CN108256359B - 一种存储硬盘供电保护***及保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硬盘技术领域，提供一种存储硬盘供电保护***，包括电源模块、管理模块和若干个可控过流保护器件；电源模块用于通过可控过流保护器件为硬盘接口供电；可控过流保护器件用于当硬盘发生故障时，切断硬盘接口与电源模块之间的通路，当硬盘故障消除时，控制接通硬盘接口与电源模块之间的线路；管理模块，用于与可控过流保护器件、硬盘接口建立通讯连接，分别获取可控过流保护器件、硬盘接口的工作状态信息，控制可控过流保护器件控制硬盘接口与电源模块之间的线路通断，并对硬盘的运行状态进行显示，从而既能够为硬盘供电提供过流保护，又能够实现故障硬盘的在线更换，同时可对整个供电电路进行实时监控和管理。
Description
技术领域
本发明属于硬盘技术领域，尤其涉及一种存储硬盘供电保护***及保护方法。
背景技术
大数据时代的到来，让人们意识到数据的重要作用，而存储硬盘作为服务器中保存数据的核心部件，其安全可靠性变得至关重要。
目前，服务器存储模块中的硬盘供电电路实现方式主要分为如下两种方案。方案一主要由电源和存储硬盘模块两部分组成，如下述图1所示。其中电源部分主要起到电压调节和过流保护的作用，电源对外输出12V和5V电压为硬盘供电，并通过设置OCP参数在硬盘发生短路时能够及时切断电源，起到保护硬盘的作用。但这种实现方式存在一定的问题，例如当某一块硬盘发生短路故障时，电源的OCP模块将会切断电源输出，使得存储模块中的所有硬盘都会因为掉电而停止工作，这对于一些需要全天候提供服务的企业用户来说是不可接受的。
为了解决上述图1所示方案的技术问题，如图2所示，以图1所示的方案为基础在每一个硬盘供电电路中增加一次性保险丝，当某个硬盘发生短路故障时，其供电电路中的一次性保险丝将会熔断，从而切断故障硬盘的供电通路，而其他硬盘的供电电路不会受到影响。但该实现方式同样存在问题，当需要更换发生短路故障的硬盘时，首先需要将本机服务迁移至其他服务器，然后切断服务器电源更换存储背板上熔断掉的保险丝，这种实现方式降低了服务器的易用性，不利于后期维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能够为硬盘供电提供过流保护，又能够实现故障硬盘的在线更换，同时可对整个供电电路进行实时监控和管理的存储硬盘供电保护***。
本发明是这样实现的，一种存储硬盘供电保护***，包括电源模块、管理模块和若干个可控过流保护器件，所述可控过流保护器件分别与所述电源模块和管理模块连接，每一个所述可控过流保护器件连接一个硬盘接口；
所述电源模块，用于通过所述可控过流保护器件为所述硬盘接口供电；
所述可控过流保护器件，用于当所述硬盘发生故障时，切断所述硬盘接口与所述电源模块之间的通路，当所述硬盘故障消除时，控制接通所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
所述管理模块，用于与所述可控过流保护器件、硬盘接口建立通讯连接，分别获取所述可控过流保护器件、硬盘接口的工作状态信息，控制所述可控过流保护器件控制所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路通断，并对所述硬盘的运行状态进行显示。
作为一种改进的方案，所述可控过流保护器件设有管脚VIN、管脚EN、管脚VOUT和管脚PG；
所述管脚VIN用于与所述电源模块的管脚VOUT连接；
所述管脚EN为所述可控过流保护器件的使能信号端，当所述管脚EN的EN 信号为高电平时，所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路处于通路状态，当所述管脚EN的EN信号为低电平时，所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路处于断路状态；
所述管脚PG用于标识所述硬盘是否处于故障状态，当所述管脚PG信号为高电平时，所述硬盘处于正常工作状态，当所述管脚PG信号为低电平时，所述硬盘处于故障状态。
作为一种改进的方案，所述硬盘接口设有管脚Prsnt和管脚VIN，所述硬盘接口的管脚VIN与所述可控过流保护器件的管脚VOUT连接；
所述硬盘接口的管脚Prsnt用于标识硬盘的在线状态，当所述管脚Prsnt 处于高电平时，所述硬盘处于拔出状态，当所述管脚Prsnt处于低电平时，所述硬盘处于***在线状态。
作为一种改进的方案，所述管理模块包括基板管理控制器BMC和至少一个与所述BMC连接的I/O扩展芯片；
所述I/O扩展芯片分别与所述可控过流保护器件和硬盘接口连接。
作为一种改进的方案，所述I/O扩展芯片设有16个扩展管脚；
