模块化非易失性闪存刀片的制作方法

模块化非易失性闪存刀片的制作方法
【专利摘要】提供一种模块化非易失性闪存刀片。本发明构思的实施例包括具有高密度模块化非易失性闪存刀片和关联的多卡模块的开放云服务器(OCS)兼容的服务器和其它企业服务器。模块化非易失性闪存刀片可被置于IU托盘内。闪存刀片可包括：服务器主板和多个非易失性闪存刀片多卡模块。每个多卡模块可包括：印刷电路板；开关，连接到印刷电路板；模块电源端口；输入/输出端口；扩展卡插槽，用于容纳固态硬盘扩展卡。所述固态硬盘扩展卡可被置于多卡模块的相应的扩展卡插槽中，并均可包括多个固态硬盘芯片。服务器主板可经由电缆连接器扩展卡和关联的电缆与固态硬盘芯片进行通信。开关可将每个上行端口扩展为与固态硬盘芯片关联的多个下行端口。
【专利说明】
模块化非易失性闪存刀片
[0001 ] 本申请要求于2015年2月27日提交的第62/126,367号美国专利申请以及于2015年 10月20日提交的第14/918,554号美国专利申请的优先权，所述美国专利申请通过引用合并 于此。
技术领域
[0002] 本发明构思涉及企业服务器方案，更具体地讲，涉及与企业服务器和/或开放云服 务器一起使用的模块化非易失性闪存刀片。
【背景技术】
[0003] 企业服务器为互联网、新兴物联网和无数企业内部网和应用提供计算和存储功 能。在一定程度上，企业服务器使现代文明的方便性成为可能。例如，货运和运输物流很大 程度上依赖于企业计算机服务器。互联网搜索、社交网络和社交媒介也直接依赖于强健的 企业服务器基础设施。但是，多个行业中存在依赖于这样的重要的计算资源的少数行业。已 经获得广泛使用的一个特定架构被称为开放云服务器(0CS)架构。0CS架构提供针对云服务 器应用的开放刀片系统。
[0004]但是0CS架构和其它类似架构对于支持非易失性存储模块阵列具有有限的能力， 这严重限制了计算刀片系统的高速缓存需求。传统的企业服务器实现方式缺乏密度和以性 能为中心的存储能力，并且具有有限的固态硬盘扇区或不支持固态硬盘扇区的最新发展。 本发明构思的实施例解决现有技术中的这些和其它限制。

【发明内容】

[0005] 本发明构思的实施例包括具有高密度、模块化、高性能、非易失性闪存刀片和关联 的多卡模块的开放云服务器(0CS)兼容的服务器和其它企业服务器。
[0006] 本发明构思的实施例包括一种模块化非易失性闪存刀片。所述模块化非易失性闪 存刀片可包括:服务器主板，包括连接到多个上行端口的一个或多个处理器；中面板，包括 一个或多个电源端口；多个非易失性闪存刀片多卡模块。每个非易失性闪存刀片多卡模块 可包括:印刷电路板;开关，连接到印刷电路板;模块电源端口，连接到中面板的所述一个或 多个电源端口。模块电源端口可连接到印刷电路板并电连接到开关。
[0007] 每个非易失性闪存刀片多卡模块还可包括:输入/输出端口，连接到印刷电路板， 电连接到开关，并电连接到服务器主板的上行端口中相应的一个上行端口。每个非易失性 闪存刀片多卡模块还可包括:多个扩展卡插槽，被配置为容纳一个或多个固态硬盘扩展卡。 所述一个或多个固态硬盘扩展卡可被配置为电连接到开关和模块电源端口。
[0008] 所述模块化非易失性闪存刀片还可包括：多个电缆连接器扩展卡，被配置为被置 于服务器主板的上行端口中相应的一个上行端口中。所述模块化非易失性闪存刀片还可包 括:多个电缆，被配置为经由电缆连接器扩展卡中相应的一个电缆连接器扩展卡将每个上 行端口连接到非易失性闪存刀片多卡模块中相应的一个非易失性闪存刀片多卡模块的输 入/输出端口中相应的一个输入/输出端口。
[0009] 本发明构思的实施例可包括用于配置并操作模块化非易失性闪存刀片的方法。所 述方法可包括:将多个电缆连接器扩展卡连接到服务器主板上的多个上行端口。所述方法 可包括:将多个电缆连接到电缆连接器扩展卡。所述方法可包括:分别经由所述多个电缆、 所述多个电缆连接器扩展卡和服务器主板上的所述多个上行端口，将多个非易失性闪存刀 片多卡模块连接到服务器主板。所述方法可包括:将一个或多个固态硬盘扩展卡置于非易 失性闪存刀片多卡模块的相应的一个或多个插槽中。所述方法可包括:通过服务器主板将 信息发送到所述多个非易失性闪存刀片多卡模块，以在与所述一个或多个固态硬盘扩展卡 关联的一个或多个固态硬盘芯片上进行存储。
【附图说明】
[0010] 从以下参照附图的详细描述，本发明原理的上述和其它特征和优点将变得更加明 显，在附图中：
[0011] 图1A是根据本发明构思的实施例的1U托盘中的模块化非易失性闪存刀片的示例 框图；
[0012] 图1B是包括图1A的模块化非易失性闪存刀片的服务器主板的细节的示例框图； [0013]图1C是包括图1A的模块化非易失性闪存刀片的非易失性闪存刀片多卡模块的细 节的示例框图；
[0014] 图1D是图1A的1U托盘中的模块化非易失性闪存刀片的示例框图并且还包括服务 器主板和模块化非易失性闪存刀片的细节；
[0015] 图2A是根据本发明构思的实施例的固态硬盘扩展卡的示例前视图；
[0016] 图2B是根据本发明构思的实施例的图2A的固态硬盘扩展卡的示例后视图；
[0017] 图3是根据本发明构思的实施例的包括多个固态硬盘扩展卡的非易失性闪存刀片 多卡模块的示例透视图；
[0018] 图4是根据本发明构思的实施例的包括多个固态硬盘扩展卡的图3的非易失性闪 存刀片多卡模块的另一示例透视图；
[0019] 图5A是根据本发明构思的实施例的电缆连接器扩展卡的示例透视图；
[0020] 图5B是根据本发明构思的实施例的图5A的电缆连接器扩展卡的示例前视图；
[0021] 图6是根据本发明构思的实施例的包括服务器主板和多个非易失性闪存刀片多卡 模块的模块化非易失性闪存刀片的示例透视图；
[0022] 图7是根据本发明构思的实施例的图6的模块化非易失性闪存刀片可被置于其中 的1U托盘的示例透视图；
[0023] 图8示出根据本发明构思的实施例的包括用于配置并操作模块化非易失性闪存刀 片的技术的流程图；
[0024] 图9是包括图1A的一个或多个模块化非易失性闪存刀片的计算系统的框图。
【具体实施方式】
