一种共享存储模块、服务器及系统的制作方法

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种共享存储模块、服务器及系统。

背景技术：

随着互联网行业的快速发展，海量数据正以前所未有的增长趋势冲击着服务器的存储架构。需要对服务器的存储资源进行重构，也就是将同一类的存储资源进行重聚，以便将重聚后的资源进行重新分配，以满足不同存储需求的主机。

然而，目前服务器的存储架构存储资源的配置模式固定僵化，主机仅能利用为其配置的存储设备进行数据存储，当主机需要更大的存储空间时，由于不同主机对应的存储设备不支持资源池化，导致该主机无法利用其它主机对应的存储设备，需要为该主机再配置存储设备，进而导致存储资源利用率以及业务处理效率较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供一种共享存储模块及系统，以实现更为合理配置高性能存储设备，提高存储资源利用率。

为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种共享存储模块，应用于整机柜服务器中，所述整机柜服务器连接至少两个主机，所述共享存储模块包括：存储资源管理单元、数据管理单元和存储资源池；

所述存储资源池，用于为所述主机提供存储空间，以存储所述主机发送的数据；所述存储资源池包括每个所述主机对应的存储设备；

所述存储资源管理单元，用于根据所述主机发送的存储需求，并根据所述存储需求以及所述存储设备的存储能力，从所述存储资源池中确定为所述主机提供存储服务的存储设备，并确定所述存储设备为所述主机提供存储服务时的起始地址；并将所述存储设备标识以及所述起始地址发送给所述数据管理单元；

所述数据管理单元，用于接收所述主机发送的所述数据，并根据所述存储设备标识以及所述起始地址将所述数据发送到所述存储设备为所述主机提供的存储空间。

在一种可能的实现方式中，所述数据管理单元包括：数据交换机和连接器；

所述数据交换机的上行接口与所述连接器的一端相连；所述数据交换机的下行接口与所述存储单元相连；所述连接器的另一端与所述主机相连；

所述数据交换机，用于通过所述上行接口以及所述连接器接收所述主机发送的所述数据；

所述数据交换机，还用于通过所述下行接口，根据所述存储空间的地址信息将所述数据发送到所述存储空间。

在一种可能的实现方式中，所述存储资源管理单元包括：管理控制器和处理器；

所述管理控制器，用于获取所述主机的存储需求以及所述主机标识，并将所述存储业务需求以及所述主机标识发送给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述存储需求从所述存资源池中确定为所述主机提供存储服务的存储设备，并确定所述存储设备为所述主机提供存储服务时的起始地址；并将所述主机标识、所述存储设备标识以及所述起始地址发送给所述数据交换机；

所述数据交换机，用于接收所述主机发送的所述数据，并根据所述主机标识、所述存储设备标识以及所述起始地址将所述数据发送到所述存储设备为所述主机提供存储空间。

在一种可能的实现方式中，所述存储资源管理单元还包括：信息交换机；

所述信息交换机的上行接口与所述处理器相连；所述信息交换机的第一下行接口与所述数据交换机相连；

所述信息交换机，用于将所述处理器确定的所述存储设备的标识以及所述起始地址发送给所述数据交换机。

在一种可能的实现方式中，所述数据管理单元包括至少三个连接器，其中，第一连接器的一端与所述主机相连；另一端与所述数据交换机相连；第二连接器的一端与所述信息交换机的第二下行接口相连；另一端与另一所述共享存储模块相连；第三连接器的一端与所述数据交换机相连，另一端与所述另一所述共享存储模块相连；

