶所 述存儲設備中所需讀寫的存儲模塊的標識信息； 應用設置在所述存儲模塊內部的中央處理單元，對所述存儲模塊中的存儲單元根 據所述數據讀寫請求讀寫數據的操作進行控制。
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本發明實施例，通過在內部設置CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管理控制 操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散熱能力 要求，從而降低了存儲系統的製造成本。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
圖1為本發明存儲模塊一個實施例的結構示意圖；
圖2為本發明存儲模塊另一個實施例的結構示意圖；
圖3為本發明存儲設備一個實施例的結構示意圖；
圖4為本發明存儲設備另一個實施例的左視結構示意圖；
圖5為本發明存儲設備另一個實施例的右視結構示意圖；
圖6為本發明存儲系統一個實施例的結構示意圖；
圖7為本發明數據處理方法一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
圖l為本發明存儲模塊一個實施例的結構示意圖，如圖l所示，本實施例的存儲模 塊可以包括至少兩個存儲單元101以及CPU 102，其中至少兩個存儲單元101用於存儲數 據；CPU 102用於對所述至少兩個存儲單元101進行管理控制操作和數據計算處理。
圖1中僅以該存儲模塊包括4個存儲單元101為例進行說明，也即在本實施例中， 一個數據抽屜可以放置4塊硬碟。本領域技術人員可以根據存儲密度的需求，調整存儲模 塊中放置存儲單元101的數量。 具體來說，在現有技術中，存儲系統的主要邏輯組成由少至至少兩個，多達數百上 千個存儲模塊以及1至2個主CPU構成；由於主CPU會負責全部存儲模塊的管理控制操作 以及數據計算處理，因此，該主CPU的性能必須十分優良。而高性能的CPU意味著成本較 高，功率也較高，高性能CPU的功率一般需要選擇在80W左右，而若採用同樣性能稍低功耗 (如50W)的CPU，則會導致比此更高的成本(較80W CPU高30X以上)。因此，對於整個 存儲系統來說，存儲模塊之外的附加成本很高，附加能耗也很高，超過300W ;尤其在存儲系 統中的硬碟未滿配情況下，平均到每塊硬碟，其附加成本和能耗會顯得更高。而且，由於有 高耗CPU的存在，導致存儲系統在高耗CPU處具有局部熱點，從而導致熱點分布不均勻，為 此高耗CPU的散熱也需要付出較大的額外成本和能耗代價，如系統需要配置更好的散熱通 道，散熱性能更好的散熱模塊，以及功率更大的風扇等等。 而對於本實施例的技術方案來說，存儲模塊中除了放置4個存儲單元101之外，還可以設置CPU 102，該CPU 102可以對4個存儲單元101進行管理控制操作和數據計算處 理。本實施例，可以根據該存儲模塊中放置的存儲單元IOI的數量，選擇合適的CPU 102的 型號和功率，從而與該存儲模塊處理數據的能力相匹配，而不會造成CPU 102的資源浪費。
對於每個存儲模塊來說，由於放置的存儲單元101，即硬碟的能力會受到空間的制 約，因此每個存儲模塊中的硬碟數量不會太大，相應地，對CPU102的性能和功率要求也不 需要太高，因此，該CPU 102的能耗不會太高，從而杜絕了系統的局部熱點，進而降低了對 CPU 102的散熱要求，即對風扇功率的要求。 本實施例的存儲模塊，通過在內部設置CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管 理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散 熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本。 