[0025] 现在将详细描述本发明构思的实施例，实施例的示例在附图中示出。在以下详细 描述中，陈述许多特定细节，以彻底理解本发明构思。然而，应该理解，具有本领域普通技术 的人员可以在没有这些特定细节的情况下实现本发明构思。在其它示例中，没有详细描述 公知的方法、程序、组件、电路和网络，以避免不必要地模糊实施例的多个方面。
[0026] 将理解，虽然术语"第一"和"第二"等可在此被用于描述各种元件，但这些元件不 应该由这些术语限制。这些术语仅被用于区分一个元件与另一元件。例如，在不脱离本发明 构思的范围的情况下，第一非易失性存储器多卡模块可被称为第二非易失性存储器多卡模 块，并且，类似地，第二非易失性存储器多卡模块可被称为第一非易失性存储器多卡模块。
[0027] 这里本发明构思的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限 制本发明构思。如本发明构思的描述和权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指示，否 则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，如在此所使用的，术语"和/或"表示并包括一 个或多个相关所列项的任何和所有可能组合。还将理解，当在本说明书中使用时，术语"包 括"和/或"包含"指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在 或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。附图的组件和特 征不必按比例绘制。
[0028] 本发明构思的实施例包括具有高密度模块化非易失性闪存刀片和关联的多卡模 块的开放云服务器(0CS)兼容的服务器和其它企业服务器。如以下进一步详细描述的，非易 失性闪存刀片可以以高密度高性能模块化方式包含M. 2形状因数高速非易失性存储器 (NVMe)固态硬盘(SSD)。这里公开的本发明构思的实施例提供用户可基于容量需求、性能需 求和/或底盘形状因数选择将使用多少多卡模块的灵活的模块化设计。在一些实施例中，模 块化非易失性闪存刀片和/或多卡模块可直接被包含在企业服务器中，而非作为单独的刀 片装置。
[0029] 如还在以下详细解释的，可通过竖直的多卡模块改善冷却和散热问题。可服务性 也被改善。在此公开的模块化非易失性闪存刀片和关联的多卡模块可使用0CS构架被实施 而无需改变0CS构架，从而提供直截了当的升级路径。
[0030] 图1A是根据本发明构思的实施例的1U托盘117中的模块化非易失性闪存刀片105 的示例框图。图1B是包括图1A的模块化非易失性闪存刀片的服务器主板的细节的示例框 图。图1C是包括图1A的模块化非易失性闪存刀片的非易失性闪存刀片多卡模块的细节的示 例框图。图1D是图1A的1U托盘中的模块化非易失性闪存刀片的示例框图并且还包括服务器 主板和模块化非易失性闪存刀片的细节。现在对图1A至图1D进行参考。
[0031] 模块化非易失性闪存刀片105可包括服务器主板115,服务器主板115包括连接到 多个上行端口（例如，132、134、136和138)的一个或多个处理器(例如，125和130)。将理解， 多个上行端口（例如，132、134、136和138)可与主板115上的特定物理插槽关联，但是术语 "端口"不必指物理插槽，而是，术语"端口"可在此指与协议关联的逻辑端口。上行端口（例 如，132、134、136和138)中的每个可以是PCIe端口。例如，上行端口（例如，132、134、136和 138)中的每个可以是PCIe X8端口。将理解，可使用任何适当种类的端口和任何适当种类的 连接。服务器主板115可以是，例如，OCS v2兼容的主板。
[0032] 处理器125可连接到上行端口（例如，132、134、136和138)的第一子集（例如，134、 136和138)。处理器130可连接到上行端口（例如，132、134、136和138)的第二子集（例如， 132)。将理解，服务器主板115可包括连接到所有上行端口的单个处理器。还将理解，任何适 当数量的处理器可被包括在服务器主板115上，任何适当数量的上行端口可被包括在服务 器主板115上或者与服务器主板115关联。服务器主板115可包括多个降压稳压(VRD)模块 145、易失性随机存取存储器(RAM)模块140、输入/输出端口 142和/或电源端口 144。
[0033] 上行端口（例如，132、134、136和138)中的每个可与一个或多个处理器(例如，125 和130)关联。服务器主板115可以是0CS兼容的板。上行端口（例如，132、134、136和138)可以 是外围组件高速互联(PCIe)Gen3X8端口或插槽。上行端口可连接到计算主机，其中，计算主 机可连接到服务器主板115或在服务器主板115的外部。将理解，可使用任何适当种类的端 口和任何适当种类的连接。
[0034]模块化非易失性闪存刀片105可包括具有一个或多个电源端口 152的中面板(midplane board) 150。 中面板 150 可以是 NVMe 兼容的 中面板。模块化非易失性闪存刀片 105 可包 括多个非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)。如果特定用户应用无需这 样的高存储密度，则可使用少于四个的多卡模块。例如，可在非易失性闪存刀片105中安装 一个、两个或三个多卡模块。将理解，可使用任何适当数量的多卡模块。还将理解，非易失性 闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)可与它们自己的刀片关联或连接到它们自己 的刀片，其中，它们自己的刀片与刀片105物理地分离，或者与刀片105结合或是刀片105的 部分。