所述信息交换机，还用于将所述处理器发送的级联信息发送给所述第二连接器；所述级联信息用于指示另一所述共享存储模块进行级联的信息；

所述第二连接器，用于将所述级联信息发送给另一所述共享存储模块，以使得另一所述共享存储模块根据所述级联信息实现共享存储模块的级联；

所述第三连接器，用于将所述数据交换机所接收的所述主机的数据发送给另一所述共享存储模块进行存储。

在一种可能的实现方式中，电源板，用于为所述管理控制器以及所述处理器提供电源；

风扇板，用于对所述管理控制器以及所述处理器进行散热；

输入/输出端口板，用于集成所述连接器。

在一种可能的实现方式中，所述存储设备采用rssd固态硬盘、nf1固态硬盘或m.2固态硬盘。

在一种可能的实现方式中，所述共享存储模块的尺寸为1u。

第二方面，本申请实施例还提供一种整机柜服务器，所述整机柜服务器包括：第一方面所述的共享存储模块，还包括：电源适配器；

所述电源适配器，用于为所述整机柜服务器提供电源。

第三方面，本申请实施例还提供一种共享存储系统，所述系统包括：第二方面所述的整机柜服务器，还包括：至少一个主机；

所述整机柜服务器，用于为所述主机提供数据存储服务。

由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例提供了一种共享存储模块，该共享存储模块可以应用于整机柜服务器中，该整机柜服务器可以连接至少两个个主机，即至少可以为两个个主机提供数据存储服务，其中，共享存储模块包括存储资源池，该存储资源池包括每个主机对应的存储设备，以便存储资源管理单元可以根据主机的存储需求从该存储资源池中动态地为主机分配存储设备，再由数据管理单元将主机所发送的数据存储到对应的存储空间，可见，本申请实施例中，共享存储模块的存储资源池可以为多个主机提供存储服务，提高存储资源的利用率，同时提高业务处理效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的示例性应用场景框架图；

图2为本申请实施例提供的一种共享存储模块结构图；

图3为本申请实施例提供的另一种共享存储模块结构图；

图4为本申请实施例提供的一种共享存储模块硬件结构图；

图5为本申请实施例提供的一种可灵活配置的高性能存储器示意图；

图6为本申请实施例提供的一种共享存储模块级联结构图；

图7为本申请实施例提供的一种共享存储模块链路级联管理架构图；

图8为本申请实施例提供的一种共享存储架构图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

发明人在传统的存储架构研究中发现，传统的服务器存储架构中存储资源的配置模式僵化，导致存储资源利用率较低。而且，对于刚兴起的高性能存储设备，例如(r-solidstatedrives，rssd)固态硬盘、nf1固态硬盘以及m.2固态硬盘，传统的存储架构并不适用高性能存储设备，进而影响高性能存储设备发挥其高吞吐量、低延迟等存储性能。

基于此，本申请实施例提供了一种共享存储模块，该共享存储模块可以应用于整机柜服务器中，该整机柜服务器连接至少两个主机，该共享存储模块中存储资源池包括每个主机对应的存储设备，可以为主机提供存储空间，对于任意一个主机来讲，当主机需要进行数据存储时，存储资源管理单元根据主机存储需求从存储资源池中为主机分配存储设备，并将该存储设备标识以及起始地址信息发送给数据管理单元，由数据管理单元根据存储空间的起始地址信息将接收的主机发送的数据存储到相应的存储空间，当两个主机均存在数据存储业务时，存储资源管理单元可以分别根据每个主机的需求进行存储空间的分配，从而使得存储资源池可以为多个主机提供存储服务，避免了现有技术中存储资源分配固定，不支持多个主机的问题，提高存储资源的利用率，同时提高业务处理效率。

参见图1，该图为本申请实施例提供的示例性场景应用框图，本申请实施提供的共享存储模块可以安装于服务器30中，当终端10和终端20存在数据存储需求时，向服务器30发送存储请求，并将各个终端发送的存储请求发送给共享存储模块的存储资源管理单元，由该存储资源管理单元为每个主机从存储池中分配存储设备，以保证每个主机数据存储完成。

