一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法及装置与流程

本发明涉及硬盘背板技术领域，特别是涉及一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法及装置。

背景技术：

随着存储市场的不断发展，对数据存储的需求不断增加，对于服务器支持硬盘的容量、数量以及传输属于要求越来越高，对于硬盘背板的要求也越来越多。

当前多模式的硬盘背板只能支持x4位宽的nvme硬盘，如图1所示，硬盘背板支持4个x8高速接口(例如slimlinex8高速连接器接口)，对接cpu的nvme硬盘模式，或者对接raid卡的nvme硬盘模式，高速接口为每个2.5寸nvme硬盘提供x4的pcie接口，在cpu的对接nvme硬盘情况下，硬盘背板上设置有单独的vpp连接器，将各个cpu的vpp控制信号送入至硬盘背板的cpld，并且每个x8高速连接器提供一组vppaddress送至cpld用于指示连接器接口中传输的pcie是来自于主板中的对应的cpu的以及对应的vpp总线，从而通过cpu的vpp总线在cpld中解析出硬盘的点灯等控制信号，为每块硬盘提供点灯等功能。

如图2所示，在对接raid卡的nvme硬盘场景下，每个x8高速连接器提供两组i2c送至背板cpld，raid卡通过此i2c在cpld中解析为硬盘的点灯等控制信号，为每块硬盘提供点灯等功能。

故现在目前对接nvme的硬盘情况下不能支持x1位宽和x2位宽的nvme硬盘，对接任何不同宽度nvme硬盘模式都不能很好地平滑支持，并且无法实现不同位宽nvme硬盘的兼容设计。

技术实现要素：

本发明主要解决是多模式硬盘背板只支持x4位宽的nvme硬盘不支持x1位宽和x2位宽的nvme硬盘，且无法实现不同位宽nvme硬盘的兼容设计的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法，包括以下步骤：

对所述硬盘背板的线缆连接器接口进行封装兼容；

将硬盘的参考时钟设置为所述硬盘背板中的板内时钟；

设计不同宽度的硬盘的线缆，通过所述线缆对接控制器；

设置拨码开关，将所述拨码开关与cpld连接，所述cpld通过所述拨码开关识别工作模式，并根据所述工作模式进行点灯处理。

优选的，所述硬盘为nvme硬盘。

所述线缆包括：第一宽度的nvme硬盘的线缆、第二宽度的nvme硬盘的线缆和第三宽度的nvme硬盘的线缆；

所述线缆连接器接口为nvme接口，且所述nvme接口的宽度为第四宽度。

优选的，所述通过所述线缆对接控制器的步骤进一步包括：

当使用第一宽度的nvme硬盘的所述线缆对接控制器时，将控制板上的第四宽度的nvme接口通过第一宽度的所述nvme硬盘的线缆连接所述硬盘背板上的四个第四宽度的所述nvme接口；

将pcie信号发送至所述硬盘背板中第一宽度的nvme硬盘，并驱动第一宽度的所述nvme硬盘。

优选的，所述通过所述线缆对接控制器的步骤进一步还包括：

当使用第二宽度的所述nvme硬盘的线缆对接控制器时，将所述控制板上的第四宽度的nvme接口通过第二宽度的所述nvme硬盘的线缆连接所述硬盘背板上的两个第四宽度的nvme接口；

将pcie信号发送至所述硬盘背板中第二宽度的nvme硬盘，并驱动第二宽度的所述nvme硬盘。

优选的，所述工作模式包括第三宽度的nvme硬盘的工作模式、第二宽度的nvme硬盘的工作模式和第一宽度的nvme硬盘的工作模式；

当所述工作模式为第三宽度的nvme硬盘的工作模式时，所述控制端将信号输入至所述cpld，所述信号与至少一个第三宽度的nvme硬盘对应；

所述cpld解析所述信号并控制对应的所述nvme硬盘进行点灯处理。

优选的，当所述工作模式为第二宽度的nvme硬盘的工作模式时，所述控制端将信号输入至所述cpld，所述信号与至少两个第二宽度的nvme硬盘对应；

所述cpld解析所述信号并控制对应的所述nvme硬盘进行点灯处理。

优选的，当所述工作模式为第一宽度的nvme硬盘的工作模式时，所述控制端将信号输入至所述cpld，所述信号与至少四个第二宽度的nvme硬盘对应；

所述cpld解析所述信号并控制对应的所述nvme硬盘进行点灯处理。

优选的，所述控制板包括主板和raid板；所述控制端包括cpu和raid；所述信号包括vpp信号和i2c信号；

所述cpu通过vpp控制器输入vpp信号至所述cpld；所述raid输入i2c信号至所述cpld。

本发明还提供一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接装置，包括：硬盘背板和控制板；

所述硬盘背板设有cpld、硬盘连接器接口、硬盘背板线缆连接器接口、拨码开关和nvme硬盘；所述拨码开关与所述cpld连接；所述cpld与若干所述硬盘连接；所述硬盘连接器接口与所述nvme硬盘连接；