其中，从所述I/O扩展芯片的管脚0开始的连续三个管脚分别依次与所述可控过流保护器件的管脚EN、管脚PG和所述硬盘接口的管脚Prsnt连接。
作为一种改进的方案，所述I/O扩展芯片与所述硬盘接口之间存在一一对应的关系。
本发明的另一目的在于提供一种基于存储硬盘供电保护***的存储硬盘供电保护方法，所述方法包括下述步骤：
当有硬盘***硬盘接口后，管理模块接收所述硬盘接口的电平信号状态，并依据所述电平信号状态控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，并向所述管理模块反馈标识所述硬盘处于故障状态的电平信号；
当故障硬盘更换为正常硬盘时，所述管理模块向所述可控过流保护器件发送使能信号，控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路。
作为一种改进的方案，所述当有硬盘***硬盘接口后，管理模块接收所述硬盘接口的电平信号状态，并依据所述电平信号状态控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路的步骤具体包括下述步骤：
当有硬盘***到硬盘接口后，所述硬盘接口将所述管脚Prsnt的电平信号由高置低，并将低电平信号传递给I/O扩展芯片，所述I/O扩展芯片将所述管脚Prsnt对应的IO电平变化信息转换为I2C信号传输至基板管理控制器BMC，并在BMC的web界面中显示；
当所述基板管理控制器BMC接收到所述I2C信号后，判定硬盘在位，所述 I/O扩展芯片将所述可控过流保护器件的管脚EN的EN信号置高，所述可控过流保护器件接通所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，同时将所述可控过流保护器件的管脚PG的PG信号由低置高，并将所述管脚PG的PG信号由低置高的信息通过所述I/O扩展芯片传递给基板管理控制器BMC，所述基板管理控制器BMC指示电源通道已打开，硬盘供电正常。
作为一种改进的方案，所述当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，并向所述管理模块反馈标识所述硬盘处于故障状态的电平信号的步骤具体包括下述步骤：
当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
在断开线路的同时，将所述可控过流保器件的管脚PG的PG信号会由高置低，并通过I/O扩展芯片传递给基板管理控制器BMC；
基板管理控制器BMC侦测到PG信号由高置低后，判定所述硬盘发生故障，所述基板管理控制器BMC控制在web界面中显示硬盘故障的告警信息。
作为一种改进的方案，存储***上电初始化后，所述可控过流保护器件的 EN信号默认为低电平，表示电源通道关闭。
在本发明实施例中，存储硬盘供电保护***包括电源模块、管理模块和若干个可控过流保护器件；电源模块用于通过可控过流保护器件为硬盘接口供电；可控过流保护器件用于当硬盘发生故障时，切断硬盘接口与电源模块之间的通路，当硬盘故障消除时，控制接通硬盘接口与电源模块之间的线路；管理模块，用于与可控过流保护器件、硬盘接口建立通讯连接，分别获取可控过流保护器件、硬盘接口的工作状态信息，控制可控过流保护器件控制硬盘接口与电源模块之间的线路通断，并对硬盘的运行状态进行显示，从而既能够为硬盘供电提供过流保护，又能够实现故障硬盘的在线更换，同时可对整个供电电路进行实时监控和管理。
附图说明
图1和图2分别是现有技术提供的存储硬盘供电保护***的结构示意图；
图3是本发明提供的存储硬盘供电保护***的结构示意图；
图4是本发明提供的存储硬盘供电保护***的接线示意图；
图5是本发明提供的存储硬盘供电保护方法的实现流程图；
其中，1-电源模块，2-管理模块，3-可控过流保护器件，4-硬盘接口，5- 基板管理控制器BMC，6-I/O扩展芯片，7-下拉电阻Rocp。
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。
图3示出了本发明提供的存储硬盘供电保护***的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明相关的部分。
存储硬盘供电保护***包括电源模块1、管理模块2和若干个可控过流保护器件3，所述可控过流保护器件3分别与所述电源模块1和管理模块2连接，每一个所述可控过流保护器件3连接一个硬盘接口4；
所述电源模块1，用于通过所述可控过流保护器件3为所述硬盘接口4供电；
所述可控过流保护器件3，用于当所述硬盘发生故障时，切断所述硬盘接口 4与所述电源模块1之间的通路，当所述硬盘故障消除时，控制接通所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路；