[0035]非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个可包括印刷电路 板(例如，161、163、165和167)。非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的 每个可包括分别连接到印刷电路板(例如，161、163、165和167)的开关(例如，190、192、194 和196)。开关(例如，190、192、194和196)中的每个可以是PCIe开关。将理解，可使用任何适 当种类的开关。
[0036] 在一些实施中，非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个 可包括分别经由电源电缆154连接到中面板的一个或多个电源端口 152的模块电源端口（例 如，181、183、187和189)。模块电源端口（例如，181、183、187和189)可分别连接到印刷电路 板(例如，161、163、165和167)，并分别电连接到开关(例如，190、192、194和196)。
[0037]非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个可分别包括分别 连接到印刷电路板（例如，161、163、165和167)的输入/输出端口（例如，191、193、197和 199)。输入/输出端口（例如，191、193、197和199)中的每个可分别电连接到相应的开关(例 如，190、192、194和196)，并分别电连接到服务器主板115的上行端口（例如，132、134、136和 138)中相应的一个上行端口，或者分别与服务器主板115的上行端口（例如，132、134、136和 138)中相应的一个上彳丁端口关联。
[0038]此外，非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个可包括分 别可容纳一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)的多个扩展卡插槽（下面 进一步描述）。所述一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)可分别经由导线 (例如，100、102、104和106)分别电连接到开关（例如，190、192、194和196)。导线100、102、 104和106中的每个可表示多个导线、电线、总线、通道等。所述一个或多个固态硬盘扩展卡 (例如，180、182、184和186)可分别电连接到相应的模块电源端口（例如，181、183、187和 189)。
[0039]模块化非易失性闪存刀片105可包括分别可被置于服务器主板115的上行端口（例 如，132、134、136和138)中相应的一个上行端口中的多个电缆连接器扩展卡（例如，131、 133、 135和137)。一个或多个电缆(例如，170、172、174和176)可分别经由电缆连接器扩展卡 (例如，131、133、135和137)中相应的一个电缆连接器扩展卡，分别将上行端口（例如，132、 134、 136和138)中的每个连接到非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中 相应的一个非易失性闪存刀片多卡模块的输入/输出端口（例如，191、193、197和199)中相 应的一个输入/输出端口。将理解，虽然在此使用术语"电缆"，但是可使用电线、无线链路 和/或任何适当的线或导体进行这样的连接。
[0040] 非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个可与一个或多个 处理器(例如，125和130)进行通信。例如，非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164 和166)中的每个可分别经由电缆(例如，170、172、174和176)中相应的一个电缆，并分别经 由电缆连接器扩展卡（例如，131、133、135和137)中相应的一个电缆连接器扩展卡，与一个 或多个处理器进行通信。将理解，模块化非易失性闪存刀片105可包括任何适当数量的非易 失性闪存刀片多卡模块、任何适当数量的电缆和任何适当数量的电缆连接器扩展卡。
[0041] 非易失性闪存刀片多卡模块160可经由电缆170、电缆连接器扩展卡131和上行端 口 132与处理器125和/或处理器130进行通信。非易失性闪存刀片多卡模块162可经由电缆 172、电缆连接器扩展卡133和上行端口 134与处理器125和/或处理器130进行通信。非易失 性闪存刀片多卡模块164可经由电缆174、电缆连接器扩展卡135和上行端口 136与处理器 125和/或处理器130进行通信。非易失性闪存刀片多卡模块166可经由电缆176、电缆连接器 扩展卡137和上行端口 138与处理器125和/或处理器130进行通信。
[0042] 模块化非易失性闪存刀片105可包括一个或多个磁性硬盘驱动器180,所述一个或 多个磁性硬盘驱动器180可与一个或多个处理器(例如，125、130)进行通信和/或针对服务 器主板115存储具有相对长期的存储范围（storage horizon)的数据。模块化非易失性闪存 刀片105可被置于托盘117中。托盘117可以是，例如，OCS v2兼容的托盘。托盘117可以是1U 托盘。托盘117可包括背板148。
[0043] 托盘117可包括可向服务器主板115、硬盘驱动器180等提供接口和/或电力的输 入/输出和电源端口 146。此外，托盘117可包括可向中面板150和/或非易失性闪存刀片多卡 模块(例如，160、162、164和166)提供接口和/或电力的输入/输出和电源端口 156。输入/输 出和电源端口（例如，146和156)可包括一个或多个串行连接的SCSI (SAS)端口或连接器，例 如，iPASS? SAS端口。模块化非易失性闪存刀片105可被置于托盘117内并被连接到托盘117 的背板148。
[0044]图2A是根据本发明构思的实施例的固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)的 示例前视图。图2B是根据本发明构思的实施例的图2A的固态硬盘扩展卡的示例后视图。现 在对图2A和图2B进行参考。