所述控制板设有控制端和高速接口；所述控制端分别与所述cpld连接和所述高速接口连接；

所述硬盘背板线缆连接器接口通过nvme硬盘线缆连接到所述控制板的高速接口。

作为本发明所述的一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接装置的进一步改进，所述控制板包括主板和raid板；

所述nvme硬盘线缆包括第一宽度的nvme硬盘线缆、第二宽度的nvme硬盘线缆和第三宽度的nvme硬盘线缆；

所述控制端包括cpu和raid；所述cpu设在所述主板上，所述raid设在所述raid板上；

当所述控制端为cpu时，所述cpu通过vpp连接器与所述cpld连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法，可以实现通过使用板内时钟、设置不同宽度的nvme硬盘的线缆以及控制线路，解决当前多模式硬盘背板只支持x4nvme不支持x2、x1nvme的问题，以便支持多种降成本nvme硬盘规格，以及nvme单组raid支持更多硬盘，减少硬盘背板的规格数量，提升整个系统的竞争力；

2、本发明所述的一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接系统，可以实现在背板内使用板内时钟解决不同位宽的硬盘切换后的硬盘参考时钟来源问题，使用x4、x2、x1专用线缆解决nvme硬盘与cpu或者raid卡的端口之间的拓扑切换问题，使用拨码开关以及相应的cpld程序识别背板的工作模式从而准确访问x4、x2、x1nvme硬盘，从而进行x4、x2、x1nvme硬盘的点灯处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1现有技术中硬盘背板连接主板结构示意图；

图2现有技术中硬盘背板连接raid板结构示意图；

图3是本发明实施例1所述的一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法示意图；

图4是本发明实施例2所述的一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接装置架构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明的描述中

cpu(centralprocessingunit)是中央处理器。

nvmexpress(non-volatilememoryexpress)用于pciexpress附加存储的寄存器接口和命令集，以及适用于多种操作系统的行业标准软件。

raid(redundantarraysofindependentdisks)是冗余磁盘阵列。

ssd(solidstatedisk)是固态硬盘。

u.2硬盘(即nvme2.5寸ssd，采用sff8639接口)对接raid卡是一种新引入的技术，当前市场上的u.2硬盘主要是x4的pcie3.0接口，一张x8raid卡只支持2张x4nvme组raid；在未来pcie3.0升级到pcie4.0、pcie5.0、pcie6.0后，nvme硬盘带宽会进一步提高，出于降成本的考虑，可能会出现x2接口或者x1接口的nvme硬盘。

sata(serialata接口)一种主板和存储设备之间的数据传输。

sas(serialattachedscsi)一种电脑数据传输接口。

i/o输入/输出(input/output)，分为io设备和io接口两个部分。

sgpio是把通用目的i/o信号来串行化的一种方法。

cpld(complexprogrammablelogicdevice)是复杂可编程逻辑器。

pch(platformcontrollerhub)是intel公司的集成南桥。

vpp(virtualpinport)是intelcpu专用的nvme管理总线(物理形态类似i2c)。

sl线缆为sl单位股型水冷电缆。

需要说明的是，在本发明的描述中，第一宽度为x1宽度；第二宽度为x2宽度；

第三宽度为x4宽度；第四宽度为x8宽度。

实施例1

本发明实施例提供一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接方法，如图3所示，包括以下步骤：

s100，设置硬盘背板中硬盘背板线缆连接器接口和硬盘连接器接口；对硬盘背板线缆连接器接口进行封装兼容；

硬盘连接器接口的数量为八个，可以支持x1宽度的sata/sas硬盘，或者x4宽度的nvme硬盘、x2宽度的nvme硬盘和x1宽度的nvme硬盘，

对目前硬盘背板线缆连接器接口进行封装兼容，使得硬盘背板线缆连接器接口可以支持x1宽度和x2宽度nvme硬盘的线缆，并且在对接cpu或者raid时可以进行多种模式的兼容；硬盘背板线缆连接器接口为高速接口；

高速接口包括两个x4宽度的高速sata/sas接口和四个x8宽度的高速nvme接口；

例如两个slimlinex4高速连接器接口和四个slimlinex8高速连接器接口；

两个x4宽度的高速sata/sas接口支持多种sata/sas硬盘模式，具体包括8张sata/sas硬盘对接cpupch的sata/sas硬盘模式，或者对接raid/sas卡的sata/sas硬盘模式；

