TWI578143B - 磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統與方法 - Google Patents

磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統與方法 Download PDF

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磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統與方法
本發明係關於一種磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統與方法，以便個別地控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。
一般而言，磁碟陣列(RAID)中的硬碟電源無法各別地控制。在個別硬碟發生異常狀況時，常常因無重置(reset)功能導致無法繼續讀寫磁碟陣列中的資料。
若能針對硬碟電源各別控制，其優點之一為可控制硬碟開啟的數量，進而有效改善儲存系統瞬間過大功率消耗。其優點之二為，當讓某一硬碟發生異常狀況時，可有效重新關開該硬碟電源，達到重置之功能。
因此，本發明所欲解決的技術問題為能個別地控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。
本發明所提供技術手段為藉由串列通用輸出入標準的信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)，以個別地控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。
在本案中，電源管理系統供一管理者所發出的指令而受管理，電源管理系統包含一擴展器(expander)以及一背板模組(backplane module)。擴展器(expander)輸出一串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)，該串列通用輸出入信號具有一時脈信號(S_clk)、一資料輸出信號(S_data_out)、一資料有效控制信號(S_load)，所述資料輸出信號共具有M個串列輸出信號可供使用，其中(M-N)個信號被用於控制每一個別硬碟的對應LED的開或關。背板模組分別與擴展器及多個硬碟(1-16)連結；其中，背板模組具有一可程式邏輯裝置(PLD)，該可程式邏輯裝置解碼所述資料輸出信號(S_data_out)中所剩餘的N個信號中的P個信號，且輸出信號以控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。
本發明利用SGPIO中的三根訊號，即能控制非常多顆硬碟的電源，除了上述優點之外，亦可減少龐大的訊號控制線。不但減化設計，且逹到功能擴充及減少成本的優勢。
關於本發明之其他具體實施例、優點與必要技術特徵可以藉由以下的發明詳述、各附屬項的細節及所附圖式得到進一步的瞭解。
於以下中，模組(module)是一個可執行特定功能的硬體/軟體指令集(instruction sets)的組合。
請參閱圖1，為本發明磁碟陣列(RAID)中的整體架構，此一架構中也包含本創作的個別硬碟的電源管理系統1，首先磁碟陣列系統包括RAID控制卡11、JBOD(合併成單一個非陣列式的磁碟)控制卡13、背板模組(backplane module)15、多個硬碟(1-16或-24)。通常JBOD控制卡13會包含一擴充器(expander IC) 131，此商用擴充器131一般具有24個埠(port)，一個埠由四支信號腳位(pin)構成。
RAID控制卡11的商用實施例為喬鼎公司所生產的Supertrak Ex 6Gb/s卡。JBOD控制卡13的商用實施例為喬鼎公司所生產的VessJBOD 1840硬碟擴充。JBOD控制卡13分別與背板模組15、RAID控制卡11連結，擴充器131與背板模組15藉由串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)連結，該串列通用輸出入信號具有一時脈信號(S_clk)、一資料輸出信號(S_data_out)、一資料有效控制信號(S_load)與一資料輸入信號(S_data_in)，所述資料輸出信號(S_data_out)共具有M個串列輸出信號可供使用，其中(M-N)個信號被用於控制每一個別硬碟的對應發光二極體(LED)的開或關，其中M等於72((3個信號/埠)*24埠)。當硬碟共有16顆時，點亮所有48顆LED須48個串列資料輸出信號(S_data_out)，亦即48個信號被用於控制每一個別硬碟的對應LED的開或關，此時剩下未用的串列資料輸出信號(S_data_out)個數N等於24(72-48=24)。
本創作的個別硬碟的電源管理系統1，供一管理者所發出的指令而受管理，電源管理系統1包含一擴展器(expander) 131以及一背板模組(backplane module) 15。擴展器(expander) 131輸出一串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)，該串列通用輸出入信號具有一時脈信號(S_clk)、一資料輸出信號(S_data_out)、一資料有效控制信號(S_load)，所述資料輸出信號共具有M個串列輸出信號可供使用，其中(M-N)個信號被用於控制每一個別硬碟的對應LED的開或關。背板模組15分別與擴展器131及多個硬碟(1-16)連結；其中，背板模組15具有一可程式邏輯裝置(PLD) 151，該可程式邏輯裝置151解碼所述資料輸出信號(S_data_out)中所剩餘的N個信號中的P個信號，且輸出信號159以控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。依所揭露實施例，M=72,N=24,P=8。圖1中信號153控制所有硬碟的藍色LED燈，信號155控制所有硬碟的紅色LED燈，信號157控制所有硬碟的綠色LED燈。其中，可程式邏輯裝置(PLD)為複雜式可程式邏輯裝置(complex PLD)下列表一即為串列信號的使用方式。
雖然共有24位元的未使用位元可供使用，本創作使用其中的八個位元以控制硬碟的電源。其中，四個信號作為命令之用，另外四個信號作為指定硬碟之用
命令信號包含無功能、全部硬碟的電源全開、全部硬碟的電源全關、單一硬碟電源導通、與單一硬碟電源斷開。其詳細如表二所示。
請參閱圖2配合圖1，本發明磁碟陣列中個別硬碟的電源管理方法之流程架構包含下列步驟：
(a)　一管理者所發出一電源管理指令，該電源管理指令經由RAID控制卡11傳給JBOD控制卡13；
(b)　因應所述電源管理指令，所述擴展器131解碼後藉由一串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)的資料輸出信號(S_data_out)中所剩餘未用的P個信號，以傳輸一電源管理命令給PLD(或CPLD) 151；
(b)　所述可程式邏輯裝置151解碼所述P個信號，而輸出信號159以控制磁碟陣列中個別硬碟的電源。
依所揭露實施例，M=72,N=24,P=8。圖1中信號153控制所有硬碟的藍色LED燈，信號155控制所有硬碟的紅色LED燈，信號157控制所有硬碟的綠色LED燈。其中，可程式邏輯裝置(PLD)為複雜式可程式邏輯裝置(complex PLD)。
其實施例的細節與摘要，如上面表一與表二所示。
由上述可知，本發明的特徵包括：
1.　極低成本即可增加磁碟陣列系統的硬碟電源管理功能。
2.　可因此而重置(reset)發生異常狀況的某硬碟。
3.　此編碼及解碼方法，適用於所有SGPIO的應用。
4.　減化設計的優點，如一般習知的方法，一顆硬碟需要一根訊號控制，若四十八顆硬碟，需要四十八根訊號線，其需要龐大的訊號線，何況更多的硬碟數。此發明只需原本使用的SGPIO訊號控制線，即可控制所需要的硬碟數的電源。
5.　可減少成本。多顆硬碟需要多根訊號控制，相互連接的連接器就需要更多，且電路板(Printed Circuit Board)需要更多的走線空間，越多層的PCB，成本越高。此發明因只需要三根訊號控制線，可輕易的連接磁碟陣列系統中的JBOD主板13到背板模組15。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
1．．．電源管理系統
131．．．擴展器
13．．．JBOD控制卡
15．．．背板模組
151．．．可程式邏輯裝置
153．．．藍色LED控制
11．．．RAID控制卡
155．．．紅色LED控制
157．．．綠色LED控制
159．．．信號
a,b,c．．．步驟
圖1　為本發明一磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統的整體架構。
圖2　為本發明一磁碟陣列中個別硬碟的電源管理方法之流程架構。
1．．．電源管理系統
131．．．擴展器
13．．．JBOD控制卡
15．．．背板模組
151．．．可程式邏輯裝置
153．．．藍色LED控制
11．．．RAID控制卡
155．．．紅色LED控制
157．．．綠色LED控制
159．．．信號