本领域技术人员可以理解，图1所示的框架示意图仅是本申请的实施方式可以在其中得以实现的一个示例。本申请实施方式的适用范围不受到该框架任何方面的限制。

需要注意的是，本申请实施例中的终端10和终端20可以是现有的、正在研发的或将来研发的、能够通过任何形式的有线和/或无线连接(例如，wi-fi、lan、蜂窝、同轴电缆等)实现与服务器30交互的任何用户设备，包括但不限于：现有的、正在研发的或将来研发的智能手机、非智能手机、平板电脑、膝上型个人计算机、桌面型个人计算机、小型计算机、中型计算机、大型计算机等。还需要注意的是，本申请实施例中服务器20可以是现有的、正在研发的或将来研发的、能够向用户提供数据存储应用服务的设备的一个示例。本申请的实施方式在此方面不受任何限制。

为便于理解本申请提供的技术方案，下面将结合附图对本申请提供的共享存储模块进行说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种共享存储模块结构图，如图2所示，该模块可以包括：存储资源管理单元201、数据管理单元301和存储资源池401。

存储资源池401，用于为主机提供存储空间，以存储主机发送的数据；该存储资源池包括每个所述主机对应的存储设备。

本实施例中，存储资源池401可以包括rssd固态硬盘、nf1固态硬盘以及m.2固态硬盘等多个不同形态的高性能存储设备，在具体实现时，一个共享存储模块可以仅包括一种形态的高性能存储设备，也就是，存储资源池401通常仅包括rssd固态硬盘、nf1固态硬盘以及m.2固态硬盘中的一种，但不同形态的高性能存设备之间可以灵活替换，从而可以提高模块的利用率。

存储资源管理单元201，用于根据主机的存储需求，并根据存储需求以及存储设备的存储能力，从存储资源池中确定为主机提供存储服务的存储设备，并确定存储设备为主机提供存储服务时的起始地址；并将存储设备标识以及起始地址发送给数据管理单元301。

本实施例中，当主机需要进行数据存储时，可以向整机柜服务器发送存储请求，由存储资源管理单元201，根据存储请求中存储需求，即存储所需空间大小，从存储资源池中确定为主机提供存储服务的存储设备，并确定该存储设备可以为主机提供存储空间的起始地址，然后，将确定的存储设备标识以及起始地址发送给数据管理单元。

在实际应用中，当多个主机同时存储数据存储业务时，存储资源管理单元可以根据每个主机的存储业务需求分别为每个主机确定存储设备，从而使得每个主机均可以实现数据的存储。

另外，存储资源管理单元201，还用于当主机释放所分配的存储空间时，标记该存储空间为可用，以便当其他主机需要进行数据存储时，该存储资源管理单元201可以继续为其他主机提供存储空间，提高存储资源的利用率。

数据管理单元301，用于接收主机发送的数据，并根据存储设备标识以及起始地址将数据发送到存储空间。

本实施例中，当数据管理单元接收到主机发送的数据时，根据存储资源管理单元为该主机分配到存储空间，将接收的数据发送到对应的存储空间，完成数据存储服务。

在具体实现时，为提供整机柜服务器的存储性能，共享存储模块可以以1u节点形态实现，从而使得整机柜服务器可以对应多个共享存储模块，提高共享存储模块的集成密度。其中，u是unit的缩略语，是一种表示服务器外部尺寸的单位，1u＝4.445cm。

通过上述实施例可知，该共享存储模块可以应用于整机柜服务器中，该整机柜服务器连接至少两个主机，该共享存储模块中存储资源池可以为主机提供存储空间，对于任意一个主机来讲，当主机需要进行数据存储时，存储资源管理单元根据主机存储业务需求从存储资源池中确定为主机分配相应的存储空间，并将该存储空间的地址信息发送给数据管理单元，由数据管理单元根据存储空间的地址信息将接收的主机发送的数据存储到相应的存储空间，当两个主机均存在数据存储业务时，存储资源管理单元可以分别根据每个主机的需求确定可以为该主机提供存储服务的存储设备，从而使得存储资源池的每个存储设备可以为多个主机提供存储服务，避免了现有技术中存储资源分配固定，不支持多个主机的问题，提高存储资源的利用率，同时提高业务处理效率。