[0045] 一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)中的每个可被置于相应的 扩展卡插槽(例如，210)内的右上方位上或被从中抽出。可在同时提供增大的密度的同时通 过右上多卡模块的方位来改善冷却和散热问题。通过在垂直3D循环空间中布置固态硬盘扩 展卡，即使被限制在1U托盘或外壳内时，也可通过允许在可用3D空间增大气流接触在简化 和改善热冷却的同时实现增大的密度。
[0046] 一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)中的每个可分别经由开关 (例如，图1C的190、192、194和196)并分别经由相应的非易失性闪存刀片多卡模块(例如，图 1A的160、162、164和166)的输入/输出端口（例如，图1C的191、193、197和199)，与服务器主 板(例如，图1A的115)的一个或多个处理器(例如，图1B的125和130)进行通信。
[0047] 一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)中的每个可包括一个或多 个固态硬盘芯片（例如，205和215)，其中，所述一个或多个固态硬盘芯片（例如，205和215) 被配置为分别经由开关(例如，图1C的190、192、194和196)并分别经由相应的非易失性闪存 刀片多卡模块(例如，图1A的160、162、164和166)的输入/输出端口（例如，图1C的191、193、 197和199)与服务器主板(例如，图1A的115)的一个或多个处理器(例如，图1B的125和130) 进行通信。
[0048] 更具体地讲，一个或多个固态硬盘扩展卡（例如，180、182、184和186)中的每个可 在它的一侧包括第一固态硬盘芯片205,以分别经由开关(例如，190、192、194和196)并分别 经由相应的非易失性闪存刀片多卡模块（例如，160、162、164和166)的输入/输出端口（例 如，191、193、197和199)与服务器主板(例如，115)的一个或多个处理器(例如，125和130)进 行通信。
[0049] 在一些实施例中，一个或多个固态硬盘扩展卡（例如，180、182、184和186)中的每 个可在它的另一侧包括第二固态硬盘芯片215,以分别经由开关(例如，190、192、194和196) 并分别经由相应的非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的输入/输出端 口（例如，191、193、197和199)与服务器主板(例如，115)的一个或多个处理器(例如，125和 130)进彳丁通{目。
[0050] 一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)和关联的固态硬盘芯片可 容纳各种M. 2形状因数，包括22X42mm、22X60mm、22X80mm和22X110mm等。
[00511图3是根据本发明构思的实施例的包括多个固态硬盘扩展卡（例如，180、182、184 和186)的非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的示例透视图。图4是根据 本发明构思的实施例的包括多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)的图3的非易 失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的另一示例透视图。现在对图3和图4进 行参考。
[0052]非易失性闪存刀片多卡模块可包括模块电源端口（例如，181、183、187和189)、输 入/输出端口（例如，191、193、197和199)和/或开关(例如，190、192、194和196)。例如，输入/ 输出端口均可包括端口或连接器，诸如iPASS? SAS端口或连接器。例如，模块电源端口均可 包括电源连接器，诸如PCIe电源连接器。将理解，可使用任何适当种类的PCIe电源连接器。 固态硬盘扩展卡（例如，180、182、184和186)中的每个可被置于扩展卡插槽210中相应的一 个扩展卡插槽中。
[0053] 扩展卡插槽210可容纳固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186)。固态硬盘扩展 卡(例如，180、182、184和186)可分别电连接到开关(例如，190、192、194和196)，分别电连接 到电源端口（例如，181、183、187和189)，并分别电连接到输入/输出端口（例如，191、193、 197和199)。
[0054] 输入/输出端口（例如，191、193、197和199)均可包括上行端口（例如，132、134、136 和138)，或者输入/输出端口（例如，191、193、197和199)均可与上行端口（例如，132、134、 136和138)关联。开关（例如，190、192、194和196)可将上行端口（例如，132、134、136和138) 中的每个扩展为多个下行端口。换言之，从上行端口 132到输入/输出端口 191的链路可以是 输入/输出端口 191的扩展的下行，以使（图2A和图2B的）扩展卡插槽210中的每个和占用的 固态硬盘扩展卡180共享上行端口 132。类似的连接和扩展布置可分别应用于其它上行端口 (例如，134、136和138)、其它输入/输出端口（例如，193、197和199)、其它开关（例如，192、 194和196)和其它固态硬盘扩展卡（例如，182、184和186)。将理解，术语"下行端口"不必指 物理端口，而可指与协议关联的逻辑端口。每个下行端口可与（图2B和图4的)第一固态硬盘 芯片205和/或第二固态硬盘芯片215中相应的一个固态硬盘芯片关联。