圖2為本發明存儲模塊另一個實施例的結構示意圖，如圖2所示，本實施例的存儲 模塊在圖1所示的存儲模塊的基礎上，進一步包括電池單元103，該電池單元103用於為所 述至少兩個存儲單元101以及CPU 102提供備份電源。 具體來說，在現有技術中，當需要對存儲模塊中的某一存儲單元，即某一塊硬碟進 行維護時，需要整將整個存儲單元，即數據抽屜下電拔出，此時該存儲模塊中的其它存儲單 元都會同時下電，此時容易造成數據丟失，對業務影響過大。 而在本實施例的技術方案中，由於在存儲模塊中設置了電池單元103，為CPU 102 以及各個存儲單元101提供備份電源，因此，某一個存儲單元101拔出時，CPU 12上的內存 數據還可寫到其它存儲單元101上，從而實現數據的保全，避免了數據的丟失。具體來說， 當系統掉電或抽屜拔出維護時，l)可以對中央處理單元的內存上的數據實施備電保護或 者可以保持內存在一定時間內不掉電，以保持內存上的數據；或者可以使存儲模塊的運行 保持一定的時間，以便讓內存上的數據轉移到存儲單元上；2)電池單元可以保持一段時間 存儲模塊的正常運轉某些數據機房配備發電設備，發電設備的啟動需要數分鐘；當機房 掉電時，或者需要拔出維護時，電池單元可以保持一段時間存儲模塊的正常運轉，避免業務 的中斷。電池單元103中，電池的使用數量可以根據具體的供電需求進行選擇。
本實施例的存儲模塊，通過在內部設置CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管 理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散 熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本；而且，在拔下某一存儲單元時，電池單元可 以繼續為CPU和其它存儲單元供電，因此CPU以及存儲單元中的數據不會掉電丟失。
圖3為本發明存儲設備一個實施例的結構示意圖，如圖3所示，本實施例的存儲設 備可以包括至少兩個存儲模塊IO，每個存儲模塊包括至少兩個存儲單元101以及中央處 理單元(圖中未示出)，在每個存儲模塊10中，至少兩個存儲單元101用於存儲數據；CPU 用於與對所述至少兩個存儲單元101進行管理控制操作和數據計算處理。
每個存儲模塊10的結構均可以採用圖1或2所示的結構實現，不再贅述。
圖3中僅以該存儲設備包括8個存儲模塊10，每個存儲模塊10包括8個存儲單 元101為例進行說明，也即在本實施例中，一個存儲設備可以放置8個數據抽屜，每個數據 抽屜可以放置8塊硬碟。本領域技術人員可以根據存儲密度的需求，調整存儲模塊10的數 量，也可以調整存儲模塊10中放置存儲單元101的數量。 具體來說，在現有技術中，存儲系統中的多個存儲模塊是共用一個主CPU的，由於該主CPU負責全部存儲模塊的管理控制操作以及數據計算處理，因此，該主CPU的性能必須
十分優良，功率也必須足夠大。該主CPU的功率一般需要選擇在80W左右，若採用50W的
CPU,則會導致更高的成本，而整板功耗在240 440W。因此，對於每個存儲模塊來說，附加
成本過高，附加能耗也超過350W，尤其在硬碟未滿配情況下，平均到每塊硬碟，其附加成本
和能耗較高。而且，由於有高耗CPU的存在，導致存儲系統在高耗CPU處具有局部熱點，從
而導致熱點分布不均勻，為高耗CPU的散熱也需要付出較大的成本和能耗代價。 而對於本實施例的技術方案來說，存儲模塊10中除了放置8個存儲單元101之
外，還可以設置CPU，該CPU可以對8個存儲單元101進行管理控制操作和數據計算處理。
本實施例，可以根據該存儲模塊中放置的存儲單元IOI的數量，選擇合適的CPU的型號和功
率，從而與該存儲模塊處理數據的能力相匹配，而不會造成CPU的資源浪費。 圖3僅以存儲模塊即數據抽屜為豎插式的方式為例進行說明，本領域技術人員根
據需要可以採用橫插式的方式插入數據抽屜。 對於每個存儲模塊10來說，由於放置的存儲單元101，即硬碟的能力會受到空間 的制約，因此每個存儲模塊中的硬碟數量不會太大，相應地，對CPU的性能和功率要求也不 需要太高，因此，該CPU的能耗不會太高，從而杜絕了系統的局部熱點，進而降低了對CPU的 散熱要求，即對風扇功率的要求。 本實施例的存儲設備，通過在每個存儲模塊的內部均設置對應的CPU對該存儲模