所述管理模块2，用于与所述可控过流保护器件3、硬盘接口4建立通讯连接，分别获取所述可控过流保护器件3、硬盘接口4的工作状态信息，控制所述可控过流保护器件3控制所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路通断，并对所述硬盘的运行状态进行显示。
结合图4所示，可控过流保护器件3设有管脚VIN、管脚EN、管脚VOUT和管脚PG；
所述管脚VIN用于与所述电源模块1的管脚VOUT连接；
所述管脚EN为所述可控过流保护器件3的使能信号端，当所述管脚EN的 EN信号为高电平时，所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路处于通路状态，当所述管脚EN的EN信号为低电平时，所述硬盘接口4与所述电源模块1 之间的线路处于断路状态；
所述管脚PG用于标识所述硬盘是否处于故障状态，当所述管脚PG信号为高电平时，所述硬盘处于正常工作状态，当所述管脚PG信号为低电平时，所述硬盘处于故障状态。
在该实施例中，硬盘接口4设有管脚Prsnt和管脚VIN，所述硬盘接口4的管脚VIN与所述可控过流保护器件3的管脚VOUT连接；
所述硬盘接口4的管脚Prsnt用于标识硬盘的在线状态，当所述管脚Prsnt 处于高电平时，所述硬盘处于拔出状态，当所述管脚Prsnt处于低电平时，所述硬盘处于***在线状态。
在本发明实施例中，管理模块2包括基板管理控制器BMC 5和至少一个与所述BMC连接的I/O扩展芯片6；
所述I/O扩展芯片6分别与所述可控过流保护器件3和硬盘接口4连接。
其中，所述I/O扩展芯片6设有16个扩展管脚；
其中，从所述I/O扩展芯片6的管脚0开始的连续三个管脚分别依次与所述可控过流保护器件3的管脚EN、管脚PG和所述硬盘接口4的管脚Prsnt连接。
当然，上述给出的一个I/O扩展芯片6对应若干个硬盘接口4的情形(具体是五个硬盘接口4，I/O扩展芯片6总共有16个管脚，一个硬盘接口4需要配置三个管脚，因此，16个管脚可以对应五个硬盘接口4)，当然也可以采用如下方式：
即：I/O扩展芯片6与所述硬盘接口4之间存在一一对应的关系，即仅仅使用I/O扩展芯片6的其中三个管脚，其余管脚作为闲置状态。
在本发明实施例中，图4给出的一个I/O扩展芯片6对应多个硬盘接口4 的情形，在此不用以限制本发明。
在本发明实施例中，上述电源模块1将外部输入电压调节至12V和5V电压为硬盘供电，并且可通过设置电源模块1的OCP参数限制总电流输出；
在该实施例中，使用的电源模块1的型号为VT505，过流保护OCP大小可以通过调节图3中所示的下拉电阻Rocp 7的值来设置；
因此，当存储***扩展硬盘时，电源模块1只需更换Rocp电阻，即可对扩展后的***提供过流保护，从而提高了存储***的易用性。
在本发明实施例中，结合图4所示，可控过流保护器件3主要作用是在硬盘正常工作时提供导通通路为硬盘供电，当硬盘发生短路故障时，过流保护器件能够快速切断硬盘和电源之间的通路。
在该实施例中，选用NCP45520芯片作为单个硬盘供电的保护器件，该芯片不仅具有过流保护功能，并且还提供了EN和PG两个控制信号，提高了硬盘供电电路的可管理性；
其中，管脚VIN为电源输入，接收来自电源模块1调节后的输出电平；管脚VOUT为电源输出对硬盘进行供电；管脚VIN和管脚VOUT之间电源通道的开关由使能信号管脚EN来控制，当EN为高电平时，电源通道打开，当EN为低电平时，电源通道关闭；管脚PG用于指示电源通道是否打开，当电源通道打开时， PG为高电平，当电源通道关闭时，PG信号为低电平。
在本发明实施例中，管理模块2的主要功能是对硬盘供电电路进行实时监控和管理；
管理模块2主要由BMC芯片和多个I/O扩展芯片6组成，其中I/O扩展芯片6的型号为PCA9555芯片；基板管理控制器BMC 5为存储***的管理芯片，对外可提供多个I2C管理接口，并且在内部可实现web管理功能，PCA9555芯片为I2C接口IO扩展芯片，可扩展出16个IO接口；
在本发明中，PCA9555芯片的作用是将过流保护芯片的控制信号EN和PG以及HDD硬盘的在位信号Prsnt等IO信号转换为I2C信号传输给基板管理控制器 BMC 5进行管理；
一片PCA9555共扩展出16个IO接口，每个硬盘供电保护电路需要占用3 个IO，因此每个PCA9555芯片可挂接多达5块硬盘，当***中存在较多硬盘时，只需在BMC的I2C管理总线上增加PCA9555芯片的数量即可。