[0055]略有不同，非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个的输 入/输出端口（例如，191、193、197和199)可包括上行端口（例如，191/132、193/134、197/136 和199/138)，或者非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个的输入/ 输出端口（例如，191、193、197和 199)可与上行端口（例如，191/132、193/134、197/136和 199/138)关联。非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个的开关(例 如，190、192、194和 196)可将相应的上行端口（例如，191/132、193/134、197/136和 199/138) 扩展为多个下行端口。
[0056]非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个的下行端口中的 每个可与第一固态硬盘芯片205或第二固态硬盘芯片215中相应的一个固态硬盘芯片关联。 例如，每个非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的上行端口（例如，191/ 132、193/134、197/136和199/138)可分别包括，例如，外围组件高速互联(PCIe)端口，诸如 PCIe X8上行端口。将理解，可使用任何适当种类的端口。
[0057]每个非易失性闪存刀片多卡模块（例如，160、162、164和166)的开关（例如，190、 192、194和196)可包括可将PCIe X8上行端口中的一个扩展为十二个或更多个PCIe X4下行 端口的PCIe开关。将理解，可使用任何适当种类的开关和端口。每个非易失性闪存刀片多卡 模块(例如，160、162、164和166)的扩展卡插槽210可包括六个或更多个扩展卡插槽。由于每 个非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)可包括两个固态硬盘芯片(例如， 205和215)，因此针对每非易失性闪存刀片多卡模块的总共十二个固态硬盘芯片，十二个 PCIe X4下行端口均可与固态硬盘芯片中相应的一个固态硬盘芯片关联。刀片105的计算部 或节点（即，主板115)可具有四个上行端口（例如，132、134、136和138)，每个上行端口可针 对计算部与非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)之间的总共32个PCIe线 路提供8个PCIe线路。开关（例如，190、192、194和196)可将32个PCIe线路共同扩展为48个 PCIe X4下行端口。
[0058]换言之，每个非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的固态硬盘 扩展卡（例如，180、182、184和186)可包括被置于六个或更多个扩展卡插槽210中相应的扩 展卡插槽内的六个或更多个固态硬盘扩展卡。每个非易失性闪存刀片多卡模块的六个或更 多个固态硬盘扩展卡中的每个的第一固态硬盘芯片（例如，205)可连接到十二个或更多个 PCIe X4下行端口中相应的PCIe X4下行端口。类似地，每个非易失性闪存刀片多卡模块的 六个或更多个固态硬盘扩展卡中的每个的第二固态硬盘芯片（例如，215)可连接到十二个 或更多个PCIe X4下行端口中相应的PCIe X4下行端口。
[0059]图5A是根据本发明构思的实施例的电缆连接器扩展卡(例如，图1B的131、133、135 和137)的示例透视图。图5B是根据本发明构思的实施例的图5A的电缆连接器扩展卡(例如， 131、133、135和137)的示例前视图。现在对图5A和图5B进行参考。
[0060] 电缆连接器扩展卡（例如，131、133、135和137)中的每个可被置于与服务器主板 (例如，115)的上行端口（例如，132、134、136和138)中的一个上行端口关联的相应插槽中。 例如，电缆连接器扩展卡(例如，131、133、135和137)中的每个的插槽连接器部510可被插入 与上行端口（例如，132、134、136和138)关联的相应插槽中或者被从中抽出。电缆连接器扩 展卡（例如，131、133、135和137)中的每个可包括电缆连接器部505。每个输入/输出端口的 电缆连接器部505可包括，例如，iPASS? SAS端口或连接器。电缆连接器部505可容纳相应的 电缆(例如，170、172、174 和 176)。
[0061] 图6是根据本发明构思的实施例的包括服务器主板115和多个非易失性闪存刀片 多卡模块(例如，160、162、164和166)的模块化非易失性闪存刀片105的示例透视图。以上详 细描述了模块化非易失性闪存刀片105的若干组件，因此，不再重复这样的组件的完整详细 描述。
[0062]然而，通常，模块化非易失性闪存刀片105的服务器主板115可包括处理器125和 130、RAM模块140、电缆连接器扩展卡（例如，131、133、135和137 )、输入/输出和电源端口 142/144、硬盘驱动器180等。模块化非易失性闪存刀片105的非易失性闪存刀片多卡模块 (例如，160、162、164和166)中的每个可分别包括相应的固态硬盘扩展卡（例如，180、182、 184和186)。非易失性闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)中的每个可经由电源电 缆154电连接到中面板150。中面板150可包括一个或多个电源端口 152。
[0063] 图7是根据本发明构思的实施例的图1和图6的模块化非易失性闪存刀片105可被 置于其中的1U半宽托盘117的示例透视图。托盘117可包括背板148以及关联的输入/输出和 电源端口 146和输入/输出和电源端口 156。使用1U半宽形状因数，托盘117和关联的刀片105 可共同地容纳48个固态硬盘芯片(基于以上呈现的示例实施例）。固态硬盘芯片可被布置并 被管理为"JB0D"，另外被称为"简单磁盘捆绑"配置。可选地，固态硬盘芯片可被布置并被管 理为独立磁盘冗余阵列(RAID)配置。