Claims (11)

  1. 一種磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，供一管理者所發出的指令而受管理，包含：一擴展器(expander)，其輸出一串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)，該串列通用輸出入信號具有一時脈信號(S_clk)、一資料輸出信號(S_data_out)、一資料有效控制信號(S_load)，所述資料輸出信號共具有M個串列輸出信號可供使用，其中(M-N)個信號被用於控制每一個別硬碟的對應發光二極體(LED)的開或關；以及一背板模組(backplane module)，分別與該擴展器及多個硬碟連結；其中，背板模組具有一可程式邏輯裝置(PLD)，該可程式邏輯裝置解碼所述資料輸出信號中所剩餘的N個信號中的P個信號，且輸出信號以控制磁碟陣列中個別硬碟的電源；其中，M、N、P為自然數，且M大於等於N，N大於等於P。
  2. 如請求項第1項所述之磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，M為72，N為24。
  3. 如請求項第1項所述之磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，其中，可程式邏輯裝置(PLD)為複雜式可程式邏輯裝置(complex PLD)。
  4. 如請求項第1項所述之磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，其中，P為8。
  5. 如請求項第4項所述之磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，其中，四個信號作為命令之用，另外四個信號作為指定硬碟之用。
  6. 如請求項第5項所述之磁碟陣列中個別硬碟的電源管理系統，命令信號包含無功能、全部硬碟的電源全開、全部硬碟的電源全關、單一 硬碟電源導通、與單一硬碟電源斷開。
  7. 一種於一電源管理系統中一磁碟陣列中個別硬碟的管理電源方法，電源管理系統包含一擴展器、分別與擴展器及多個硬碟連結的一背板模組，其中，背板模組具有一可程式邏輯裝置(PLD)，包含下列步驟：一管理者所發出一電源管理指令；因應所述電源管理指令，所述擴展器藉由一串列通用輸出入信號(Serial General Purpose Input Output,SGPIO)的資料輸出信號(S_data_out)中所剩餘未用的P個信號，以傳輸一電源管理命令；所述可程式邏輯裝置解碼所述P個信號，而輸出信號以控制磁碟陣列中個別硬碟的電源；其中，所述資料輸出信號共具有M個串列輸出信號可供使用，(M-N)個信號被用於控制每一個別硬碟的對應發光二極體(LED)的開或關，所述可程式邏輯裝置係解碼所述資料輸出信號中所剩餘的N個信號中的P個信號，M、N、P為自然數，且M大於等於N，N大於等於P。
  8. 如請求項第7項所述之管理電源方法，其中，可程式邏輯裝置(PLD)為複雜式可程式邏輯裝置(complex PLD)。
  9. 如請求項第7項所述之管理電源方法，其中，P為8。
  10. 如請求項第9項所述之管理電源方法，其中，四個信號作為命令之用，另外四個信號作為指定硬碟之用。
  11. 如請求項第10項所述之管理電源方法，其中命令信號包含無功能、全部硬碟的電源全開、全部硬碟的電源全關、單一硬碟電源導通、與單一硬碟電源斷開。
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