在本发明实施例中，在电源和每个硬盘中间增加可控过流保护器件3和管理模块2。当硬盘正常工作时，供电电流低于过流保护器件的阈值电流，过流保护器件处于导通状态为硬盘供电；当硬盘发生短路故障时，过流保护器件关断，从而切断电源和硬盘之间的供电通路，避免因短路电流过大而引起电源OCP保护进而导致所有硬盘停止工作的情况。同时过流保护器件会将硬盘短路故障发送给管理模块2，管理模块2将告警信息在web界面上显示以提示运维人员进行故障硬盘更换，待更换为正常硬盘后，只需在管理模块2的web界面对供电电路的过流保护器件进行重新使能，即可恢复对硬盘的正常供电，整个过程无需***关机，即可实现在线更换，且更换过程操作简便，提高了***的易用性。
图5示出了本发明提供的存储硬盘供电保护方法的实现流程图，其具体包括下述步骤：
在步骤S101中，当有硬盘***硬盘接口4后，管理模块2接收所述硬盘接口4的电平信号状态，并依据所述电平信号状态控制所述可控过流保护器件3 开启所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路。
在步骤S102中，当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件3断开所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路，并向所述管理模块2反馈标识所述硬盘处于故障状态的电平信号。
在步骤S103中，当故障硬盘更换为正常硬盘时，所述管理模块2向所述可控过流保护器件3发送使能信号，控制所述可控过流保护器件3开启所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路。
其中，上述步骤S101具体包括下述步骤：
(1)当有硬盘***到硬盘接口4后，所述硬盘接口4将所述管脚Prsnt的电平信号由高置低，并将低电平信号传递给I/O扩展芯片6，所述I/O扩展芯片6将所述管脚Prsnt对应的IO电平变化信息转换为I2C信号传输至基板管理控制器BMC 5，并在BMC的web界面中显示；
(2)当所述基板管理控制器BMC 5接收到所述I2C信号后，判定硬盘在位，所述I/O扩展芯片6将所述可控过流保护器件3的管脚EN的EN信号置高，所述可控过流保护器件3接通所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路，同时将所述可控过流保护器件3的管脚PG的PG信号由低置高，并将所述管脚PG 的PG信号由低置高的信息通过所述I/O扩展芯片6传递给基板管理控制器BMC 5，所述基板管理控制器BMC 5指示电源通道已打开，硬盘供电正常。
在该实施例中，上述步骤S102具体包括下述步骤：
当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件3断开所述硬盘接口4与所述电源模块1之间的线路；
在断开线路的同时，将所述可控过流保器件的管脚PG的PG信号会由高置低，并通过I/O扩展芯片6传递给基板管理控制器BMC 5；
基板管理控制器BMC 5侦测到PG信号由高置低后，判定所述硬盘发生故障，所述基板管理控制器BMC 5控制在web界面中显示硬盘故障的告警信息。
其中，存储***上电初始化后，所述可控过流保护器件3的EN信号默认为低电平，表示电源通道关闭。
在本发明实施例中，存储硬盘供电保护***包括电源模块1、管理模块2和若干个可控过流保护器件3；电源模块1用于通过可控过流保护器件3为硬盘接口4供电；可控过流保护器件3用于当硬盘发生故障时，切断硬盘接口4与电源模块1之间的通路，当硬盘故障消除时，控制接通硬盘接口4与电源模块1 之间的线路；管理模块2，用于与可控过流保护器件3、硬盘接口4建立通讯连接，分别获取可控过流保护器件3、硬盘接口4的工作状态信息，控制可控过流保护器件3控制硬盘接口4与电源模块1之间的线路通断，并对硬盘的运行状态进行显示，从而既能够为硬盘供电提供过流保护，又能够实现故障硬盘的在线更换，同时可对整个供电电路进行实时监控和管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种存储硬盘供电保护***，其特征在于，包括电源模块、管理模块和若干个可控过流保护器件，所述可控过流保护器件分别与所述电源模块和管理模块连接，每一个所述可控过流保护器件连接一个硬盘接口；
所述电源模块，用于通过所述可控过流保护器件为所述硬盘接口供电；
所述可控过流保护器件，用于当所述硬盘发生故障时，切断所述硬盘接口与所述电源模块之间的通路，当所述硬盘故障消除时，控制接通所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
所述管理模块，用于与所述可控过流保护器件、硬盘接口建立通讯连接，分别获取所述可控过流保护器件、硬盘接口的工作状态信息，控制所述可控过流保护器件控制所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路通断，并对所述硬盘的运行状态进行显示；