四个x8宽度的高速nvme接口支持多种nvme硬盘模式，具体包括对接cpu的nvme硬盘模式，或者对接raid卡的nvme硬盘模式；

硬盘背板上的cpld，用于硬盘控制信号的处理，与cpu/pch/raid/硬盘/bmc等相连。

s200，改变nvme接口的实现方式，将nvme硬盘的参考时钟使用硬盘背板中的板内时钟，与现有技术相比当来自于cpu或raid卡，cpu、raid卡、nvme硬盘需要工作时，不再需要在参考时钟不同源的模式，其中不同源的模式通过更改cpu、raid卡、nvme硬盘的配置即可实现cpu、raid卡和nvme硬盘的不同源的模式；解决了原有同源模式中，x4、x2、x1的宽度的硬盘切换时，参考时钟无法同时切换的问题；

s300，设计不同的宽度的nvme硬盘的专用线缆，具体包括x4宽度的nvme硬盘的专用线缆、x2宽度的nvme硬盘的专用线缆和x1宽度的nvme硬盘的专用线缆；

通过不同宽度的nvme硬盘的专用线缆对接控制板上的控制器，控制板包括主板或者raid板；控制器包括cpu或者raid；

cpu设在主板上，raid设在raid板上；

当x1宽度的nvme硬盘对接cpu时，将主板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x1宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的四个x8宽度的高速nvme接口，将主板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中8个x1宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中8个x1宽度的nvme硬盘；

当x2宽度的nvme硬盘对接cpu时，将主板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x2宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的两个x8宽度的高速nvme接口，将主板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中4个x2宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中4个x2宽度的nvme硬盘；

当x4宽度的nvme硬盘对接cpu时，将主板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x4宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的一个x8宽度的高速nvme接口，将主板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中2个x4宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中2个x4宽度的nvme硬盘；

s400，增加拨码开关并与cpld连接；将拨码开关与硬盘背板中cpld连接，所述cpld通过所述拨码开关识别工作模式，并根据工作模式进行点灯处理，拨码开关用于指示硬盘背板以及连接cpu的是在x4宽度的nvme硬盘的工作模式下还是在x2宽度的nvme硬盘的工作模式下，或者是在x1宽度的nvme硬盘的工作模式下；

cpld根据拨码开关的指示进行识别硬板背板连接的cpu的工作模式，

当cpu在x4宽度的nvme硬盘的工作模式下时，主板上的cpu通过vpp连接器将cpu的vpp地址信号输入至硬盘背板的cpld，其中vpp地址信号为主板上一组x8pcie的vpp地址信号，该地址信号与2个x4宽度的nvme硬盘对应，cpu可以使用该vpp地址信号对应的vpp命令访问控制到对应的2个x4宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的vpp命令并且对这两个x2宽度的nvme硬盘做点灯处理；

当cpu在x2宽度的nvme硬盘的工作模式下时，主板上的cpu通过vpp连接器将cpu的vpp地址信号输入至硬盘背板的cpld，该地址信号与4个x2宽度的nvme硬盘对应，cpu可使用该vpp地址信号对应的vpp命令访问控制到对应的4个x2宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的vpp命令并对这四个x2宽度的nvme硬盘做点灯处理；

当cpu在x1宽度的nvme硬盘的工作模式下时，主板上的cpu通过vpp连接器将cpu的vpp地址信号输入至硬盘背板的cpld，该地址信号与8个x1宽度的nvme硬盘对应，cpu可使用该vpp地址信号对应的vpp命令访问控制到对应的8个x1宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的vpp命令并对这8个x1宽度的nvme硬盘做点灯处理；

需要说明的是，在cpu对接硬盘时，nvme硬盘的高速信号接至cpu时，此硬盘需要由此cpu的vpp地址信号来控制点灯，且vpp地址信号是单独的信号线缆连接不与sl线缆共用插座，cpu的vpp地址信号可能对应x8的nvme信号，也可以对应x4的nvme信号，或者x16的nvme信号，因此通过该vpp地址信号对应的不同宽度的nvme信号可以控制不同数量的nvme硬盘。

上述本实施例都是说明当连接的主板情况下cpu对nvme硬盘进行处理的方式，如下实施例说明当连接raid板情况下raid对nvme硬盘进行处理的方式，

当连接为raid板情况下时，raid对nvme硬盘进行处理的方式，与cpu对nvme硬盘进行处理方法大致相同，具体实施例如下：

当x1宽度的nvme硬盘对接raid时，将raid板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x1宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的四个x8宽度的高速nvme接口，将主板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中8个x1宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中8个x1宽度的nvme硬盘；

当x2宽度的nvme硬盘对接raid时，将raid板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x2宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的两个x8宽度的高速nvme接口，将raid板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中4个x2宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中4个x2宽度的nvme硬盘；

当x4宽度的nvme硬盘对接raid时，将raid板上的1个x8宽度的高速nvme接口通过x4宽度的nvme硬盘的专用线缆连接至硬盘背板上的一个x8宽度的高速nvme接口，将raid板上的一组x8pcie信号发送至硬盘背板中2个x4宽度的nvme硬盘，用于驱动硬盘背板中2个x4宽度的nvme硬盘；