为便于理解该共享存储模块的具体组成，下面将结合附图详细说明共享存储模块的功能。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种共享存储模块组成结构图，如图3所示，可以包括：存储资源管理单元201、数据管理单元301和存储资源池401

所述数据管理单元301包括：数据交换机3011和连接器3012。

数据交换机3011的上行接口与连接器3012的一端相连；数据交换机3011的下行接口与存储资源池401相连；连接器3012的另一端与主机相连。

数据交换机3011，用于通过上行接口以及连接器3012接收主机发送的所述数据。

数据交换机3012，还用于通过下行接口，根据存储空间的地址信息将数据发送到存储空间。

在具体实现时，数据交换机3011可以利用96lanpcie交换机进行实现，连接器3012可以利用(mini-serialattachedscsihighdensity，minisashd)进行实现，利用96lanpcie交换机组成的数据交换机包括2个pciex16的数据上行接口和pciex48的数据下行接口，其中，数据下行接口可以接入12个pciex4的rssd，2个pciex16的数据上行接口可以通过minisashd接入2个主机，2个主机可以共享12个rssd，提高资源利用率。

在实际应用中，为提高整机柜服务器的集成度以及存储性能，数据交换机3011可以2个利用96lanpcie交换机进行实现，利用2个96lanpcie交换机组成的数据交换机包括4个pciex16的数据上行接口和pciex96的数据下行接口，其中，数据下行接口可以接入24个pciex4的rssd，4个pciex16的数据上行接口可以通过minisashd接入4个主机，4个主机可以共享24个rssd，提高资源利用率。

存储资源管理单元201，包括：管理控制器2011和处理器2012。

管理控制器2011，用于获取主机的存储需求以及主机标识，并将存储业务需求以及主机标识发送给处理器2012。

处理器2012，用于根据存储需求从存资源池中确定为主机提供存储服务的存储设备，并确定存储设备为主机提供存储服务时的起始地址；并将主机标识、存储设备标识以及起始地址发送给数据交换机；

数据交换机3012，用于接收主机发送的所述数据，并根据所述主机标识、所述存储设备标识以及所述起始地址将数据发送到所述存储设备为所述主机分配的存储空间。

本实施例中，管理控制器用于接收主机发送的存储请求，并从存储请求中获取主机的存储业务需求以及该主机的标识，并将上述信息发给处理器，由处理器根据存储业务需求从存储资源池中为该主机分配存储设备，并将分配的存储设备的信息以及该主机的标识发送给数据交换机，由数据交换机建立主机标识与存储设备对应关系，当数据交换机接收该主机发送的数据时，根据该主机标识以及对应关系查找到对应的存储空间，进而完成数据的存储。

在具体实现时，管理控制器可以使用执行伺服器远端管理控制器(baseboardmanagementcontroller，bmc)进行实现，通过bmc实现整个共享存储模块的存储资源的管理；处理器可以使用微型处理器(mini-cpu，mcpu)实现对存储资源的分配以及对数据交换机的管理。

另外，存储资源管理单元201还包括：信息交换机2013，该信息交换机2013的上行接口与处理器2012相连；信息交换机2013的第一下行接口与数据交换机3012相连。

信息交换机2013，用于将处理器2012确定的所述存储设备的标识以及所述起始地址发送述数据交换机3012。

本实施例中，信息交换机位于处理器与数据交换机之间，用于传输处理器为主机分配的存储空间信息。在具体实现时，该信息交换机可以使用小型的pcie交换机实现。

在实际应用中，为使得整机柜服务器可以为多个主机提供更好的存储服务，提高存储性能，还可以将一个共享存储模块的接口级联到另一个相同的共享存储模块，实现多个共享存储模块的级联，扩展共享存储模块的数量。

为实现上述级联，数据管理单元包括至少三个连接器，其中，第一连接器的一端与主机相连；另一端与数据交换机相连；第二连接器的一端与信息交换机的第二下行接口相连；另一端与另一共享存储模块相连；第三连接器的一端与数据交换机相连，另一端与另一所述共享存储模块相连。