[0064] 在每个固态硬盘芯片具有1吉字节(GB)的存储容量的示例实施例中，1U半宽托盘 117和关联的刀片105可提供48GB的NVMe存储容量。在每个固态硬盘芯片具有2吉字节(GB) 的存储容量的另一示例实施例中，1U半宽托盘117和关联的刀片105可提供96GB的NVMe存储 容量。将理解，根据固态硬盘存储容量的不断提升，每个固态硬盘芯片的容量可以是任何适 当的GB数量。在两个半宽托盘117被组合的情况下，存储容量可在全宽1U形状因数内被再次 加倍。任何适当数量的半宽托盘可被组合以形成大存储装置。
[0065] 图8示出根据本发明构思的实施例的包括用于配置并操作模块化非易失性闪存刀 片的技术的流程图800。
[0066]该技术可在805开始，在805,将电缆连接器扩展卡连接到服务器主板的上行端口。 在810,将电缆连接到电缆连接器扩展卡。在815,将固态硬盘扩展卡置于非易失性闪存刀片 多卡模块的相应插槽中。在820,可经由电缆、电缆连接器扩展卡和上行端口将非易失性闪 存刀片多卡模块连接到服务器主板。在825,可通过服务器主板将信息发送到非易失性闪存 刀片多卡模块，以在与固态硬盘扩展卡关联的固态硬盘芯片上进行存储。在830,可通过开 关将上行端口扩展为与固态硬盘芯片关联的多个下行端口。
[0067]更具体地讲，多个电缆连接器扩展卡(例如，图1B的131、133、135和137)可连接到 服务器主板(例如，图1A的115)上的多个上行端口（例如，图1B的132、134、136和138)。多个 电缆(例如，图1A的170、172、174和176)可连接到电缆连接器扩展卡(例如，图1B的131、133、 135和137)。多个非易失性闪存刀片多卡模块(例如，图1A的160、162、164和166)可分别经由 多个电缆(例如，170、172、174和176)、多个电缆连接器扩展卡(例如，131、133、135和137)和 服务器主板（例如，115)上的多个上行端口（例如，132、134、136和138)连接到服务器主板 (例如，115) 〇
[0068] -个或多个固态硬盘扩展卡(例如，图1C的180、182、184和186)可被置于非易失性 闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的相应的一个或多个插槽(例如，图2A和图2B 的210)中。可通过服务器主板(例如，115)将信息发送到多个非易失性闪存刀片多卡模块 (例如，160、162、164和166)，以在与一个或多个固态硬盘扩展卡(例如，180、182、184和186) 关联的一个或多个固态硬盘芯片(例如，图2A和图2B的205和215)上进行存储。
[0069]与非易失性闪存刀片多卡模块(例如，图1A的160、162、164和166)关联的开关(例 如，图1C的190、192、194和196)可将上行端口（例如，图1B的132、134、136和138)扩展为与一 个或多个固态硬盘芯片(例如，205和215)关联的多个下行端口。
[0070] 例如，每个上行端口可包括外围组件高速互联(PCIe)端口，诸如X8上行端口。开关 可包括PCIe开关。例如，下行端口可包括十二个或更多个PCIe端口，诸如用于每个非易失性 闪存刀片多卡模块(例如，160、162、164和166)的十二个或更多个PCIe X4下行端口。在一些 实施例中，例如，每个非易失性闪存刀片多卡模块的PCIe开关可将多个PCIe X8上行端口中 的PCIe X8上行端口扩展为用于每个非易失性闪存刀片多卡模块（例如，160、162、164和 166)的十二个或更多个PCIe X4下行端口。将理解，可使用任何适当种类的端口和任何适当 种类的连接。
[0071] 将理解，步骤不必按照示出的顺序发生，而是，可以以不同的顺序发生和/或具有 中间步骤。
[0072]图9是包括图1A的一个或多个模块化非易失性闪存刀片105和托盘117的计算系统 900的框图。计算系统900可包括时钟910、随机存取存储器(RAM)915、用户接口920、调制解 调器925(诸如，基带芯片组）、固态驱动器/硬盘(SSD)940和/或处理器935,这些组件中的任 何或所有可电连接到系统总线905。系统总线905可以是高速总线和/或结构(fabric)。模块 化非易失性闪存刀片105和托盘117可与以上详细描述的那些相应，并且如这里所述，模块 化非易失性闪存刀片105和托盘117还可电连接到系统总线905。模块化非易失性闪存刀片 105可包括时钟910、随机存取存储器(RAM)915、用户接口 920、调制解调器925、固态驱动器/ 硬盘(SSD)940、处理器935和/或托盘117,或者模块化非易失性闪存刀片105可与时钟910、 随机存取存储器(RAM)915、用户接口 920、调制解调器925、固态驱动器/硬盘(SSD)940、处理 器935和/或托盘117进行接口连接。
[0073]以下讨论意在提供可实现本发明构思的特定方面的适当机器的简洁、总体描述。 典型地，机器包括处理器、存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它状 态保存介质）、存储装置、视频接口和输入/输出端口所连接到的系统总线。机器可至少部分 地通过来自传统输入装置(例如，键盘、鼠标等)的输入以及通过从另一机器接收的指令、与 虚拟现实(VR)环境的交互、生物识别反馈或其它输入信号被控制。如在此所使用的，术语 "机器"意在广泛包括单个机器、虚拟机器或一起操作的可通信连接的机器、虚拟机器或装 置的系统。示例性机器包括计算装置(例如，个人计算机、工作站、服务器、便携式计算机、手 持装置、电话、平板电脑等）以及运输装置，例如，私有或公共交通工具(例如，汽车、火车、出 租车等）。