塊內部的存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局
部熱點，降低了對風扇的散熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本。 圖4為本發明存儲設備另一個實施例的左視結構示意圖，圖5為本發明存儲設備
另一個實施例的右視結構示意圖，如圖4和圖5所示，本實施例的存儲設備在圖3所示的存
儲設備的基礎上，進一步包括電池單元103，該電池單元103用於為每個存儲模塊10中的至
少兩個存儲單元101以及CPU 102提供備份電源。 具體來說，在現有技術中，當需要對某個存儲模塊中的某一存儲單元，即某一塊硬 盤進行維護時，需要整將整個存儲單元，即數據抽屜下電拔出，此時該存儲模塊中的其它存 儲單元都會同時下電，此時容易造成數據丟失，對業務影響過大。 而在本實施例的技術方案中，由於在存儲模塊中設置了電池單元103，為CPU 102 以及各個存儲單元101提供備份電源，因此，某一個存儲單元101拔出時，CPU 102上的內存 數據還可寫到其它存儲單元101上，從而實現數據的保全，避免了數據的丟失。具體來說， 當系統掉電或抽屜拔出維護時，l)可以對中央處理單元的內存上的數據實施備電保護或 者可以保持內存在一定時間內不掉電，以保持內存上的數據；或者可以使存儲模塊的運行 保持一定的時間，以便讓內存上的數據轉移到存儲單元上；2)電池單元可以保持一段時間 存儲模塊的正常運轉某些數據機房配備發電設備，發電設備的啟動需要數分鐘；當機房 掉電時，或者需要拔出維護時，電池單元可以保持一段時間存儲模塊的正常運轉，避免業務 的中斷。電池單元103中，電池的使用數量可以根據具體的供電需求進行選擇。
本實施例的存儲設備，通過在內部設置CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管 理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散 熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本；而且，在拔下某一存儲單元時，電池單元可 以繼續為CPU和其它存儲單元供電，因此CPU以及存儲單元中的數據不會掉電丟失。
在本發明存儲系統實施例中，該存儲系統可以包括存儲設備和主業務管理模塊， 所述存儲設備可以包括至少兩個存儲模塊，每個存儲模塊包括至少兩個存儲單元以及中 央處理單元，在每個存儲模塊中，所述至少兩個存儲單元，用於存儲數據；所述中央處理單 元，用於與對所述至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，主業務管理模塊， 與所述至少兩個存儲模塊分別連接，用於對所述至少兩個存儲模塊的讀寫處理進行統一的 控制管理。
本實施例的存儲系統，通過在每個存儲模塊的內部均設置對應的CPU對該存儲模
塊內部的存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局
部熱點，降低了對風扇的散熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本。 進一步地，每個存儲模塊還可以包括電池單元，用於為所述每個存儲模塊中的至
少兩個存儲單元以及中央處理單元提供備份電源。在拔下某一存儲單元時，電池單元可以
繼續為CPU和其它存儲單元供電，因此CPU以及存儲單元中的數據不會掉電丟失。
再進一步地，本實施例的存儲系統還可以包括 至少兩個電源模塊，用於為所述至少兩個存儲模塊統一提供供電電源； 至少兩個風扇模塊，用於為所述至少兩個存儲模塊中每個存儲模塊的中央處理單