所述可控过流保护器件设有管脚VIN、管脚EN、管脚VOUT和管脚PG；
所述管脚VIN用于与所述电源模块的管脚VOUT连接；
所述管脚EN为所述可控过流保护器件的使能信号端，当所述管脚EN的EN信号为高电平时，所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路处于通路状态，当所述管脚EN的EN信号为低电平时，所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路处于断路状态；
所述管脚PG用于标识所述硬盘是否处于故障状态，当所述管脚PG信号为高电平时，所述硬盘处于正常工作状态，当所述管脚PG信号为低电平时，所述硬盘处于故障状态。
2.根据权利要求1所述的存储硬盘供电保护***，其特征在于，所述硬盘接口设有管脚Prsnt和管脚VIN，所述硬盘接口的管脚VIN与所述可控过流保护器件的管脚VOUT连接；
所述硬盘接口的管脚Prsnt用于标识硬盘的在线状态，当所述管脚Prsnt处于高电平时，所述硬盘处于拔出状态，当所述管脚Prsnt处于低电平时，所述硬盘处于***在线状态。
3.根据权利要求2所述的存储硬盘供电保护***，其特征在于，所述管理模块包括基板管理控制器BMC和至少一个与所述BMC连接的I/O扩展芯片；
所述I/O扩展芯片分别与所述可控过流保护器件和硬盘接口连接。
4.根据权利要求3所述的存储硬盘供电保护***，其特征在于，所述I/O扩展芯片设有16个扩展管脚；
其中，从所述I/O扩展芯片的管脚0开始的连续三个管脚分别依次与所述可控过流保护器件的管脚EN、管脚PG和所述硬盘接口的管脚Prsnt连接。
5.根据权利要求4所述的存储硬盘供电保护***，其特征在于，所述I/O扩展芯片与所述硬盘接口之间存在一一对应的关系。
6.一种基于权利要求1所述的存储硬盘供电保护***的存储硬盘供电保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
当有硬盘***硬盘接口后，管理模块接收所述硬盘接口的电平信号状态，并依据所述电平信号状态控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，并向所述管理模块反馈标识所述硬盘处于故障状态的电平信号；
当故障硬盘更换为正常硬盘时，所述管理模块向所述可控过流保护器件发送使能信号，控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路。
7.根据权利要求6所述的存储硬盘供电保护方法，其特征在于，所述当有硬盘***硬盘接口后，管理模块接收所述硬盘接口的电平信号状态，并依据所述电平信号状态控制所述可控过流保护器件开启所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路的步骤具体包括下述步骤：
当有硬盘***到硬盘接口后，所述硬盘接口将所述管脚Prsnt的电平信号由高置低，并将低电平信号传递给I/O扩展芯片，所述I/O扩展芯片将所述管脚Prsnt对应的IO电平变化信息转换为I2C信号传输至基板管理控制器BMC，并在BMC的web界面中显示；
当所述基板管理控制器BMC接收到所述I2C信号后，判定硬盘在位，所述I/O扩展芯片将所述可控过流保护器件的管脚EN的EN信号置高，所述可控过流保护器件接通所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，同时将所述可控过流保护器件的管脚PG的PG信号由低置高，并将所述管脚PG的PG信号由低置高的信息通过所述I/O扩展芯片传递给基板管理控制器BMC，所述基板管理控制器BMC指示电源通道已打开，硬盘供电正常。
8.根据权利要求7所述的存储硬盘供电保护方法，其特征在于，所述当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路，并向所述管理模块反馈标识所述硬盘处于故障状态的电平信号的步骤具体包括下述步骤：
当硬盘发生故障时，所述可控过流保护器件断开所述硬盘接口与所述电源模块之间的线路；
在断开线路的同时，将所述可控过流保器件的管脚PG的PG信号会由高置低，并通过I/O扩展芯片传递给基板管理控制器BMC；
基板管理控制器BMC侦测到PG信号由高置低后，判定所述硬盘发生故障，所述基板管理控制器BMC控制在web界面中显示硬盘故障的告警信息。
9.根据权利要求8所述的存储硬盘供电保护方法，其特征在于，存储***上电初始化后，所述可控过流保护器件的EN信号默认为低电平，表示电源通道关闭。
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