[0074] 机器可包括嵌入式控制器(例如，可编程或不可编程的逻辑装置或阵列）、专用集 成电路(ASIC)、嵌入式计算机、智能卡等。机器可使用一个或多个连接来连接到一个或多个 远程机器，诸如通过网络接口、调制解调器或其它通信连接。机器可通过物理和/或逻辑网 络(例如，内部网、互联网、局域网、广域网等）的方式互相连接。本领域技术人员将理解，网 络通信可使用各种有线和/或无线近程或远程载波和协议，所述载波和协议包括射频(RF)、 卫星、微波、电气与电子工程师协会(IEEE) 545.11、蓝牙'光纤、红外线、电缆、激光等。
[0075] 可通过参考或结合关联的数据描述本发明构思的实施例，其中，关联的数据包括 当由机器访问时使机器执行任务或定义抽象数据类型或低级硬件环境的函数、程序、数据 结构、应用程序等。关联的数据可被存储在诸如易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、 ROM等）中或其它存储装置和它们关联的存储媒介(包括硬盘、软盘、光存储器、磁带、闪存、 记忆棒、数字视频盘、生物存储器等）中。关联的数据可以以数据包、串行数据、并行数据、传 播信号等的形式通过传输环境(包括物理和/或逻辑网络)传送，并可以以压缩或加密格式 被使用。关联的数据可被用于分布式环境，并可被本地存储和/或远程存储以便机器访问。 [0076]已经参照示出的实施例描述和示出了本发明构思的原理，将认识到，在不脱离这 样的原理的情况下，示出的实施例可在布置和细节上被修改，并可以以任何期望的方式被 组合。虽然前述讨论集中于特定实施例，但是可预期其它配置。具体地讲，即使在此使用诸 如"根据本发明构思的实施例"等的表述，这些短语指总体上参考实施例的可能性，而不意 在将本发明构思限制到特定实施例配置。如在此使用的，这些术语可参考组合到其它实施 例中的相同或不同的实施例。
[0077]本发明构思的实施例可包括非暂时性机器可读介质，所述介质包括可由一个或多 个处理器执行的指令，指令包括用于执行如在此描述的本发明构思的元件的指令。
[0078] 上述示出的实施例不被解释为限制其发明构思。虽然已经描述了一些实施例，但 是本领域技术人员将容易理解，在不实质上脱离本公开的新颖性教导和优点的情况下，可 对那些实施例作出许多修改。因此，意在将所有这样的修改包括在由权利要求限定的本发 明构思的范围内。
【主权项】
1. 一种非易失性闪存刀片多卡模块，包括： 印刷电路板； 电源端口，连接到印刷电路板； 输入/输出端口，连接到印刷电路板； 多个扩展卡插槽，被配置为容纳一个或多个固态硬盘扩展卡，其中，所述一个或多个固 态硬盘扩展卡被配置为电连接到电源端口。2. 如权利要求1所述的非易失性闪存刀片多卡模块，其中，所述一个或多个固态硬盘扩 展卡中的每个被置于所述多个扩展卡插槽中相应的扩展卡插槽中。3. 如权利要求1所述的非易失性闪存刀片多卡模块，其中，所述一个或多个固态硬盘扩 展卡中的每个包括一个或多个固态硬盘芯片，其中，所述一个或多个固态硬盘芯片被配置 为经由输入/输出端口进行通信。4. 如权利要求1所述的非易失性闪存刀片多卡模块，还包括开关，其中： 电源端口电连接到开关； 输入/输出端口电连接到开关； 所述一个或多个固态硬盘扩展卡被配置为电连接到开关； 所述一个或多个固态硬盘扩展卡包括:均包括被配置为经由开关进行通信的一个或多 个固态硬盘芯片的一个或多个固态硬盘扩展卡。5. 如权利要求1所述的非易失性闪存刀片多卡模块，其中，所述一个或多个固态硬盘扩 展卡包括:均包括被配置为经由输入/输出端口进行通信的多个固态硬盘芯片的多个固态 硬盘扩展卡。6. 如权利要求5所述的非易失性闪存刀片多卡模块，还包括开关，其中： 输入/输出端口被配置为上行端口； 开关被配置为将上行端口扩展为多个下行端口； 每个下行端口与所述多个固态硬盘芯片中的相应固态硬盘芯片关联。7. 如权利要求6所述的非易失性闪存刀片多卡模块，其中： 上行端口包括外围组件高速互联X8上行端口； 开关包括外围组件高速互联开关，并被配置为将外围组件高速互联X8上行端口扩展为 多个外围组件高速互联X4下行端口； 所述多个扩展卡插槽包括六个或更多个扩展卡插槽； 所述多个固态硬盘扩展卡包括六个或更多个被置于所述六个或更多个扩展卡插槽中 相应扩展卡插槽内的固态硬盘扩展卡； 所述多个固态硬盘芯片中的每个连接到所述多个外围组件高速互联X4下行端口中相 应的外围组件高速互联X4下行端口。8. -种模块化非易失性闪存刀片，包括： 服务器主板，包括连接到多个上行端口的一个或多个处理器； 中面板，包括一个或多个电源端口； 一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块，其中，至少一个非易失性闪存刀片多卡模块 包括： 开关； 模块电源端口，连接到中面板的所述一个或多个电源端口，其中，模块电源端口电连接 到开关； 输入/输出端口，电连接到开关，并且电连接到服务器主板的上行端口中相应的一个上 行端口； 一个或多个扩展卡插槽，被配置为容纳一个或多个固态硬盘扩展卡， 其中，所述一个或多个固态硬盘扩展卡被配置为电连接到开关和模块电源端口。9. 如权利要求8所述的模块化非易失性闪存刀片，还包括： 一个或多个电缆连接器扩展卡，被配置为被置于服务器主板的上行端口中相应的一个 上行端口中； 一个或多个电缆，被配置为经由所述电缆连接器扩展卡中相应的至少一个电缆连接器 扩展卡将每个上行端口连接到所述非易失性闪存刀片多卡模块中相应的至少一个非易失 性闪存刀片多卡模块的输入/输出端口中相应的一个输入/输出端口。10. 如权利要求9所述的模块化非易失性闪存刀片，其中，每个非易失性闪存刀片多卡 模块被配置为经由电缆中相应的至少一个电缆和电缆连接器扩展卡中相应的至少一个电 缆连接器扩展卡与所述一个或多个处理器进行通信。11. 