信息交换机，还用于将处理器发送的级联信息发送给第二连接器；其中，级联信息用于指示另一共享存储模块进行级联的信息。

第二连接器，用于将级联信息发送给另一共享存储模块，以使得另一共享存储模块根据级联信息实现共享存储模块的级联。

第三连接器，用于将数据交换机所接收的主机的数据发送给另一共享存储模块进行存储。

在实际应用时，在共享存储模块级联时，第一个共享存储模块的管理控制器实现多个级联共享存储模块的链路管理，根据主机的需求进行链路的动态切换，同时，由第一个共享存储模块的处理器进行多个级联共享存储模块存储资源的分配。

在一种可能的实现方式中，共享存储模块还可以包括：电源板、风扇板以及输入/输出端口板，其中，电源板，用于为所述管理控制器以及所述处理器提供电源；风扇板，用于对所述管理控制器以及所述处理器进行散热；输入/输出端口板，用于集成所述连接器。

为便于理解本申请的具体实现，下面将结合附图以具体的硬件实现为例进行说明。

参见图4，该图为共享存储模块包括：电源板(powerdistributionboard，pdb)、风扇板fanboard、输入/输出板pcieioportboard以及交换板pcieswitchboard。

pcieswitchboard的bmc通过电源板连接到电源模块(powersupplyunit，psu)，实现电源状态监控功能，同时对电源板进行过流、过压电路设计，提高节点模块系统可靠性，在具体实现时，电源板pdb可以连接两个电源模块psu。通过风扇板fanboard可以支持6个风扇fan，实现风扇状态检测和转速控制功能。该共享存储模块通过2个96lanpcieswitch芯片构建高性能共享存储模块的数据交换单元；通过mcpu实现pcieswitch的管理；通过bmc实现整个共享模块的管理功能。该共享存储节点模块以1u节点的形态实现，可应用到整机柜服务器，提高共享存储模块的集成密度。

参见图5，该图为可灵活配置的高性能存储器示意图，如图5所示，24个rssd模块，可根据客户需求灵活配置，替换为nf1模块或m.2模块；通过将rssd连接器connector替换为nf1连接器connector的方式实现nf1模块与rssd模块的灵活选配；共用rssdconn和rssd机构尺寸，增加一个4*m.2板，通过1个12lanpcieswitch芯片实现rssdpciex4扩展为4个pciex2，每个pciex2连接到1块m.2，实现m.2模块与rssd模块的灵活选配。通过该24个rssd、24个nf1、96个m.2的可替换方案，实现三种高性能存储器在该共享存储模块下根据需求灵活选配，提高模块化复用率。

参见图6，该图为共享存储模块级联结构图，第一共享存储模块的2个数据上行接口(pciex16)连接到主机host，另2个数据接口(pciex16)连接第二共享存储模块，实现多个共享存储模块的存储资源池级联，扩展更多数量的高性能共享存储模块。

参见图7，该图为共享存储模块链路级联管理架构示意图，第一共享存储模块通过mcpu实现整个级联的共享存储模块的管理，mcpu的pciex1管理信号通过pcieswitch-1芯片连接到对外管理接口minisashd和2个pcie数据交换(96lanpcieswitch)，通过bmc芯片实现上行管理通道为1和2的动态选择。当共享存储模块为被级联模块时，bmc将管理链路切换到通道1，保持1个mcpu进行2个存储资源数据交换单元的管理，实现管理链路的级联。

参见图8，该图为本申请实施例提供的共享存储结构示意图，共享存储节点模块通过2个96lanpcieswitch芯片构建高性能共享存储模块的数据交换单元，包含4个pciex16的数据上行接口和pciex96的数据下行接口。数据下行接口可接入24个pciex4的rssd。4个数据上行接口可选择接入4个主机，4个主机通过2个pex9797实现24个rssd的存储共享，形成共享存储资源池节点模块，提高资源利用率。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。