元進行散熱處理。 本實施例的存儲系統，其基礎部分可以包括機框、背板、電源以及風扇等常用的部 件。本實施例可以包括至少兩個電源模塊和風扇模塊，這些部件具備很好的共用性。存儲 系統採用存儲模塊共用電源模塊和風扇模塊的方式，可達到提高使用效率，節約系統能耗 的目的。而且這些基礎部件的價值較低，還可以達到降低初始成本的目的。
更進一步地，本實施例的存儲系統還可以包括備業務管理模塊，與所述至少兩個 存儲模塊分別連接，用於為所述主業務管理模塊提供冗餘備份。需要說明的是，本實施例 的一個實現方式為主業務管理模塊和備業務管理模塊同時工作，從而使得主、備業務管理 模塊可以互為備份，其中一個業務管理模塊出現故障，均可以讓另一個業務管理模塊接管 工作；本實施例的另一個實現方式為僅使備業務管理模塊僅在主業務管理模塊出現故障 時，再接管主業務管理模塊進行工作。 而且，至少兩個存儲模塊還用於通過所述至少兩個存儲模塊與所述主業務管理模 塊之間的業務網絡進行數據交互處理，並通過所述主業務管理模塊與外部系統進行數據交 互處理。 圖6為本發明存儲系統一個實施例的結構示意圖，如圖6所示，本實施例的系統可 以設置上述圖4或5所示的存儲模塊10，而且可以設置主業務管理模塊11和備業務管理模 塊12，從而提供統一的對外管理接口和業務接口，各存儲模塊IO無對外的業務接口和管理 接口 ，僅通過存儲模塊10與主業務管理模塊11、備業務管理模塊12之間的業務網絡進行數 據交互處理，因此，存儲系統可實現各存儲模塊10，即數據抽屜之間的數據備份處理。主業 務管理模塊11或者備業務管理模塊12可以控制各個存儲模塊10將其中存儲的數據通過 各存儲模塊10與主業務管理模塊11之間的業務網絡或者備業務管理模塊12之間的業務 網絡傳送給其它存儲模塊10進行備份處理，從而可以提高數據存儲的安全性。在實際應用 過程中，業務網絡接口和管理網絡接口可以與存儲系統統一的主、備業務管理模塊相連。而 且，存儲模塊10還可以通過主業務管理模塊11、備業務管理模塊12與外部系統進行數據交互，通過主業務管理模塊11或者備業務管理模塊12統一控制存儲模塊10的讀寫操作。 由於採用了統一的業務管理模塊，與外部系統進行數據交互處理的業務網絡可採用廉價的 乙太網絡，也可採用FC/SAS/FCOE/INFINIBAND等，總線協議進行節點間互連；管理網絡可 採用乙太網絡，也可採用更廉價的IIC等總線方式；各節點間的連接以及各節點與統一業 務接口的連接採用數據交換的方式。4個電源模塊13可以為各個存儲模塊10統一提供電 源，電源模塊13的數量可以根據功率需要選擇。 本實施例的存儲系統，通過在每個存儲模塊的內部均設置對應的CPU對該存儲模 塊內部的存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，降低了 CPU資源的浪費，杜絕了局 部熱點，降低了對風扇的散熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本；電池單元可以繼 續為CPU和其它存儲單元供電，因此CPU以及存儲單元中的數據不會掉電丟失；通過採用存 儲模塊共用電源模塊和風扇模塊的方式，可達到提高使用效率，節約系統能耗的目的；通過 主業務管理模塊或者備業務管理模塊統一控制存儲模塊的讀寫操作，簡化了對存儲模塊的 業務管理和控制操作。 圖7為本發明數據處理方法一個實施例的流程圖，如圖7所示，本實施例的方法可 以包括 步驟701、存儲設備接收主業務管理模塊發送的數據讀寫請求，所述數據讀寫請求 中攜帶所述存儲設備中所需讀寫的存儲模塊的標識信息； 步驟702 、應用設置在所述存儲模塊內部的中央處理單元，對所述存儲模塊中的存 儲單元根據所述數據讀寫請求讀寫數據的操作進行控制。 本實施例的方法可以應用在圖6所示的存儲系統上。其實現原理與圖6所示的系 統的實現原理相同，此處不再贅述。 本實施例的方法，在對存儲模塊進行數據讀寫處理時，可以採用設置在每個存儲 模塊的內部的CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，降低 了CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散熱能力要求，從而降低了存儲系統 的製造成本。 在本發明數據處理方法另一個實施例中，當電源模塊掉電時，所述存儲模塊應用 設置在所述存儲模塊內部的電池單元為所述中央處理單元控制所述存儲單元進行讀寫處 理的操作提供備份電源。 本實施例以圖7所示方法實施例為基礎，在拔下某一存儲單元時，電池單元可以