如权利要求9所述的模块化非易失性闪存刀片，其中： 所述一个或多个处理器包括第一处理器和第二处理器； 所述多个上行端口包括第一上行端口和第二上行端口； 所述一个或多个电缆连接器扩展卡包括第一电缆连接器扩展卡和第二电缆连接器扩 展卡； 所述一个或多个电缆包括第一电缆和第二电缆； 第一处理器连接到第一上行端口和第二上行端口的第一子集； 第二处理器连接到第一上行端口和第二上行端口的第二子集； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块包括第一非易失性闪存刀片多卡模块和 第二非易失性闪存刀片多卡模块。12. 如权利要求11所述的模块化非易失性闪存刀片，其中： 第一非易失性闪存刀片多卡模块被配置为经由第一电缆、第一电缆连接器扩展卡和第 一上行端口与第一处理器和第二处理器中的至少一个进行通信； 第二非易失性闪存刀片多卡模块被配置为经由第二电缆、第二电缆连接器扩展卡和第 二上行端口与第一处理器和第二处理器中的至少一个进行通信。13. 如权利要求8所述的模块化非易失性闪存刀片，其中，所述一个或多个固态硬盘扩 展卡中的每个被置于所述一个或多个扩展卡插槽中相应的扩展卡插槽内，并被配置为经由 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中相应的非易失性闪存刀片多卡模块的开关 和输入/输出端口与服务器主板的所述一个或多个处理器进行通信。14. 如权利要求8所述的模块化非易失性闪存刀片，其中，所述一个或多个固态硬盘扩 展卡中的至少一个包括一个或多个固态硬盘芯片，其中，所述一个或多个固态硬盘芯片被 配置为经由所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中相应的非易失性闪存刀片多卡 模块的开关和输入/输出端口与服务器主板的所述一个或多个处理器进行通信。15. 如权利要求8所述的模块化非易失性闪存刀片，其中： 所述一个或多个固态硬盘扩展卡中的每个包括多个固态硬盘芯片，其中，所述多个固 态硬盘芯片被配置为经由所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中相应的非易失性 闪存刀片多卡模块的开关和输入/输出端口与服务器主板的所述一个或多个处理器进行通 {目。16. 如权利要求15所述的模块化非易失性闪存刀片，其中： 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 输入/输出端口被配置为上行端口； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 开关被配置为将所述多个上行端口中相应的上行端口扩展为多个下行端口； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 下行端口中的每个与所述多个固态硬盘芯片中相应的芯片关联。17. 如权利要求16所述的模块化非易失性闪存刀片，其中： 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 上行端口包括外围组件高速互联X8上行端口； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 开关包括外围组件高速互联开关并被配置为将外围组件高速互联X8上行端口扩展为多个 外围组件高速互联X4下行端口； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 所述一个或多个扩展卡插槽包括六个或更多个扩展卡插槽； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 所述一个或多个固态硬盘扩展卡包括被置于所述一个或多个扩展卡插槽中相应的扩展卡 插槽内的多个固态硬盘扩展卡； 所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模块的 所述一个或多个固态硬盘扩展卡中的每个的所述多个固态硬盘芯片中的每个芯片连接到 所述多个外围组件高速互联X4下行端口中相应的外围组件高速互联X4下行端口。18. -种用于配置并操作模块化非易失性闪存刀片的方法，所述方法包括： 将一个或多个电缆连接器扩展卡连接到服务器主板上的一个或多个上行端口； 将一个或多个电缆连接到所述一个或多个电缆连接器扩展卡； 分别经由所述一个或多个电缆、所述一个或多个电缆连接器扩展卡和服务器主板上的 所述一个或多个上行端口，将一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块连接到服务器主板； 将一个或多个固态硬盘扩展卡置于所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块的相 应的一个或多个插槽中； 通过服务器主板将信息发送到所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块，以在与所 述一个或多个固态硬盘扩展卡关联的一个或多个固态硬盘芯片上进行存储。19. 如权利要求18所述的方法，还包括： 通过与所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的非易失性闪存刀片多卡模块 关联的开关，将所述一个或多个上行端口中的上行端口扩展为与所述一个或多个固态硬盘 芯片关联的一个或多个下行端口。20. 如权利要求19所述的方法，其中，所述一个或多个上行端口中的每个包括外围组件 高速互联X8上行端口，开关包括外围组件高速互联开关，所述一个或多个下行端口包括十 二个或更多个外围组件高速互联X4下行端口，所述方法还包括： 通过所述一个或多个非易失性闪存刀片多卡模块中的每个非易失性闪存刀片多卡模 块的外围组件高速互联开关，将所述一个或多个上行端口中包括的一个或多个外围组件高 速互联X8上行端口中的外围组件高速互联X8上行端口扩展为用于每个非易失性闪存刀片 多卡模块的所述十二个或更多个外围组件高速互联X4下行端口。
【文档编号】G06F15/16GK105929903SQ201610097377
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】平展, 哈利·柔格斯
【申请人】三星电子株式会社