增加拨码开关并与cpld连接；拨码开关用于指示硬盘背板以及连接raid的是在x4宽度的nvme硬盘的工作模式下还是在x2宽度的nvme硬盘的工作模式下，或者是在x1宽度的nvme硬盘的工作模式下；

cpld根据拨码开关的指示进行识别硬板背板连接的raid的工作模式；

当raid在x4宽度的nvme硬盘的工作模式下时，raid板上的raid通过将i2c信号输入至硬盘背板的cpld，该i2c信号与1个x4宽度的nvme硬盘对应，raid可以使用该i2c信号控制到对应的1个x4宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的i2c信号，并且对这1个x4宽度的nvme硬盘做点灯处理；

当raid在x2宽度的nvme硬盘的工作模式下时，raid板上的raid通过将i2c信号输入至硬盘背板的cpld，该i2c信号与2个x2宽度的nvme硬盘对应，raid可以使用该i2c信号控制到对应的2个x2宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的i2c信号，并且对这两个x2宽度的nvme硬盘做点灯处理；

当raid在x1宽度的nvme硬盘的工作模式下时，raid板上的raid通过将i2c信号输入至硬盘背板的cpld，该i2c信号与4个x1宽度的nvme硬盘对应，raid可以使用该i2c信号控制到对应的4个x1宽度的nvme硬盘的工作状态，cpld解析对应的i2c信号，并且对这4个x1宽度的nvme硬盘做点灯处理。

需要说明的是，i2c信号在x4宽度的插槽中只存在一个，所以在此实施例中一个i2c信号对应1个x4宽度的nvme硬盘，对应2个x2宽度的nvme硬盘，对应4个x1宽度的nvme硬盘。

实施例2

本发明实施例还提供一种支持多种位宽硬盘的硬盘背板连接装置，如图4所示，包括：硬盘背板和控制板；

所述硬盘背板上设有cpld、若干硬盘连接器接口、硬盘背板线缆连接器接口、拨码开关和nvme硬盘；

若干所述硬盘连接器接口与nvme硬盘连接；

cpld分别与若干硬盘和拨码开关连接；

所述控制板中设有控制端和高速接口，控制端与高速接口连接和cpld连接；控制板包括主板和raid板；

所述硬盘背板的硬盘背板线缆连接器接口通过nvme硬盘线缆连接到所述控制板的高速接口。

在本实施例中的硬盘背板为8盘位的硬盘背板；所述硬盘背板支持2.5寸硬盘或者3.5寸硬盘，并且该硬盘背板同时支持多种工作模式，例如，对接cpupch的sata/sas硬盘，对接raid/sas卡的sata/sas硬盘，对接cpu的u.2硬盘，对接raid卡的u.2硬盘。

所述硬盘连接器接口的数量为八个，目前可以支持x1宽度的sata/sas硬盘，或者x4宽度的nvme硬盘，对目前硬盘背板线缆连接器接口进行封装兼容，使得硬盘背板线缆连接器接口可以支持x1宽度和x2宽度nvme硬盘的线缆；

高速接口包括两个x4宽度的高速sata/sas接口和四个x8宽度的高速nvme接口；

例如两个slimlinex4高速连接器接口和四个slimlinex8高速连接器接口；

硬盘背板支持2个x4宽度的高速接口(例如slimlinex4高速连接器接口)，对接cpupch的sata/sas硬盘模式，或者对接raid/sas卡的sata/sas硬盘模式。高速接口为每个2.5寸sata/sas硬盘提供x1的sata/sas信号接口(共8个)，为每4块硬盘提供1个sgpio控制接口(共2个)，在cpld中解析为硬盘的点灯等控制信号，为每块硬盘提供点灯等功能。

控制板包括主板和raid板；所述nvme硬盘线缆包括x1宽度的nvme硬盘线缆、x2宽度的nvme硬盘线缆和x4宽度的nvme硬盘线缆；所述控制端包括cpu和raid；所述cpu设在所述主板上，所述raid设在所述raid板上；

当所述控制端为cpu时，所述cpu通过vpp连接器与所述cpld连接。

需要说明的是，在本发明的描述中，硬盘背板中的nvme硬盘的数量根据不同宽度的nvme硬盘来决定，当需要驱动x1宽度的nvme硬盘时，选择x1宽度的nvme硬盘线缆，且x1宽度的nvme硬盘的数量至少为8个；

当需要驱动x2宽度的nvme硬盘时，选择x2宽度的nvme硬盘线缆，且x1宽度的nvme硬盘的数量至少为4个；

当需要驱动x4宽度的nvme硬盘时，选择x4宽度的nvme硬盘线缆，且x4宽度的nvme硬盘的数量至少为2个。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。