繼續為CPU和其它存儲單元供電，因此CPU以及存儲單元中的數據不會掉電丟失。 進一步地，在本發明數據處理方法再一個實施例中，當所述主業務管理模塊出現
故障時，應用備業務管理模塊接管所述主業務管理模塊繼續工作，從而可以為主業務管理
模塊提供冗餘備份，保證存儲系統的正常工作。 最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替 換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和範圍。
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權利要求
一種存儲模塊，其特徵在於，包括至少兩個存儲單元，用於存儲數據；中央處理單元，用於對所述至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理。
2. 根據權利要求1所述的存儲模塊，其特徵在於，還包括電池單元，用於為所述至少兩個存儲單元以及中央處理單元提供備份電源。
3. —種存儲設備，其特徵在於，包括如權利要求1或2所述的存儲模塊。
4. 一種存儲系統，其特徵在於，包括至少兩個存儲模塊和主業務管理模塊，所述存儲 模塊包括至少兩個存儲單元以及中央處理單元；所述存儲單元，用於存儲數據；所述中央處理單元，用於與對所述至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理；所述主業務管理模塊，與所述至少兩個存儲模塊分別連接，用於對所述至少兩個存儲 模塊的讀寫處理進行統一的控制管理。
5. 根據權利要求4所述的存儲系統，其特徵在於，所述存儲模塊還包括 電池單元，用於為所述存儲模塊中的至少兩個存儲單元以及中央處理單元提供備份電源。
6. 根據權利要求4或5所述的存儲系統，其特徵在於，還包括至少兩個電源模塊，用於為所述至少兩個存儲模塊統一提供供電電源；至少兩個風扇模塊，用於為所述至少兩個存儲模塊中每個存儲模塊的中央處理單元進 行散熱處理。
7. 根據權利要求4或5所述的存儲系統，其特徵在於，還包括備業務管理模塊，與所述至少兩個存儲模塊分別連接，用於為所述主業務管理模塊提 供冗餘備份。
8. —種數據處理方法，其特徵在於，包括存儲設備接收主業務管理模塊發送的數據讀寫請求，所述數據讀寫請求中攜帶所述存 儲設備中所需讀寫的存儲模塊的標識信息；應用設置在所述存儲模塊內部的中央處理單元，對所述存儲模塊中的存儲單元根據所 述數據讀寫請求讀寫數據的操作進行控制。
9. 根據權利要求8所述的數據處理方法，其特徵在於，還包括當電源模塊掉電時，應用設置在所述存儲模塊內部的電池單元，為所述中央處理單元控制所述存儲單元進行讀寫處 理的操作提供備份電源。
全文摘要
本發明實施例提供一種存儲模塊、存儲設備、存儲系統以及數據處理方法。存儲模塊包括至少兩個存儲單元，用於存儲數據；中央處理單元，用於對至少兩個存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理。本發明實施例還提供了一種存儲設備、一種存儲系統以及一種數據處理方法。本發明實施例，通過在內部設置CPU對該存儲模塊內部的存儲單元進行管理控制操作和數據計算處理，降低了CPU資源的浪費，杜絕了局部熱點，降低了對風扇的散熱能力要求，從而降低了存儲系統的製造成本。
文檔編號G06F3/06GK101702114SQ20091022215
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者杜宇旻 申請人:成都市華為賽門鐵克科技有限公司